Детонация в двигателе: Детонация двигателя: причины, способы устранения | SUPROTEC

Детонация в цилиндрах газопоршневых двигателей. Причины, последствия и методы предотвращения

Современные судовые энергетические установки.   14:40 09.06.2020
  // газопоршневые двигатели

Компании: «ТЕХ», НПО ООО

— Не понравилось0+ Понравилось

Поделиться новостью

Комментарии   0.

Предыдущая новость

Причины возникновения детонации в двигателе

Содержание

•  Что такое детонация в двигателе
• Детонация в двигателе: причины
• Топливо с неподходящим октановым числом или низкого качества
• Неправильно настроенное зажигание
  • Неисправные свечи
  • Обедненная топливовоздушная смесь
  • Нагар на стенках цилиндров
  • Неисправность системы охлаждения
  • Детонация в дизельном двигателе
• Как устранить детонацию двигателя
  • Несоответствующее октановое число
  • Неправильно выставленное зажигание
  • Неисправные или несоответствующие свечи зажигания
  • Детонация двигателя после выключения зажигания
  • Перегрев двигателя
• Причины, которые часто путают с детонацией
  • Калильное зажигание
  • Дизелинг
• Последствия детонации двигателя

Детонация двигателя – опасное явление, способное привести к значительным повреждениям деталей силовой установки. Даже при единичном случае взрывного сгорания топлива внутри цилиндров необходимо разобраться в причинах этого явления и устранить их, иначе потребуется дорогостоящая ремонтная операция.

 Что такое детонация в двигателе

Детонационное сгорание топлива часто сопровождается значительным звуковым эффектом. При правильной работе всех систем и механизмов двигателя топливо в цилиндре воспламеняется в момент, когда поршень находится в районе верхней мертвой точки. Благодаря точно отрегулированному моменту зажигания давление газа достигает максимального значения в нужный момент, но взрыв не происходит из-за движения подвижного элемента вниз.

Совсем иная ситуация наблюдается в тот момент, когда по тем или иным причинам топливовоздушная смесь воспламеняется задолго до достижения поршнем верхней мертвой точки. При таком сценарии происходит перегрузка рабочих органов цилиндропоршневой группы в результате взрывного расширения газов при одновременном движении поршня вверх. Ситуация значительно усугубляется, когда на кривошипно-шатунный механизм действует крутящий момент, возникающий при работе электростартера или передаваемый от ведущих колес при торможении двигателем. Противодействие двух сил с противоположными направлениями может иметь очень нежелательные последствия. Обычно детонационное сгорание горючей смеси происходит при закрытых впускных и выпускных клапанах,а расширяющиеся газы могут прожечь прокладку блока цилиндров или разрушить другие внутренние детали двигателя.

Детонация в двигателе: причины

Горючая смесь может детонировать не только внутри цилиндра, но и во впускном и выпускном коллекторах. Иногда пары бензина доходят даже до глушителя и взрывное сгорание происходит прямо в выхлопной трубе.

Наиболее частой причиной преждевременного сгорания топлива в рабочем объеме цилиндро-поршневой группы является использование некачественного топлива. Стук в двигателе также возможен при неправильной регулировке момента зажигания топливной смеси или выходе из строя датчиков, управляющих этой системой (блок управления ЕСМ, датчик положения распредвала и т.д.) во время эксплуатации автомобиля. Взрыв топливно-воздушной смеси также может произойти по следующим причинам:

• Детонация возникает из-за неисправности свечей зажигания и системы охлаждения двигателя.
• Бедная топливная смесь также может вызвать взрывное сгорание топлива.
• Стартовый стук часто возникает из-за чрезмерного обогащения смеси, когда двигатель внутреннего сгорания залит в результате всасывания в цилиндры большого количества бензина.
• Наличие большого количества нагара на поршне, свечах и других элементах также вызывает детонацию, которая может возникать даже при выключенном зажигании.

Наличие детонации можно отметить и при желании сэкономить, например, если водитель прошил датчик распредвала на евро2 и заодно избавился от катализатора и кислородного датчика, чтобы не менять дорогие элементы при их потерпеть поражение.

Топливо с неподходящим октановым числом или низкого качества

При ошибочной заливке в бензобак топлива с октановым числом ниже значений, рекомендованных производителем автомобиля, почти со 100% гарантией можно ожидать проявления детонации внутри цилиндра.

Бензин низкого качества может воспламениться при степени сжатия ниже, чем в цилиндре, что приведет к взрыву топлива.

Чтобы обезопасить себя от такого опасного явления, как детонация двигателя, необходимо строго соблюдать рекомендации производителя автомобиля относительно видов используемого топлива, посещать только аккредитованные СТО, не хранить бензин в топливном баке более года (перед использованием автомобиль после длительного простоя рекомендуется слить топливо).

Неправильно настроенное зажигание

Регулировка зажигания должна выполняться только опытным специалистом. Даже незначительное отклонение от нормы может привести к взрывному сгоранию топлива. При чрезмерном изменении момента возникновения искры в цилиндре может произойти воспламенение топлива при открытом впускном или выпускном клапане. При таком нарушении может произойти взрывное воспламенение, в том числе внутри выпускного или впускного коллекторов. Во втором случае при работе бензинового двигателя возможно возгорание из-за детонации топлива внутри карбюратора, огонь которого может распространиться на другие детали в подкапотном пространстве автомобиля. В инжекторных двигателях эта проблема, как правило, отсутствует.

Неисправные свечи

Если причиной детонации двигателя являются неисправные свечи зажигания, определить этот факт и устранить его не составит труда. Если двигатель «рысит», то взрывное сгорание топлива обычно происходит за счет выброса одного из элементов, предназначенных для воспламенения бензина. Попеременная детонация в разных цилиндрах возможна и при покупке некачественных свечей, а также при использовании деталей с неподходящим номером яркости.

Обедненная топливовоздушная смесь

Если пары бензина присутствуют внутри цилиндра в недостаточной для воспламенения концентрации, то даже при исправных свечах топливно-воздушная смесь не воспламенится. На следующем такте сжатия может быть уже слишком много топлива, что может привести к детонации.

Бедная топливно-воздушная смесь часто вызывает детонацию в выхлопной трубе. Если воспламенение топлива не произойдет вовремя, значительная его часть может перейти из цилиндра в коллектор при открытии выпускного клапана.

Нагар на стенках цилиндров

Сильные отложения на стенках цилиндров и головке поршня вызывают самовозгорание топливовоздушной смеси. Зажигание может происходить практически в любом из тактов цилиндро-поршневой группы, поэтому это явление очень опасно для технического состояния двигателя.

Как правило, характерным признаком наличия нагара является взрывное сгорание топлива после значительного прогрева двигателя.

Неисправность системы охлаждения

При неисправности системы охлаждения при перегреве камеры сгорания может произойти детонация топливовоздушной смеси. Наиболее слышны звуки микровзрывов от повышения температуры при высоких оборотах коленчатого вала.

Детонация в дизельном двигателе

Детонация дизеля может возникнуть из-за наличия следующих отклонений:

• Неправильная регулировка момента впрыска топлива.
• Использование некачественного дизельного топлива.
• Перегрев двигателя.

Хотя дизельное топливо воспламеняется из-за чрезмерного нагрева во время сжатия воздуха/топлива, чрезмерное сжатие или перегрев могут вызвать преждевременное воспламенение топлива.

Как устранить детонацию двигателя

Если при работе двигателя слышен стук, это явление необходимо устранить как можно скорее. Особенно опасно взрывное сгорание топлива в момент пуска холодного двигателя, когда длительное отсутствие самостоятельной работы двигателя может привести к переполнению цилиндра. В такой ситуации топливо может попасть в выпускной коллектор и даже, при сильно изношенных компрессионных кольцах, в пространство под поршнем. Взрывное воспламенение топлива в этом случае может привести к механическому разделению выхлопной системы и деталей двигателя.

Методы устранения детонационных явлений в цилиндре будут зависеть от причины, вызвавшей взрывное сгорание топлива.

Несоответствующее октановое число

При первых же подозрениях на использование низкооктанового бензина необходимо слить бак и залить топливо соответствующей марки. Иногда автовладелец, желая сэкономить, намеренно покупает более дешевое топливо на заправках, но бывает и полный обман. Например, недобросовестные продавцы добавляют в низкооктановый бензин дешевые реагенты для улучшения качества сгорания топливовоздушной смеси. Недостатком использования таких веществ является коррозионное разрушение деталей цилиндро-поршневой группы и детонация из-за испарения химических компонентов, повышающих октановое число топлива.

Неправильно выставленное зажигание

Если ранее проводились ремонтные работы, для которых необходимо было разобрать угол опережения зажигания, при переустановке этой детали момент искрообразования в цилиндрах может существенно измениться. При этой проблеме двигатель будет постоянно «чихать» или будут слышны щелчки в выпускном коллекторе. Для устранения эффекта детонационного сгорания топлива потребуется квалифицированный угол опережения зажигания.

При отсутствии твердой уверенности в том, что система распределения моментов искры в цилиндрах работает неправильно, ремонтные мероприятия проводить не следует. Заводская настройка этой системы самая правильная, но если причиной детонации двигателя была не неисправность трамблера, то это означает, что добавится еще одна техническая проблема, которую, скорее всего, придется решать в срочном порядке мастерская специализированная.

Неисправные или несоответствующие свечи зажигания

Если в одном цилиндре слышна детонация топливовоздушной смеси, а двигатель «толкается», то, с большой долей вероятности, в этом явлении виновата свеча зажигания. Определить, в каком именно цилиндре сгорание топлива происходит не в нужный момент, можно поочередно отсоединяя экранированные провода, идущие от распределителя зажигания.

При выявлении неисправной свечи зажигания ее можно поджечь газовой горелкой или пескоструйной обработкой. Если нет возможности восстановить работоспособность детали, следует купить новый товар, а лучше купить полный комплект качественных деталей и установить их на все цилиндры двигателя.

Если по ошибке были установлены свечи, не подходящие по номеру яркости или длине юбки, их следует немедленно заменить на продукцию, рекомендованную производителем автомобиля.

Детонация двигателя после выключения зажигания

Стуки при остановке двигателя возникают при наличии горячих точек в пределах рабочего объема цилиндра. Чаще всего это качество представляет собой слой нагара, который при работе двигателя раскаляется докрасна.

Наличие значительного слоя твердых отложений внутри цилиндра также вызывает неустойчивую работу двигателя на холостом ходу. При наличии обоих симптомов требуются срочные действия по удалению нагара из цилиндров. Для этого могут использоваться специальные топливные присадки. Возможен и механический способ удаления твердых отложений, но для этого потребуется частичная разборка двигателя.

Перегрев двигателя

Если двигатель взрывается из-за чрезмерного нагрева, то необходимо устранить причину работы силового агрегата в нестандартных температурных условиях. В большинстве случаев это может быть вызвано недостаточным уровнем охлаждающей жидкости, неисправностью автоматического выключателя вентилятора, термостата или системы зажигания. Устранив причину перегрева, можно полностью устранить эффект детонационного сгорания топлива в цилиндрах.

Причины, которые часто путают с детонацией

При работе карбюраторных двигателей часто наблюдается эффект калильного зажигания. Этот процесс вызван самовоспламенением топливовоздушной смеси из-за чрезмерного нагрева внутренних элементов цилиндропоршневой группы. На двигателях, оснащенных электронной системой впрыска топлива, такой проблемы не наблюдается.

Причиной детонации, а точнее эффекта, подобного этому явлению, может быть дизель. Самовоспламенение этого типа смеси происходит в двигателях с высокой степенью сжатия при использовании бензина недостаточного качества. Как правило, работа двигателя после выключения зажигания в этом случае не превышает 2-3 секунд.

Щелчок пальцами также часто путают с детонацией. В отличие от взрывного сгорания топлива, определение большего пространства между внутренними частями становится возможным за счет большего металлического шума, который сильнее слышен при разгоне автомобиля.

Калильное зажигание

Чтобы избежать эффекта калильного зажигания, перед выключением двигателя рекомендуется дать двигателю поработать на малых оборотах в течение 1-2 минут. Также можно вынести в салон кнопку принудительного включения электромагнитного клапана карбюратора, перекрывающего подачу топлива в систему холостого хода при отпускании педали акселератора и выключении зажигания.

Дизелинг

Если двигатель заглушен и продолжает работать, следует попытаться устранить это явление, заменив бензин в баке на более качественное топливо. Также можно манипулировать электромагнитным клапаном карбюратора, как в случае предотвращения преждевременного зажигания.

Последствия детонации двигателя

При детонации внутри цилиндров двигателя происходит микровзрыв. Негативное воздействие на внутренние детали двигателя обусловлено воздействием высокого давления и температуры. Наиболее характерными последствиями детонации являются:

• Разрушение поршневых колец.
• Прогоревшая прокладка блока цилиндров.
• Шейки коленчатого вала и втулки шатунов изнашиваются с большой скоростью.

Если в двигателе автомобиля наблюдается взрывное сгорание топлива, то управление им сопряжено со многими неудобствами. Помимо неприятного звукового эффекта, двигатель будет постоянно перегреваться, при этом его мощность и приемистость упадут до недопустимых значений.

Простейшие методы устранения детонации, включая замену свечей или слив некачественного топлива, можно попробовать самостоятельно. Если не получается решить проблему своими руками, то нужно везти машину в специализированную мастерскую. В случае сильной детонации лучше воспользоваться услугами крана, чтобы снизить риск разрушения внутренних деталей цилиндропоршневой группы.

Главная » Статьи » Ремонт авто » Причины возникновения детонации в двигателе

2022-07-21

By: admin

On: 21.07.2022

In: Ремонт авто

Детонация | lycoming.com

Что такое детонация?

Детонация – это внезапное сгорание или взрыв топливного заряда внутри цилиндра. При нормальном сгорании свечи зажигания воспламеняют топливный заряд, и топливо имеет постоянное и равномерное сгорание, поскольку поршень движется через рабочий ход, а химическая энергия эффективно преобразуется в механическую. Проще говоря, когда происходит детонация, топливный заряд быстро воспламеняется в результате неконтролируемого взрыва, вызывая ударную или ударную силу поршня, а не постоянный толчок. Легкая детонация может никак не проявляться в салоне самолета. Детонация от умеренной до сильной может быть замечена как неровность двигателя, вибрация или потеря мощности и, в конечном итоге, повреждение двигателя. Пилот всегда должен обращать внимание на неожиданно высокие температуры головки цилиндров (CHT) или температуры выхлопных газов (EGT), которые могут быть признаком детонации.

Что вызывает детонацию и как ее предотвратить?

Процесс сгорания внутри поршневого двигателя довольно динамичен, и многие факторы могут способствовать детонации. В этой статье будут затронуты некоторые из наиболее распространенных причин, а не краткий список.

Во-первых, предположим, что самолет и двигатель заправлены правильно и что октановое число топлива соответствует или превышает октановое число двигателя. Инструкция по обслуживанию Lycoming 1070 содержит исчерпывающий список видов топлива, одобренных для наших двигателей, а также другую важную информацию.

С учетом того, что топливо является правильным выбором для двигателя, для пилота причиной детонации номер один является чрезмерное обеднение при высоких настройках мощности. Пилот должен всегда придерживаться указаний утвержденного руководства по эксплуатации для правильных настроек наклона и мощности. Чтобы ознакомиться с рекомендациями Lycoming, обратитесь к текущим редакциям соответствующего руководства оператора Lycoming и Инструкции по обслуживанию 1094. Если пилот считает, что двигатель может детонировать, он или она может предпринять следующие действия.

• Увеличить моторную смесь.
• Уменьшите мощность до более низкого значения.
• Уменьшите или остановите набор высоты и увеличьте скорость движения вперед для лучшего охлаждения.

Для механика причиной детонации номер один будет любая проблема, которая может привести к неожиданной работе цилиндра на обедненной смеси. Чаще всего это вызвано частично засоренной форсункой или утечкой всасываемого воздуха. Каждый раз, когда топливные форсунки снимаются, их следует очищать и проверять поток. Во время проверок механик должен искать признаки утечки на впуске; обычно отмечается синим окрашиванием топлива на впускных трубах. Любые аномалии должны быть исправлены перед дальнейшим полетом.

Мы также видели случаи, когда треснувшие или иным образом поврежденные свечи зажигания создавали «горячие точки» в двигателе и происходила детонация. Вот почему никогда не рекомендуется использовать вилку, упавшую на твердый пол или иным образом поврежденную.

Двигатели Lycoming соответствуют требованиям FAA по запасу детонации или превышают их. Следовательно, если двигатель обслуживается и эксплуатируется в соответствии с нашими опубликованными рекомендациями, в двигателе никогда не должно быть детонации.

Как мой механик или мастерская по капитальному ремонту двигателей узнают о детонации?

Детонация отрицательно влияет на двигатель. Легкая детонация может вызвать преждевременный износ подшипников и втулок. Сильная или продолжительная детонация может привести к повреждению головки блока цилиндров и поршней. В некоторых крайних случаях шатун может погнуться или сломаться, головка блока цилиндров может треснуть или выйти из строя, или могут сломаться посадочные поверхности поршневых колец.

При каждом снятии цилиндра ваш механик должен воспользоваться возможностью осмотреть цилиндр и поршни на наличие признаков неисправности. Вот некоторые вещи, которые можно проверить.

• Хотя это может выглядеть не очень хорошо, отложения свинца или отложения при сгорании являются нормальным явлением в двигателях Lycoming. Отсутствие этих отложений тоже не обязательно хорошо. Головка блока цилиндров и поршень должны быть проверены на «пескоструйный» вид. Отсутствие отложений или чистая головка и поверхность поршня могут указывать на детонацию. При использовании неэтилированного топлива отложения должны быть…
• Детонационные повреждения обычно проявляются на кромках поршней и на головке блока цилиндров между отверстиями для свечей зажигания и клапанами.

По дополнительным вопросам, связанным с уходом и обслуживанием вашего двигателя Lycoming, обращайтесь в нашу службу технической поддержки по адресу: [email protected] или по телефону +1-800-258-3279.

Сеть поддержки продуктов

Где бы вы ни находились, у вас есть доступ к исключительному опыту и знаниям о двигателях Lycoming. Получите самое всестороннее обслуживание клиентов и поддержку в отрасли авиации общего назначения.

Подробнее

Обмен

Воспользуйтесь нашей программой замены двигателя, чтобы заказать новый, восстановленный или капитально отремонтированный двигатель, чтобы увеличить время работы и сократить время простоя.

Свяжитесь с нами

Что это вызывает и как это предотвратить

У него есть несколько названий — стук, звон, детонация и т. д., и многие термины могут сделать событие довольно безобидным. Правда в том, что при умеренных и высоких нагрузках постоянный количество детонаций может привести к катастрофическому отказу двигателя, обычно в виде сломанных шатунных подшипников, треснувших колец или отверстий в поршне.

Почти в каждом двигателе с искровым зажиганием средней и высокой мощности в течение всего срока службы возникают случайные детонации. Это одна из тех вещей, которых никогда нельзя полностью избежать, но все же их можно легко контролировать и удерживать в безопасных пределах с помощью датчиков и ответственной настройки. Для начала полезно понять, что происходит внутри камеры сгорания, вызывая этот разрушительный стук.

Что это такое
В зависимости от нагрузки и настройки двигателя свеча зажигания срабатывает в диапазоне от 45 до 5 градусов до верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия и воспламеняет воздушно-топливную смесь.

Во время нормального цикла сгорания фронт пламени расширяется от точки воспламенения к стенкам цилиндра и днищу поршня, этот процесс горения может занять до 90 градусов вращения коленчатого вала, чтобы полностью сгореть. Детонация определяется как любое самовозгорание, происходящее после того, как процесс горения уже начался, и не зависит от начального фронта пламени. Это неконтролируемое событие может произойти из любой точки камеры и обычно вызвано высокой температурой и/или давлением в цилиндре.

Что он делает
Теперь, когда у вас есть общее представление о детонации и двух ее основных причинах (нагрев и давление), мы можем поговорить о разрушительных последствиях, связанных с ней. Повреждение вызвано не энергией, выделяемой при детонации, а скоростью, с которой выделяется энергия (энергетический потенциал такой же, как и при обычном цикле сгорания). Детонация часто считается эквивалентом удара по верхней части поршня взрывным молотком.

Как обнаружить

Слева: датчик детонации, обычно используемый на автомобилях с EFI. Справа: электронные детекторы, обычно используемые тюнерами.

Когда происходит детонация, слышен щелчок. В вашем среднем двигателе EFI обнаружение детонации зависит от использования одного или нескольких датчиков детонации, установленных в определенных местах на двигателе. Эти датчики в основном представляют собой тип микрофона, который откалиброван для улавливания определенного диапазона частот, которые, как известно, связаны с детонацией. Когда датчик обнаружит достаточно большое количество детонаций, ЭБУ начнет увеличивать угол опережения зажигания и/или добавлять больше топлива, в зависимости от используемого ЭБУ.

Профессиональные тюнеры часто используют датчики детонации (det cans) для обнаружения детонации в сильно модифицированных двигателях. Эти детонаторы могут быть электронными или механическими, в первом используется микрофон для передачи звука через пару наушников, а во втором просто используется медное крепление и трубка для передачи звука, улавливаемого медью, в наушники. Детекторы также могут помочь ускорить процесс повторной калибровки датчика детонации.

Как им управлять
При настройке двигателя есть два основных источника тепла и давления, подача топлива и угол опережения зажигания.

Опережение зажигания для контроля давления
При настройке опережения зажигания вы должны помнить о том, насколько вы опережаете опережение зажигания — большее опережение не всегда означает большую мощность. Идея состоит в том, чтобы синхронизировать искру в нужный момент до ВМТ, чтобы обеспечить достаточное время горения для достижения пикового давления в цилиндре в оптимальной точке ВМТ.

Заводская карта опережения зажигания от JDM Mitsubishi Evo X 2008 г. (градусы BTDC). Обратите внимание, что по мере увеличения нагрузки и оборотов опережение синхронизации уменьшается. Ускоренные приложения, как правило, имеют меньшее время пиковой нагрузки из-за повышенного давления в цилиндре, связанного с принудительной индукцией.

Превышение угла опережения зажигания приведет к слишком раннему возникновению искры, в результате чего давление внутри цилиндра будет нарастать быстрее, чем может распространиться фронт пламени. Это создаст два источника давления в цилиндре, работающих одновременно (ход поршня и сгорание), в результате чего давление и температура в цилиндре превысят точку самовоспламенения несгоревшего топлива, все еще оставшегося в цилиндре, и мгновенно сожгут его. Это самовозгорание является детонацией и является одной из наиболее распространенных причин выхода из строя поршня, штока и подшипника.

Примеры выхода из строя подшипника из-за детонации. Слева: Усталость промежуточной футеровки на основе меди в триметаллических подшипниках. Справа: локализованный чрезмерный износ из-за деформации шатуна в результате детонации.

Заправка топливом для контроля температуры
При настройке двигателя топливо используется для контроля температуры. Добавление большего количества топлива создает более богатую смесь и охлаждает камеру, удаление топлива обедняет смесь и добавляет больше тепла.

Haltech предлагает отличную аналогию, которая поможет вам понять этот процесс. «Думай об этом, как о выпечке торта. Когда вы закончите выпекать, вы открываете духовку и достаете кекс, чтобы он остыл. Температура воздуха внутри духовки составляет 180 градусов по Цельсию, поэтому и пирог, и стальная форма для кекса имеют температуру 180 градусов, но если вы положите руки на 180-градусный воздух, вы не обожжетесь. Однако металлическая форма для торта, безусловно, обожжет вам руки, как и сам торт через пару секунд».

Из этого следует вынести тот факт, что воздух является ужасным проводником тепла, потому что 180-градусный воздух в духовке не обожжет вас, как форма для торта при той же температуре. Топливо является гораздо лучшим проводником тепла, поэтому, в общих чертах, чем больше топлива вы добавите, тем больше тепла будет отведено от стенок цилиндра, поршней, клапанов и т.