Как проявляется детонация в двигателе: почему происходит и как устранить

почему происходит и как устранить

Начнем с того, что ряд неисправностей двигателя опытные автомеханики и сами водители могут определить по звуку работы ДВС. Как правило, появление «звона» при резком нажатии на газ на повышенных передачах или «бубнящий» звук после выключения зажигания не сильно пугает начинающих автолюбителей, однако зачастую это звук детонации двигателя.

При этом в ряде случаев такие звуки поголовно списывают на стук поршневых пальцев. Однако важно понимать, что зачастую дело не в пальцах, а в детонации, которая в скором времени может обернуться серьезными неприятностями и дорогостоящим ремонтом мотора.

Нужно учесть, что поршневые пальцы обычно стучат на сильно изношенных моторах, в которых уже давно имеются проблемы с поршнями, кольцами и т.д. При этом звонкие постукивания в относительно «свежем» силовом агрегате с нормальной ЦПГ никак не являются звуками ударов металла по металлу.

В этом случае металлический звон появляется в результате нарушения процесса сгорания топлива в цилиндрах.

Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах,  при резком нажатии на педаль газа в движении и т.д. Также мы рассмотрим, что  делать водителю для сохранения моторесурса и самого ДВС в исправном состоянии.

Содержание статьи

Детонация двигателя: основные признаки

Итак, детонация представляет собой неконтролируемый хаотичный процесс сгорания топлива, который больше похож на взрывы в цилиндре. Причем эти условные взрывы происходят несвоевременно (например, на такте сжатия, когда поршень еще движется вверх). В результате ударная волна и высокое давление становятся причиной сильнейших нагрузок на элементы ЦПГ и КШМ, буквально разрушая мотор.

Детонацию определяют не только по звуку, но и по ряду других признаков. Прежде всего, двигатель теряет мощность при нажатии на газ, также мотор может немного дымить в момент резкого нажатия на педаль акселератора серовато-черным дымом. Обычно сильная детонация сопровождается перегревом двигателя, на холостых и под нагрузкой работа ДВС может быть крайне неустойчивой, скачут обороты и т.

д.

Почему возникает детонация в цилиндрах двигателя

Специалисты выделяют несколько главных причин, по которым топливо детонирует в двигателе.

• Прежде всего, стоит сразу выделить использование низкооктанового бензина в агрегатах с высокой степенью сжатия. Если просто, октановое число бензина (
  АИ-92, 95 или 98) фактически указывает на его детонационную стойкость, а не на качество, как многие ошибочно полагают.

Использование топлива с неподходящим октановым числом для конкретного двигателя закономерно приводит к тому, что топливно-воздушный заряд детонирует при сильном сжатии. Еще добавим, что простые двигатели, которые не имеют ЭСУД и датчика детонации, подвержены большему риску.

• Закоксовка двигателя. Важно понимать, что современные моторы не только на иномарках, но и на отечественных авто сильно отличаются от аналогов времен СССР. В двух словах, если моторы на модели «Москвич» 2141 имели степень сжатия около 7 единиц и нормально работали на любом топливе, то сегодня агрегаты имеют от 9 до 11 и более единиц.

При этом уменьшение физического объема камеры сгорания в результате образования слоя нагара приведет к тому, что топливный заряд в цилиндре будет сжиматься сильнее, при этом появляется детонация. Если к этому добавить и низкое качество топлива на отечественных АЗС, тогда риски еще более возрастают.

• Нарушение процесса смесеобразования. В этом случае может начать детонировать слишком «богатая» смесь, в которой много топлива по отношению к количеству воздуха.

Отметим, что такая детонация может быть кратковременной и часто остается незамеченной для водителя, однако об отсутствии вреда для двигателя при этом говорить никак нельзя.

• Угол опережения зажигания (УОЗ). Простыми словами, угол зажигания определяет, в какой момент будет подана искра в камеру сгорания. Если учесть, что в норме топливо не взрывается, а горит, тогда становится понятно, что процесс сгорания также занимает некоторое время.

При этом важно сделать так, чтобы максимум давления газов на поршень, которые образуются в результате сгорания порции топлива, приходился именно на момент рабочего хода поршня. Только так можно эффективно передать через поршень энергию расширяющихся газов на коленвал.

Для этого искру можно подать немного раньше того момента, пока поршень дойдет до верхней мертвой точки (ВМТ). За это время топливо успеет воспламениться, а расширение газов и рост давления на поршень как раз произойдет в тот момент, когда поршень уже достигнет ВМТ и затем пойдет вниз.

При этом нужно понимать, что неправильная регулировка УОЗ (сдвиг момента воспламенения ближе к ВМТ), когда смесь воспламеняется практически тогда, когда поршень уже поднялся верхнюю мертвую точку, часто становится причиной появления детонации. Опять же, традиционно добавим к этому еще и низкое качество топлива.

• Конструктивные особенности камеры сгорания. Бывает так, что некоторые двигатели изначально склонны к детонации. В ряде случаев причиной является само устройство камеры сгорания, реализация ее охлаждения и т.д.

Еще виновником могут оказаться и поршни, у которых отмечен неудовлетворительный тепловой баланс (например, днище поршня утолщено ближе к центру, что заметно ухудшает качество отведения избытков тепла). Так или иначе, но риск возникновения детонации на подобных моторах намного выше.

• Перегрев двигателя. Если обратить внимание на предыдущий пункт, становится понятно, что повышение температуры в камере сгорания является причиной детонации. Вполне очевидно, что снижение эффективности работы системы охлаждения может привести к тому, что двигатель перегревается.

В подобных условиях вполне вероятно возникновение детонации, при этом сама детонация также дополнительно приводит к локальным и общим перегревам. По этой причине детонация мотора в результате неисправной системы охлаждения особо опасна, так как силовой агрегат может быть не только сильно поврежден, но и в дальнейшем не подлежать восстановлению.

Как устранить детонацию двигателя

Итак, рассмотрев основные причины детонации мотора и разобравшись с тем, что это такое, можно перейти к тому, как избавиться от этого явления.

Начнем со старых ДВС. В самом начале следует исключить перегрев мотора, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.

Далее, если на двигателе не установлен датчик детонации, тогда проявление ее признаков указывает на необходимость регулировки УОЗ. Для этого нужно уменьшить угол опережения зажигания, покрутив трамблер. Главное, добиться того, чтобы двигатель стабильно работал в режиме холостого хода.

Решение является временным, так как долго с уменьшенным углом зажигания ездить нельзя (прогорят выпускные клапана в результате роста температуры отработавших газов), но добраться до сервиса своим ходом вполне реально.

Однако во время езды нужно постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерного «звона». Еще на старый ДВС можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с трамблером. Еще добавим, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных авто предпочитают установить электронное зажигание.

Что касается более современных двигателей, на инжекторных агрегатах штатно реализованы решения, позволяющие избежать или свести к минимуму риск детонации. Речь идет о датчике детонации двигателя (ДД), который фиксирует ее возникновение. Затем соответствующий сигнал поступает на ЭБУ.

Затем блок управления самостоятельно корректирует угол опережения зажигания с учетом тех данных, которые были получены от ДД. При этом возможность такой корректировки составляет, в среднем, сдвиг угла на 2 – 5 градусов. Если же избавиться от детонации таким способом не удается, ЭБУ фиксирует ошибку и прописывает к себе в память, на панели приборов может загореться «чек»,  двигатель переходит в аварийный режим и т.д.

То же самое происходит и тогда, когда сам датчик детонации вышел из строя или топливо оказалось слишком неподходящим, то есть контроллер попросту не способен убрать детонацию путем запрограммированного сдвига угла опережения зажигания.

Становится понятно, что в этом случае водителю на начальном этапе нужно начать с проверки датчика детонации, а также считать ошибки из памяти ЭБУ. Сделать это можно в рамках компьютерной диагностики двигателя. Также проверку можно выполнить и самостоятельно (при наличии специального диагностического адаптера-сканера в разъем OBD и смартфона/планшета или ноутбука с предварительно установленным программным обеспечением).

Читайте также

Детонация в двигателе. Причины и пути решения — Полезные статьи

 

Беспричинное воспламенение и быстро сгорание топлива в цилиндре, называется детонацией двигателя. Это явление еще можно описать как взрывное горение. Причина, из-за которой происходит детонация топлива – это физика горения топливной смеси. В то время, когда нагрузка увеличивается, либо машина движется в гору, повышается и подача топлива, в результате этого получается обогащенная смесь, которая попадает в цилиндр, где высокая температура и давление.

Сгорание смеси происходит неоднородно, что приводит к образованию зоны не сгоревшей смеси, в которой происходят химические реакции. Когда давление и температура достигают критического значения, происходит самовоспламенение.

 

 

На проявление и характер детонации двигателя влияют следующие факторы:

• угол сжигания
• количество топлива
• структура топливной смеси
• конструкционные недостатки двигателя
• соотношение объема цилиндра и камеры сгорания

Состав смеси влияет на образование источников детонации, если он будет обогащенным, то это обязательно приведет к появлению в камере сгорания зон, где будут проходить окислительные процессы несгоревшего топлива.

Увеличение угла зажигания приводит к перемещению давления в верхнюю мертвую точку, оно начинает расти, что приводит к детонации.

Октановое число бензина говорит о стойкости к взрывному горению, чем ниже число, тем активнее будут проходить окисления и повышается вероятность детонации. Кроме этого, причиной появления детонации двигателя могут стать дефекты конструкции, например камера сгорания имеет неправильную форму, либо цилиндр слишком большой.

Металлический стук, который появляется из-за взрывных ударов о внутренние стенки цилиндра, говорит о детонации двигателя. Нарушается масляный слой, что приводит к работе кривошипно-шатунного механизма всухую, двигатель начинает перегреваться и портятся детали. Соответственно падает мощность двигателя, а расход топлива наоборот увеличивается.

Чтобы побороть детонацию двигателя, применяется ускорение сгорания смеси и в тоже время, замедление всех реакций окисления. Добиться такого эффекта можно с помощью увеличения оборотов коленчатого вала, это поможет сократить время на процесс окисления несгоревших участков топливной смеси. Соответственно вероятность самовозгорания уменьшится.

Увеличение степени турбулентности в камере сгорания – еще один способ борьбы с детонацией в двигателе. Это достигается при максимальном завихрении потока смеси, что сокращает количество времени на прохождение пламени от источника к периферии. Добиться такого результата можно при использовании поршня со специальной формой верхней части.

Данные способы позволяют избавится от детонации в двигателе, что положительно отразится на моторесурсе. Наш автосервис в Твери предлагает услуги по диагностике и ремонту двигателя Вашего автомобиля.

Детонация двигателя — причины и советы по устранению

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Базовое понимание детонации

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Датчик детонации

На современных агрегатах установлен датчик детонации, который способен контролировать уровень опасности. Это устройство воспринимает, а в дальнейшем преобразовывает механическую энергию колебаний цилиндров в электрический импульс. По сути, датчик постоянно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а сам блок следит за изменениями состава смеси и угла опережения зажигания. С его помощью также можно достигнуть более экономичной работы при максимальной мощности двигателя.

С чего начинается детонация

На видео показано, что такое детонация двигателя:

Когда двигатель переходит в детонацию, слышится громкий шум. Поскольку её последствия очень печальны, важно определить, что является причиной такого взрывного горения горючей смеси. Чтобы устранить проблему, возможно, нужно изменить работу двигателя, в противном случае она может его разрушить в короткий промежуток времени.

Характерный звук от двигателя в процессе этого явления обусловлен давлением волны в случае сгорания от вибрации стенок цилиндра. Газ и форма, размеры и толщина камеры сгорания и стенки цилиндра определяют высоту звуковой волны.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Причины детонации

На видео рассказано о причинах детонации двигателя:

Детонация двигателя имеет один из самых разрушительных эффектов в любом агрегате. Поэтому нужно немедленно узнать, как устранить её, обнаружив следующие причины взрывного горения в цилиндрах:

Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть нет абсолютного времени, смещения силы или опережения зажигания, что гарантируют появление детонации. Равным образом не существует никаких абсолютных параметров, которые гарантируют, что такого явления не произойдёт.

Причин много, остановимся на более распространённых из них.

Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле

Октановое число топлива

Одной из причин детонации двигателя является низкое качество и низкое октановое число топлива, которое может вызвать целый кластер проблем, таких как повышенная температура камеры сгорания и более высокое давление в цилиндрах.

Октановое число показывает, какую степень сжатия может переносить бензин — чем выше рейтинг, тем топливо более устойчиво к возгоранию. Вот почему более сложные двигатели высокого давления требуют более дорогого топлива.

Октановое число бензина иногда называют антидетонационным индексом. Производители рекомендуют определённый вид смеси для достижения максимальной производительности в своих транспортных средствах.

Эти проблемы могут привести к предварительному зажиганию, а это приводит к тому, что топливо сгорает в двигателе раньше, чем следовало бы. Есть два способа, когда бензин может воспламениться в камере сгорания: от свеч зажигания или от неправильной степени сжатия. Это хрупкое равновесие и любой фактор может испортить весь процесс. Если сжатие двигателя является слишком низким, это приводит к тому, что топливо не сгорает полностью, а оставшиеся компоненты прилипают к внутренним частям камеры. Это накопление отрицательно влияет на цилиндры, что является распространённой причиной взрывного горения.

Нагар на стенках цилиндра

Нагар на стенках цилиндра

Все виды топлива должны иметь определённый уровень очистки, однако этого может быть недостаточно, чтобы остановить отложения нагара. Когда образуются отложения, объём цилиндра эффективно уменьшается, что увеличивает сжатие, которое может вызвать детонацию. Для борьбы с ним сначала попробуйте приобрести моющие присадки в магазине автозапчастей, а затем изменить топливо.

Неправильные свечи зажигания

Использование неправильных свечей зажигания является ещё одной причиной детонации двигателя. Водители часто не понимают рекомендаций производителя, покупая неправильные приборы зачастую с целью экономии. Поскольку свечи зажигания помогают контролировать внутреннюю среду двигателя и работают в довольно точных условиях, неправильно подобранные создают условия для неправильного сжигания топлива. Они могут привести к наращиванию сгорания в камере и повышению температур ходовых частей, которые являются одними из причин возникновения детонации.

Эти три причины являются наиболее распространёнными, а в плане исправления ситуации — наименее дорогостоящими. Если ваш автомобиль по-прежнему имеет детонацию в двигателе после устранения этих причин, оправляйтесь в автосервис.

Как устранить детонацию

На видео рассказано, как можно устранить детонацию двигателя:

http://www.youtube.com/watch?v=ig4F4bx5QOk

Разобравшись, что такое детонация и какие наиболее вероятные причины её возникновения, займёмся тем, как устранить это взрывное горение горючей смеси.

Более высокая скорость помогает снизить вероятность её появления, потому что она сокращает время сжигания. Максимальное давление, следовательно, уменьшается и смесь воздух/топливо не будет подвержена воздействию высоких температур. Примером этому является тот случай, когда вы ведёте свой автомобиль по прямой ровной дороге с холма. Когда вы снова едете в гору, вы начинаете терять скорость и иногда можете услышать, как ваш двигатель детонирует. Таким образом, чтобы получить ускорение, вы переключаетесь на одну-две передачи ниже и ускоряетесь снова, тем самым убирая такое явление.

Повышение влажности на самом деле также снижает риск детонации. Высокое содержание воды в воздухе способствует снижению температуры горения.

Наиболее распространённые трюки (и простые варианты), используемые водителями для получения максимальной производительности без детонации:

1. Использование более высокооктанового топлива.
2. Торможение на опережение зажигания.
3. Снижение температуры в камере сгорания. Эта задача может быть решена посредством интеркулера или с помощью нагнетания воды. Охладитель принимает входящий нагнетённый воздух и передаёт его через серию воздушных охладителей, таким образом уменьшая температуру.

На видео показано, как происходит детонация дизельного двигателя:

Детонация двигателя не новая проблема, производители пытались устранить или уменьшить её возникновение на протяжении многих лет. Это сложный процесс, что включает в себя множество различных факторов, но чтобы по-настоящему понять, как работает двигатель, вы должны понять, отчего происходит детонация, и изучить шаги, которые ей способствуют.

Всегда обращайте пристальное внимание на все посторонние шумы и стуки, которые исходят от мотора вашего автомобиля, потому что они могут указать на это явление в камере сгорания и должны быть немедленно убраны.

Хотя детонация может быть потенциально опасной для двигателя, ею легко управлять, как только вы поймёте причину возникновения.

Почему возникает детонация?

Детонация



Природа явления детонации

Детонация двигателя — это процесс самопроизвольного воспламенения горючей смеси в цилиндрах, носящий характер взрывной волны. Чаще детонации подвержены бензиновые двигатели, в которых рабочая смесь воспламеняется принудительно, но иногда явления детонации проявляются и у дизелей.

Попробуем разобраться в физической природе детонации и причинах, вызывающих ее, пристальнее рассмотрев процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Попавшая в цилиндр двигателя во время такта впуска горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя рабочую смесь, и начинает быстро сжиматься в процессе такта сжатия. На подходе поршня к верхней мертвой точке рабочая смесь сильно разогревается за счет сжатия и контакта с горячими деталями кривошипно-шатунного механизма, после чего в требуемый момент цикла воспламеняется искрой зажигания.
Горение распространяется по объему камеры сгорания лавинообразно, увеличивая давление в цилиндре, толкая поршень и совершая, таким образом, полезную работу.
Таков механизм протекания нормального процесса горения. Но иногда он может нарушаться.

Ничего в природе не происходит в единый миг, и рабочая смесь тоже воспламеняется не одновременно по всему объему камеры сгорания, — горение начинается у места запала смеси искрой, в центральной части камеры, а затем быстро распространяется к периферии. По мере роста очага возгорания создается так называемый фронт горения (или фронт пламени), на границе которого образуется зона повышенного давления и температуры.

Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, нагревается дополнительно в результате прироста давления со стороны фронта пламени. Тем не менее, при достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, чаще всего, не возникают из-за местного недостатка кислорода и относительно большого времени протекания первой стадии сгорания, что характерно для периферийных зон.

Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Из-за высокого давления и больших температур несгоревшая горючая смесь образует очень активные химические соединения — альдегиды, спирты, перекиси и т. д. При достижении критических значений температуры и давления между соединениями возникают цепные окислительные реакции, приводящие к самопроизвольному воспламенению смеси, и сопровождающиеся мощным выбросом энергии взрывного характера. В эпицентре такого мини-взрыва образуется взрывная волна, которой распространяется по цилиндру с невероятной скоростью.

Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают, в свою очередь, самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еще большее повышение давления, под действием которого фронт пламени принудительно ускоряется. Скорость его может превысить скорость звука и достичь 1500…2300 м/с, что характерно для взрывного горения. Для примера — при нормальном горении скорость фронта пламени составляет всего 20…30 м/с. От разрыва поршень и стенки цилиндра спасает лишь то, что детонация вызывается микровзрывами, которые выбрасывают недостаточную для глобальных разрушений энергию.

Сгорание в цилиндрах двигателя с искровым зажиганием последних порций заряда после его объемного самовоспламенения, сопровождающееся возникновением ударных волн, называется детонационным.
При отражении ударных волн от стенок камеры сгорания возникает звонкий металлический стук, который является внешним проявлением детонации.

***

Последствия детонации

Заблуждением является мнение, будто прирост давления за счет увеличения скорости распространения фронта пламени позитивно влияет на динамику двигателя и обеспечивает прибавку его мощности. Это не так, поскольку взрывная волна распространяется очень быстро (иногда – более 2 км/с), вызывая настолько сильный прирост давления (до 700 Н/см²), что поршень, головка блока и другие детали КШМ испытывают настоящий удар, словно по ним ударяют увесистой кувалдой.
Очевидно, что положительно повлиять на мощность двигателя за такой короткий промежуток времени взрывная волна просто не успевает.

Поэтому микровзрывы в цилиндре приносят только вред — ударяя с невероятной скоростью в стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, вызывая интенсивный износ деталей поршневой группы из-за сухого трения, а дополнительный прирост температуры на фронте волны приводит к перегреву стенок цилиндров, поршней, клапанов и головки блока.

Высокая температура разрушает детали двигателя, приводя к обгоранию кромок поршней и клапанов, электродов свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров. Кроме этого нередко имеют место механические разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма и даже выкрашивание антифрикционного состава в подшипниках коленчатого вала.
Попробуйте узнать в приведенном на рисунке бесформенном куске металла поршень. Он разрушен последствиями детонационного сгорания топлива.

Заметно снижается динамика двигателя — при сильной детонации его мощность падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым.

Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.

***



Причины возникновения детонации

Возникновению детонации способствуют следующие факторы:

Сорт топлива

Сорта топлива характеризуются октановым числом, которым оценивается антидетонационная стойкость бензина. Чем выше октановое число, тем выше антидетонационные свойства топлива. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых фракций. При быстром открытии дроссельной заслонки (например, при интенсивном разгоне) тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что стимулирует детонацию в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр.
Октановое число автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2084-77 составляет от 76 до 98 единиц.

Частота вращения коленчатого вала

Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости распространения пламени. В результате времени на развитие предпламеных процессов в последних частях заряда становится недостаточно, и детонация снижается.
Кроме того, с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается содержание остаточных газов в рабочей смеси, что также снижает интенсивность предпламенных процессов и приводит к снижению детонации.

Нагрузка

Уменьшение нагрузки сопровождается прикрытием дроссельной заслонки карбюратора, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижается, а коэффициент остаточных газов γ_r увеличивается.
Кроме того, уменьшается количество поступающей в цилиндр горючей смеси, а значит и выделяемая в результате ее сгорания теплота, вследствие чего снижается давление в камере сгорания. По этим причинам уменьшение нагрузки приводит к снижению детонации и наоборот.

Угол опережения зажигания

Увеличение угла опережения зажигания приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия рабочей смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения.
Поэтому с увеличением угла опережения склонность к детонации возрастает и наоборот.

Тепловое состояние двигателя

С ростом температуры деталей камеры сгорания увеличивается вероятность возникновения очагов самовоспламенения и детонации.

Температура и давление воздуха на впуске в цилиндр

Увеличение температуры и давления окружающей среды усиливает вероятность детонации. Поэтому применение наддува в двигателях с принудительным воспламенением затруднено.

Степень сжатия

Увеличение степени сжатия приводит к увеличению температуры и давления в конце процесса сжатия. Следовательно, увеличение степени сжатия ограничивается, и ее максимально допустимое значение выбирается в зависимости от сорта топлива, формы камеры сгорания, материала поршня, головки блока цилиндров, быстроходности двигателя и способа его охлаждения.

Форма и размеры камеры сгорания

Двигатели с формой камеры сгорания, обеспечивающей наибольшую турбулизацию смеси, более защищены от детонации. С этой точки зрения наиболее рациональными являются камеры сгорания в поршне или клиновые и плоскоовальные камеры с вытеснителями. Уменьшение пути пламени от свечи до периферийных зон камеры сгорания сокращает время его распространения и тем самым снижает вероятность возникновения детонации.
Следовательно, детонацию ограничивает применение двух свечей зажигания вместо одной и уменьшение диаметра цилиндра.

Материал поршня и головки блока цилиндров

Материал этих деталей во многом определяет теплоотвод от рабочего тела. Применение алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет снизить требования к октановому числу бензина на 5…7 единиц.

***

Способы борьбы с детонацией

Для того чтобы устранить данное явление, необходимо обратить внимание на причины его возникновения и помнить, что детонация происходит при включенном зажигании, ненормальные явления, возникающие при глушении мотора, имеют иное название и требует иных мер.

Если двигатель стал работать с детонацией сразу после заправки — значит, в бак попало некачественное горючее. Если двигатель бензиновый, можно добавить в топливный бак немного ацетона, — он повысит октановое число. Либо придется некачественное топливо из бака слить и заправиться более качественным.

Детонация дизельного двигателя иногда сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это означает, что разрушились поршни, и выхлопные газы содержат частицы алюминия. В такой ситуации необходима замена поршневой группы.

Из-за неисправных свечей зажигания может возникать детонация при запуске двигателя. В этом случае свечи необходимо заменить.
У дизельного двигателя такая проблема может возникнуть после западания иглы форсунки.

Если автомобиль постоянно эксплуатируется с минимальной нагрузкой или же его двигатель часто и подолгу работает на холостом ходу, в камерах сгорания откладывается слой нагара, из-за чего повышается степень сжатия и увеличивается риск появления детонации.
В данном случае полезна своеобразная профилактика — двигателю необходимо периодически давать работать с большой нагрузкой. Хороший метод такой профилактики — периодические динамичные разгоны и движение на пониженной передаче с высокими оборотами.
Разумеется, такая профилактика не должна противоречить правилам дорожного движения.

Современные автомобильные двигатели, оснащенные компьютерным управлением системами питания и зажигания, предохраняют от детонации при помощи датчика, который так и называется — датчик детонации. Он чутко реагирует на посторонние стуки, появляющиеся в двигателе и подает сигнал компьютеру (ЭБУ), а тот, в свою очередь, корректирует зажигание, пытаясь устранить детонацию.

***

Калильное зажигание и дизилинг

Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры — в результате поджига горючей смеси от раскаленной поверхности центрального электрода свечи зажигания, головки выпускного клапана или нагара. Такое воспламенение носит название калильного зажигания.

Воспламенившаяся от накаленных поверхностей рабочая смесь затем сгорает с нормальной скоростью, однако, момент самовоспламенения неуправляем, и со временем наступает все раньше и раньше. При этом давление и температура достигают своего максимума задолго до прихода поршня в ВМТ, что приводит к уменьшению мощности двигателя и его перегреву. Устранить это явление выключением зажигания нельзя — двигатель будет продолжать работать. Поэтому в случае появления калильного зажигания необходимо просто прекратить подачу горючей смеси.
Иногда водитель пытается остановить двигатель, работающий от калильного зажигания, попыткой трогаться с места на высшей передаче. Двигатель в этом случае глохнет от недостатка тягового усилия на коленчатом валу, но детали КШМ, а также элементы трансмиссии могут повредиться из-за ударных нагрузок.

В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает самовоспламенение топлива от чрезмерного сжатия – явление дизилинга.
Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала. При этом его работа нестабильна и сопровождается вибрациями.
Дизилинг нередко имеет место при степени сжатия более 8,5. Для его устранения применяют специальные устройства, автоматически перекрывающие в карбюраторе канал холостого хода при выключении зажигания.

***

Свойства автомобильных бензинов



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Почему возникает детонация на холодном и горячем двигателе: основные причины

Дальше рассматривается только один тип двигателей – инжекторные. А у них, как известно, всем управляет блок ЭБУ: он регулирует подачу топлива, а также переключает ток в катушках зажигания. Главное, что под контролем ЭБУ находятся две важных цифры – угол опережения зажигания и насыщенность смеси. Интересно то, что других параметров, влияющих на появление детонации, назвать будет нельзя (их нет). А сама детонация – это горение, но проходящее в таком режиме, когда очаг воспламенения находится вдали от свечи. Проще говоря, если «нештатные» очаги есть, то есть и детонация. Ниже рассказывается о том, чем она, то есть детонация, может быть вызвана.

Признаки и последствия детонации двигателя

Все детали, составляющие конструкцию мотора, рассчитаны только на определённую температуру и давление. А не рассчитаны они на повышенные ударные нагрузки, которые сопровождают детонацию всегда. Снаружи двигателя слышится характерный звон (стук), а внутри происходит следующее: на деталях образуются очаги разрушения. Такие дефекты со временем не уменьшаются, а как раз наоборот. Срезанные, сорванные кромки поршней – это и есть результат детонации, которая появлялась регулярно.

Боковая поверхность и верхние кромки страдают в первую очередь

Её результатом может быть и пробой прокладки ГБЦ. Заметим, что само явление детонации сопровождается изменением выхлопа: состав меняется, цвет темнеет, температура понижается. Впрочем, всё это заметить сложно – детонация может появляться и исчезать. Остаётся надеяться на чуткость слуха, да на лампу Check Engine.

Даже появление устойчивой детонации не всегда приводит к срабатыванию индикатора. Например, при выходе из строя датчика дроссельной заслонки получается следующее: ЭБУ «думает», что всё нормально, а мотор «шпарит» на обеднённой смеси и при этом, конечно же, он будет «звенеть».

Почему «звенит» холодный двигатель

Детонация на холодном двигателе, если она действительно возникает, чаще будет обусловлена одним фактором – слишком обеднённой смесью в одном или нескольких цилиндрах. И тут надо смотреть, что стало причиной. Наиболее частой из этих причин становится засорение форсунок.  Объём топлива, подаваемого на такте впуска, должен соответствовать числам, рассчитанным программой контроллера. В случае появления засора это правило не выполняется.

Форсунки иногда нужно чистить

Надо сказать, по мере прогрева эффект может исчезать полностью. Проверять нужно фильтр грубой очистки, затем фильтры на всех форсунках, ну а засорение самой форсунки – неприятность довольно серьёзная. И бороться с ней будет накладно с финансовой точки зрения.

Блок ЭБУ стремится компенсировать засор, варьируя разные параметры. Детонация при этом не возникает, однако снижается мощность. Но «регулирование», о котором шла речь, тоже имеет свои пределы – при значительной степени засорённости оно не помогает. Тогда зажигается лампа Check, а двигатель начинает «звенеть».

Пусть наблюдается детонация при запуске горячего двигателя – она появляется и сразу исчезает. Тот же эффект может обнаруживаться и при «холодном» запуске. В таком случае можно утверждать, что неисправен датчик детонации. Сам датчик выходит из строя редко, и скорее всего, проблема – в проводке. О наличии неисправности скажет включение лампы Check. Но пока обороты остаются низкими, на некоторых двигателях лампочка не срабатывает.

Появление детонации контролирует именно такой датчик

Блок ЭБУ, как мы говорили, регулирует два параметра: угол опережения зажигания, степень насыщенности смеси. Если сигнал, считываемый с датчика, полностью отсутствует, то ЭБУ выставляет значения на «разумный минимум». Смесь не будет слишком обеднённой, чтобы исключить детонацию. Но в первую секунду блок ЭБУ «не знает», что сигнал с датчика отсутствует, и параметры доводятся «до предела».

Проведите опыт: отключите, а через 5 минут снова подключите любую клемму АКБ, выполните старт. Затем обороты двигателя нужно повысить до 3000 об/мин. Детонация, продолжающаяся 1-2 секунды, должна наводить на одну мысль: неисправности в цепи датчика – есть, их надо искать.

Детонация может возникнуть и после прогрева

Если говорить об «инжекторе», а не о карбюраторном ДВС, нужно заметить, что детонация на горячем двигателе – явление трудноуловимое. Она может возникать только под нагрузкой, то есть стоять и «газовать», пытаясь услышать звон, будет бесполезно. Одной из причин появления детонации является поломка датчиков – это датчик температуры, а также датчик положения заслонки дросселя. Рассмотрим оба вопроса подробнее.

Чтобы заметить эффект от поломки температурного датчика (ДТОЖ), нужно прогреть двигатель до 90-100 Гр. C. Возможно, это удастся сделать, не выезжая с парковки, но в зимнее время такой прогрев займёт ровно час. Дальше, принимая значение температуры равным 80 градусам, блок ЭБУ продолжит корректировать угол опережения в соответствии с этим «усреднённым» значением. А оно является заниженным, и поэтому возникнет детонация. Сам угол опережения затем будет сразу уменьшен. Но такая регулировка, конечно же, имеет пределы.

Любой датчик ДТОЖ – обычный терморезистор

Неисправный датчик может проявлять себя по-разному: до прогрева он ведёт себя нормально, затем начинает «чудить». И вот тогда, то есть в таких случаях, неисправность не определяется и лампа не загорается. А детонация может исчезать и снова появляться. Тут нужен БК: надо смотреть, чему равны «цифровые» показания температуры.

При отсутствии датчика ДТОЖ блок ЭБУ считает, что температура равна 80-ти градусам. Превысив этот предел, легко добиться появления устойчивой детонации.

Пусть будет неисправен датчик положения дроссельной заслонки. И допустим, считываемое с него значение – меньше, чем «настоящее». Тогда смесь будет слишком обеднённой, и детонация на горячем двигателе возникнет обязательно. Кстати, пока мотор не прогрет, эффект не проявится. Ещё одним важным фактором считается наличие нагрузки.

Датчик считывает угол отклонения дроссельной заслонки

Выше сказано, что к детонации приводит сочетание трёх факторов:

1. Поломка датчика заслонки;
2. Значительная нагрузка на двигатель;
3. Достаточный уровень прогрева.

Устранять нужно, конечно же, именно первый фактор. Тогда мотор можно будет эксплуатировать в любых режимах.

Пытаясь газовать на стоянке, нет смысла ждать появления детонации по причине неисправности датчика. Речь идёт, разумеется, только о датчике положения заслонки. Смотрите, что указано в «пункте 2» – мотору нужна нагрузка. Это значит, что эффект не проявит себя, если передача не включена.

Пара слов о калильном зажигании

В 50-е годы явление детонации только начинали изучать. Тогда был обнаружен следующий эффект: воспламенение могло происходить раньше, чем появлялась искра. Выяснилось, что очагом воспламенения являлись частички нагара. Сам эффект, о котором идёт речь, был назван «калильным зажиганием». И этот эффект, оказывается, приводит к детонации всегда.

Не путать с детонацией при выключении зажигания!

Такой нагар становится причиной калильного зажигания

Логика здесь состоит в следующем: детонация появляется в случаях, когда зажигание является «ранним». Но калильное зажигание, как многие знают, всегда предшествует «штатному». Блок ЭБУ исправно контролирует момент появления искры, но в этом не всегда будет смысл – горение может идти уже тогда, когда ток в катушке ещё отсутствует.

Допустим, появляется детонация при запуске горячего двигателя, и она не исчезает через секунду или две. Как известно, так может проявляться калильное зажигание. А вот на «холодном» двигателе калильное зажигание не возникает никогда. Это утверждение в совокупности с первым позволяет выполнять диагностику.

Заметим ещё раз – здесь говорится о причинах появления детонации. Одной из них принято считать эффект «калильного зажигания». Его, в свою очередь, вызывает наличие любого из факторов:

• Появление характерного нагара на плоском электроде либо на корпусе свечи;
• Полное или частичное выгорание центрального электрода;
• В редких случаях очагами воспламенения могут быть отложения на клапанах, ещё реже – копоть на поршне. Но в каждом таком случае оказывается, что центральный электрод прогорел полностью.

Третий пункт соответствует фактору, очень редко встречающемуся на практике. Так что делайте выводы правильно.

Вопрос-ответ

Возможно, прочитав сотни форумов и перелопатив гору специальной литературы, читатель так и не найдёт ответ на свой вопрос. Но прежде чем везти авто на диагностику, можно ознакомиться с наиболее распространёнными вопросами, касающимися работы двигателей. Ответы здесь приводятся тоже:

• В: Может ли детонация быть связана с появлением нагара?
• О: В моторах с водяным охлаждением нагар образуется в любом случае. Толщина слоя всё время меняется, но контроллер нужен затем, чтобы подстраиваться под любые изменяющиеся условия. Что верно и для карбюраторных двигателей, если ими управляет блок ЭБУ.
• В: Как влияет калильное число свечей на появление калильного зажигания?
• О: Если установите «слишком холодную» свечу – получите нагар на электроде и на корпусе. Установка «горячих» свечей – случай более сложный. Если калильное число будет меньше рекомендованного, то не обязательно перегрев корпуса свечи приведёт к калильному зажиганию. Однако розжиг смеси раскалённой керамикой – процесс вероятный. На практике следует обращать внимание и на правильность выполнения монтажа (см. рис.).
• В: Раньше возникала детонация на горячем двигателе. После смены заправки всё прошло. Наверное, неисправен контроллер?
• О: Скорее неисправен датчик детонации, его проводка и т.д. Повысьте обороты до 3500 об/мин – лампа Check должна включиться сразу.

Иллюстрация ко второму вопросу приводится ниже:

Ошибки при монтаже свечей зажигания

Может быть, читатели дополнят список, оставляя грамотные комментарии и отзывы.

Звук детонации двигателя на видео

Детонация в двигателе — Энциклопедия по машиностроению XXL

Двигателе будет слишком нагретой, произойдет преждевременное самовоспламенение, которое сопровождается возникновением детонаций в двигателе и ухудшает его работу. Для борьбы с этим явлением широко используется введение в бензин добавок, повышающих его октановое число. Однако от этих добавок су-. щественно зависит характер эмиссии ДВС с искровым зажиганием.  [c.62]

Борис Сергеевич одним из первых стал интересоваться ударными волнами, связывая этот вопрос с изучением детонации в двигателях. В результате он написал работу о скорости распространения ударных волн в трехмерном пространстве. Исследуя распространение ударных волн, он определил нормальную скорость распространения волны для обш,его случая течения газа.  [c.8]

Фиг. 22. Детонация в двигателях с искровым зажиганием и дизелях а — бензиновый двигатель ГАЗ-51 б — дизель ЯАЗ 204

По этим причинам детонация в двигателях совершенно недопустима.  [c.248]

Возникновение и интенсивность проявления детонации в двигателе зависит от многих причин, как-то физико-химических свойств применяемого топлива, состава рабочей смеси, момента ее зажигания, теплового состояния двигателя, числа оборотов двигателя, конструктивных особенностей двигателя (степень сжатия, размеры цилиндров, форма камеры сгорания, расположение свечи) и т. д.  [c.190]

При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Детонация является результатом образования в рабочей смеси углеводородных перекисей, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью. Чем выше октановое число бензина, тем меньше возможность появления детонации.  [c.10]

Кроме октанового числа бензина на возникновение детонации при работе двигателя влияют следующие эксплуатационные факторы перегрев двигателя свыше нормы, большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала, неправильная (ранняя) установка зажигания. Следовательно, для устранения детонации в двигателе необходимо изменить режим его работы снять нагрузку и повысить частоту вращения, выдерживать нормальный тепловой режим, а также следить за правильной установкой зажигания.  [c.10]

При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Детонация является результатом образования в рабочей смеси углеводородных перекисей, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью. Чем выше октановое число бензина, тем меньше возможность появления детонации. Для каждого типа карбюраторного двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом. Величина октанового числа применяемого бензина определяется степенью сжатия двигателя. Чем выше степень сжатия, тем более высокое октановое число должен иметь бензин. Так, при степени сжатия 7—7,2 применяют бензин А-76, а при 8,5— 8,8 — бензин АИ-93.  [c.8]

В пятой главе доказывается взаимосвязь между максимальной скоростью нормального сгорания, или положительным ускорением процесса сгорания топлива, и детонацией в двигателях.  [c.4]

ВЛИЯНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ НОРМАЛЬНОГО СГОРАНИЯ НА ДЕТОНАЦИЮ В ДВИГАТЕЛЯХ  [c. 172]

В самом ли деле причины детонации в двигателях и трубах столь противоположны, что для предотвращения детонации в двигателях следует стремиться к увеличению скорости нормального сгорания фронта пламени, которое в трубах, наоборот, вызывает детонацию  [c.173]

Соколик А. С., Основы теории детонации в двигателях. Сб. трудов Сгорание в транспортных поршневых двигателях , Изд-во АН СССР, 1951.  [c.267]

Вибе И. И., Влияние максимальной скорости нормального сгорания на детонацию в двигателях, Труды Свердловского сельскохозяйственного института , т. 6, 1959.  [c.269]

Керосин и дизельное топливо имеют высокую склонность к детонации, поэтому присутствие в бензине даже небольшого количества этих топлив вызывает детонацию в двигателе.  [c.239]

Причиной возникновения детонации в двигателе являются активные перекиси, которые представляют собой промежуточные продукты окисления углеводородных молекул, образующихся в результате взаимодействия активных молекул кислорода и топлива. Скорость распространения пламени при детонации в двигателе достигает 1500 — 2000 м/с.  [c.384]

Для повышения октанового числа и уменьшения возможности детонации в двигателях, имеющих повышенные степени сжатия, к бензину подмешивают различные вещества — антидетонаторы. Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в очень малых количествах. Такой бензин называется этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому для отличия от простого бензина ему придают обычно специальную окраску. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности.  [c.180]

Зажигание должно быть установлено возможно более ранним, но без появления детонации в двигателе. На прогретом двигателе при движении на прямой передаче нри резком полном открытии дроссельной заслонки разгон автомобиля от скорости 20—25 до 50 км/ч должен сопровождаться появлением незначительной детонации. Если детонации совершенно не наблюдается, надо увеличить угол опережения зажигания, а при усиленной детонации уменьшить его.  [c.322]

А. А. Добрынин, Детонация в двигателях, Воениздат, 1949 г.  [c.349]

Представленный теоретический анализ показывает, что пьезоэлектрический датчик имеет широкую полосу частот для детектирования детонации в двигателе и будет генерировать сигнал большого напряжения (обеспечивающий его высокую чувствительность к изменению давления в цилиндре).  [c.22]

Результаты испытаний преобразователя подтвердили предположения о том, что электрический выходной сигнал может быть использован для регулирования опережения зажигания по замкнутому циклу путем установления момента достижения максимального давления во время рабочего цикла двигателя. Кро ме того, полоса частот преобразователя достаточно широка, поэтому высококачественные колебания давления в цилиндре, соответствующие детонации двигателя, могут быть обнаружены и использованы для создания алгоритма совместного регулирования уровня детонации в двигателе и опережения зажигания.  [c.27]

ДЕТОНАЦИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ  [c.219]

Нежелательной формой горения является так называемая детонация в двигателях внутреннего сгорания. В замкнутом объеме камеры сгорания двигателя несгоревшая часть топлива адиабатно сжимается до высокой температуры за счет увеличения объема сгоревшей части. Если при этом будет превышена температура воспламенения, то после некоторой паузы, зависящей от. рода топлива и его состояния, происходит самовоспламенение. При этом уже сильно сжатый остаток горючей смеси мгновенно сжимается до очень высокого давления. Возникающие в результате этого волны давления имеют большую амплитуду и крутой фронт. При достижении металлических стенок эти волны вызывают характерные резкие звуки, называемые стуками или детонацией. Если скорость распространения пламени достаточно велика для того, чтобы в течение паузы, предшествующей самовоспламенению, вся смесь успела воспламениться, детонация отсутствует. Кроме того, что детонация вызывает значительные механические напряжения в деталях двигателя, она также увеличивает потери тепла к стенкам. Это в свою очередь приводит к уменьшению к. п. д. двигателя и его перегреву. Детонация является характерным свойством топлива. Для каждого топлива она наступает тем раньше, чем больше нагрузка двигателя и чем сильнее подогрета и сжата горючая смесь. Кроме того, детонация зависит от избытка воздуха, типа двигателя и характера его эксплуатации. Сжатые формы камеры сгорания, малые габариты цилиндра, хорошее охлаждение, интенсивное завихрение смеси, высокое число оборотов приводят к уменьшению вероятности детонации.  [c.219]

Измерение октанового числа топлива выполняется с помощью эталонного испытательного двигателя, позволяющего сравнить испытуемое топливо с эталонным топливом заданного состава. Напрнмер, октановое число 95 означает, что степень сжатия, прн которой возникает детонация в эталонном двигателе, для данного топлива та же, что и для эталонной смеси, состоящей из 95 % изооктана и 5 % гептана.  [c.62]

Правда, этими заявками предусматривалось в основном использование воды в качестве присадок с целью предупреждения детонации в бензиновых двигателях с зажиганием от искры.  [c.243]

Обычно степень сжатия в двигателях внутреннего сгорания выбирается при проектировании на основе опытных данных. Выбор рациональной степени сжатия связан с влиянием ряда весьма сложных факторов. В двигателях, работающих по циклу с изохорическим сгоранием, степень сжатия ограничивается, в частности, наступлением детонации топлива.  [c.80]

Высокие давление и температура рабочей смеси, достигаемые при больших степенях сжатия, приводят такж е к образованию в цилиндре двигателя таких условий, когда скорость сгорания сильно возрастает, а процесс сгорания приближается к взрыву. Это явление называется детонацией. Появление детонации, сопровождающееся мгновенным повышением давления, приводит к повреждению отдельных деталей или даже аварии двигателя и резко снижает экономичность двигателя. По этим причинам детонация в двигателях совершенно недопустима.  [c.381]

В то время как в бензиновых двигателях увеличение числа оборотов в большинстве случаев улучшает тепловой процесс, главным образом за счет уменьшения детонации, в двигателе с воспламеиением от сжатия увеличение числа оборотов при прочих равных условиях, как правило, или ухудшает тепловой процесс, или, в лучшем случае, не меняет его.  [c.219]

Основная масса отечественных бензинов — этилированные. При работе двигателей на этих бензинах в отработавших газах, выбрасываемых в атмосферу, содержатся соединения свинца, являющиеся вредными токсичными веществами. Поэтому содержание свинца в бензинах ограничивается следующими нормами для А-76 — не более 0,17 г/л, АИ-93 и АИ-98 — не более 0,37 г/л. В ряде случаев при замене неэтилированного бензина этилированным в условиях резко переменных режимов отмечается работа двигателя с некоторой детонацией. Объясняется это следующим. Вследствие высокой температуры кипения тетраэтилсвинца (200 °С) при резком нажатии на дроссель в цилиндры двигателя в первую очередь попадают низкооктановые быстроиспаряющиеся легкие фракции, что вызывает в начальный момент разгона автомобиля детонацию. При поступлении в цилиндры двигателя более тяжелых высокооктановых фракций с ТЭС детонация прекращается. Очевидно, при работе на этилированном бензине разгон должен быть более плавным, исключающим появление детонации в двигателе.  [c.17]

При детонации в двигателях после зажигания заряда электрической искрой вначале также развивается нормальное горение со скоростью пламени, достигающей 15—30 м/сек, а затем внезапно еще не сгоревшая часть заряда охватывается детонационным сгоранием. В настоящее время можно считать установленным, что детонация в двигателях связана с развитием предпламенных окислительных процессов в последней части заряда [69, 70, 71, 72]. Под влиянием сжатия смеси поршнем, а затем фронтом нормального пламени плотность, температура и давление последней части заряда непрерывно повышаются. В результате молекулы углеводородов окисляются, образуя перекиси  [c.172]

При большой длительности периода задержки возрастает количество введенного топлива к моменту его воспламепения, и одновременно улучшается однородность топливовоздушной смеси и степень ее химической подготовки к самовоспламенению взрывного типа, сходному с детонацией в двигателях с искровым зажиганием. Поэто51у нри больших задержках воспламенения, особенно в случае использования легко испаряющихся топлив, например прп работе дизелей иа бензине, процесс воспламенения нередко сопровождается возникновением ударных волн, вызывающих вибрации давления (рис. 66).  [c.125]

Другим характерным признаком индикаторной диаграммы детонирующего двигателя являются вибрации давления на спадаю(цей части диаграммы. В практике принято устранять детонацию в двигателе уменьшением опережения зажигания или дросселированием. Наоборот, появление детонации в двигателе м. б. вызвано увеличением опережения зажигания или же открытия дросселя. При этом благодаря более раннему окончанию сгорания увеличивается максимальное и среднеиндикаторное давление (СИД) р а следовательно и мощность двигателя. В действительности увеличение моп ности двигателя наблюдается в течение короткого промежутка времени после наступления детонации. Детонация сопровождается резким увеличением теплоотдачи в стенки цилиндра, что приводит к прогрессирующему разогреву их и особенно электродов свечей и в результате к самовоспламенению рабочей смеси. С повышением темп-ры стенок и электродов самовоспламенение происходит во время хода сжатия до верхней мертвой точки (ВМТ), что создает обратные удары и приводит к резкому падению мощности и даже остановке двигателя. Детонационный режим за исключением случая очень слабой Д. т. (на пределе слышимости) не м. б. устойчивым. Вместе с тем не м. б. использовано и связанное с Д. т. кратковременное повышение мотцности двигателя. Самовоспламенение, возникающее часто в результате Д. т., а иногда и независимо от нее, отличают от Д. т., во-первых, по характеру звука — глухого при самовоспламенении и резко металлического при детонации во-вторых, по характеру индикаторной диаграммы — с резким скачком давления, сопровождающимся вибрациями, возникающими после  [c.277]

Увеличение степени сжатия приводит к детонации. Детонацией в двигателях называют особый режим горения смеси, при котором под действием волн высокого давления, распространяющихся примерно со звуковой скоростью в несгоревшей части смеси, возникают очаги са.мовоспламенения, причем до того, как туда приходит фронт нормального горения. В этих очагах опять рождаются волны давления, распространяющиеся в свою очередь по камере сгорания и приводящие к возникновению новых очагов и т. д. Горение приобретает характер взрыва, в двигателе возникают стуки, повышается износ деталей двигателя, а также увеличивается расход топлива. Возникновение детонации зависит от сорта сгораемого в цилиндре топлива. Поэтому каждое топливо допускает предельную степень сжатия, прн ко. горон еще не возникает детонации.  [c.212]

Головка имеет с внутренней стороны углубления, образующие камеры сгорания, и выполняется из алюминиевых сплавов, обладающих большой теплопроводностью. Благодаря этому внутренняя поверхность головки, соприкасающаяся с рабочей смесью, быстро охлаждается н тем самым предупреждает возникновение детонации. Детонация в двигателях внутреннего сгорания — чрезвычайно быстрое, неправильное сгорание рабочей смеси, сопровождающееся резкими колебаниями давления в цилиндре, неустойчивой работой, падением мощности двигателя и т. п. Головка блока цилиндров имеет зарубашечное пространство, которое через каналы в плоскости разъема соединяется с рубашкой блока цилиндров. Таким образом, образуется общая охлаждающая рубашка двигателя. Через эту рубашку пропускается охлаждающая жидкость, предупреждающая перегрев двигателя.  [c.212]

Если датчик детонации, контроллере и их цепи исправны, а детонация в двигателе отчётлива слышна — значит причина детонации в механической части двигателя. А её уровеь настолько высок, что электронная система гашения детонации не в состоянии её убрать.  [c.212]

Высокая степень сжатия без детонации достигается в двигателе Дизеля за счет того, что сжатию подвергается не горючая смесь, а только воздух. По окончании процесса сжатия в цилиндр впрыскивается горючее. Для его зажигания не требуется никакого специального устройства, так как при высокой степепи адиабатического ся атия воздуха его температура повышается до 600— 700 С. Горючее, впрыскиваемое с помощью топливного насоса через форсунку, воспламеняется при соприкосновении с раскаленным воздухом.  [c.111]

В д]В 1гателях, работающих с изохорным подводом теплоты и внешним зажиганием, повышение саспени сжатия не должно вызывать детонацию и спроцессе сжатия поэтому допускается в на более 10. В двигателях с изобарным подводом теплоты и самовоспламенением сжимается воздух и в них е может достигать 20.  [c.114]

Возникновение детонации в значительной степени зависит от сорта применяемого топлива. Поэтому для различных топлив степени сжатия лмеют различные предельные значения. Для того чтобы сделать возможной работу двигателя с большими сгепенями сжатия, приходится идти на применение бедных смесей с большим избытком воздуха, а в некоторых случаях добавлять к топливу специальные вещества, называемые антидетонаторами (например, тетраэтилсвинец), которые повышают детонационную стойкость топлива.  [c.381]

В двигателях легкого топлива при достаточно высоких степенях сжатия процесс в камере горения может принять детонационный характер. Это вынуждает ограничивать степень сисатия и экономичность двигателя. Детонация сопровождается распространением процесса с огромными скоростями (2000 —. 3 )00 м1сек), т. е. практически мгновенными повышениями давления, понижением мощности двигателя, перегревом цилиндра и поршня, ухудшением условий смазки и надежности работы двигателя. Борьба с детонацией ведется путем применения надлежащих фор.м камеры сгорания, подбором стойких к детонации топлив, присадкой антидетонаторов (тетраэтил свинца и др. ). Антидетона-ционная стойкость топлива оценивается по его так называемому октановому числу, которое представляет такое процентное содержание стойкого изооктана в смеси его с детонирующим гептаном, при котором эта смесь по своим детонационным свойствам аналогична оцениваемому топливу.  [c.174]

---

Детонация двигателя, причины, последствия

Автовладельцы в процессе эксплуатации часто сталкиваются с таким явлением, как детонация. По сути, это ударная волна, причиной которой является самовоспламенение горючего еще до момента достижения в камере сгорания требуемого давления (для дизельных моторов) или воспламенения искры (для моторов, работающих на бензине).

Почему происходит детонация двигателя? Как устранить эту проблему? Что произойдет, если ничего не предпринять? Эти вопросы требуют детального рассмотрения.

В чем причины детонации двигателя?

Для устранения неисправности важно знать причины детонации двигателя. Это, применение топлива низкого качества. Автовладельцы с целью экономии часто заливают бензин с меньшим октановым числом. Объяснить это легко. Современные двигателя имеют высокую степень сжатия, что требует применение более качественного бензина.

Вторая проблема — неправильно выставленное зажигание (как правило, ошибка заключается в ранней установке зажигания). Такая хитрость позволяет машине быстрее реагировать на педаль газа. Но имеется и минус. Из-за преждевременного запала горючая жидкость воспламеняется в момент, когда поршень еще не стал в верхнюю позицию. Из-за этого на поверхность поршня действует ударная нагрузка, имеет место перегрев и появляется детонация.

Обедненная смесь. Бывают ситуации, когда преждевременное воспламенение происходит из-за высокого содержания воздуха и малого объема бензина в подготовленном составе. Здесь возможны две причины — неправильно выполнена регулировка или же специально увеличена мощность мотора.

Если горючее подготовлено с учетом требований производителя, воспламенение происходит своевременно, а мотор работает идеально. При этом температура горения поддерживается на должном уровне. В случае обеднения смеси детали мотора перегреваются, из-за чего при последующем впрыске горючее загорается под действием тепла, не дожидаясь появления искры. Практика показала, что в случае «обеднения» горючего риск детонации существенно возрастает.

Появление нагара. При длительной эксплуатации на внутренних элементах мотора возникают отложения, создающие «тепловую рубашку». Это, в свою очередь, приводит к росту рабочей температуры и воспламенению горючего в камере сгорания. Итог — сильная детонация двигателя на холостых оборотах.

Неправильно выбранные свечи зажигания. Часто автовладельцы не обращают внимания на модель и тип свечей, которые покупаются для системы зажигания машины. На самом же деле этот вопрос крайне важен. Изделия должны подбираться под каждый конкретный тип мотора и подходить по тепловым характеристикам. Итогом несоответствия как раз и являются вибрации.

Вероятные последствия детонации двигателя

Детонация двигателя при выключенном зажигании или после пуска мотора — опасный процесс, который может привести ко многим проблемам с автомобилем в будущем:

Снижению мощности двигателя и быстрому износу элементов кривошипно-шатунного узла. Как следствие, ресурс мотора уменьшается, и раньше наступает необходимость его ремонта.

Из-за неправильного воспламенения силовой узел постоянно перегревается. В результате происходит разрушение поршней и внешней части цилиндров. Кроме того, от высокой температуры страдают клапана, свечи зажигания и кольца на поршнях. Со временем на внутренних элементах движка появляются задиры, зазубрины и трещины. На начальном этапе это приводит к усилению детонации, а со временем и к выходу из строя двигателя.

Высок риск перегорания прокладки, которая устанавливается под ГБЦ мотора. Это произойдет, если своевременно не избавиться от проблемы, и не устранить детонацию.

Появляются сильные ударные нагрузки, которые негативно действуют на движущиеся элементы мотора. Наибольшее влияние испытывают на себе элементы кривошипно-шатунного механизма. В частности, из-за сильных ударов страдает шатун, поршень, а также вкладыши (коленвала, шатунные и коренные).

Из сказанного выше видно, что отсутствие каких-либо действий, направленных на устранение проблемы, неизбежно приводит к выходу из строя элементов мотора и необходимости больших затрат в будущем. Вот почему важно быстро диагностировать и устранить проблему.

Устранение детонации двигателя

Теперь выделим основные способы, как устранить детонацию мотора. Учтите следующие рекомендации:

1. Помните, что детонация не возникает просто так. Чаще всего это происходит на фоне каких-то изменений (ремонта, заправки мотора и прочих). К примеру, если до заезда на АЗС двигатель работал на «отлично», а сразу после заливки топлива стал «барахлить», причина очевидна — в бак попало топливо низкого качества. В этом случае не стоит «докатывать» бензин. Сливайте его, после чего заполняйте емкость новым и проверенным горючим.

2. Еще одна проблема появления детонации заключается в образовании нагара, о котором упоминалось выше. Решение здесь простое — достаточно время от времени давать двигателю повышенные нагрузки. Желательно выбрать ровный участок трассы и разогнать авто до предельной скорости хотя бы на несколько секунд. При этом участок для разгона должен быть безопасным. Не стоит идти на риски в плотном городском потоке.

3. Если детонация на «дизеле» проявляет себя появлением выхлопных газов странного цвета (зеленого или черного), это свидетельствует о нарушении целостности поршней. В наиболее сложных случаях через выхлопную систему вылетают элементы алюминия. Простой регулировкой здесь уже не обойтись — требуется ехать на СТО и менять поршневую группу.

4. Сильная детонация двигателя может появляться из-за проблем со свечами (загрязнения или неправильного выбора). В такой ситуации достаточно установить новый комплект свечей. Если вибрации появляются в момент пуска дизеля, без посещения сервиса уже не обойтись.

В завершение учтите еще несколько советов:

• Заправляйте машину качественным топливом.
• Проверяйте уровень охлаждающей жидкости.
• Регулируйте и выставляйте правильный угол опережения зажигания.
• Следите за состоянием свечей — они должны быть чистыми.

Детонация двигателя — проблема, которая требует решения сразу после появления. Бездействие может стать причиной серьезных проблем с двигателем. Удачи на дорогах и конечно же без поломок.

Детонация против предварительного воспламенения

Есть много способов испортить совершенно хороший двигатель, но сегодня я просто хочу поговорить о двух из самых жестоких. Детонация и предварительное зажигание, которые часто меняются местами и / или используются для описания одного и того же, на самом деле являются совершенно разными вещами, которые приводят к одинаковым результатам. Оба они называются ненормальным сгоранием, и они очень вредны для вашего двигателя. Чтобы лучше объяснить как детонацию, так и предварительное зажигание, мне нужно также объяснить нормальное горение.

Нормальное сгорание:

Нормальное горение — это горение топливовоздушной смеси в камере сгорания. Нормальное сгорание начинается с того, что фронт пламени возникает у свечи зажигания и равномерно и равномерно распространяется наружу по камере сгорания. Это очень похоже на надувание воздушного шара. Когда вы дуетесь, воздушный шар очень контролируемо и равномерно расширяется от источника воздуха. В идеальном мире сгорание сжигает весь воздух и топливо в цилиндре, не оставляя никого позади (это происходит со стехиометрической смесью лямбда-1).Тепло от сгорания передается от фронта пламени к поршню, от поршня к стенке цилиндра и оттуда в систему охлаждающей жидкости. Распространенное заблуждение о горении состоит в том, что речь идет о взрыве. Это просто неправда … В идеале, когда свеча зажигания зажигает смесь, пламя заполняет цилиндр очень быстро, но очень контролируемым образом.

Детонация:

Определение: Самовозгорание конечного газа или остаточной воздушно-топливной смеси в камере.

Детонация всегда возникает после того, как свеча зажигания начала нормальное сгорание. Обычное горение расширяется, но газы на краю фронта пламени сжимаются и начинают спонтанно воспламеняться. Вероятно, это вызвано чрезмерным нагревом и давлением. Однако самое важное, что нужно помнить о детонации, — это то, что она возникает после того, как фронт пламени был инициирован свечой зажигания.

Существует множество факторов, которые вместе создают идеальный сценарий возникновения детонации.Хотя конструкция двигателя и октановое число топлива играют важную роль, наиболее распространенным причинным фактором является слишком большой опережение зажигания. Чрезмерно опережающий угол опережения зажигания приводит к слишком быстрому зажиганию, что приводит к слишком быстрому увеличению давления. Это очень высокий / очень резкий скачок давления, который часто приводит к повреждению двигателя.

Как вы можете видеть на изображении, график вверху имеет плавный профиль давления и может считаться нормальным сгоранием. Однако на нижнем графике показано нормальное повышение давления до тех пор, пока детонация не произойдет даже после искры.Затем вы видите большой скачок давления из-за ненормального сгорания. Этот скачок давления заставляет структуру двигателя резонировать, как будто это камертон. Этот резонанс улавливается датчиком детонации и передается в ЭБУ.

Датчики детонации

— большой повод для беспокойства у многих энтузиастов. Возможность видеть то, что они видят, с помощью устройства мониторинга, такого как Cobb Tuning AccessPort, дает людям возможность всегда видеть, что происходит с их движком. Это окно позволяет вам увидеть то, что вы обычно никогда не замечаете или о чем не заботитесь.Меня очень часто спрашивают о продолжающейся детонации, которая происходит при частичном открытии дроссельной заслонки. К счастью, детонация не всегда разрушительна. Низкие уровни детонации возникают постоянно и даже могут поддерживаться в течение длительных периодов времени без нанесения ущерба. Частичный стук дроссельной заслонки является нормальным явлением для различных автомобилей и, хотя иногда он может быть вызван фактической детонацией, в большинстве случаев это просто шум, поскольку двигатель резонирует при определенных оборотах в минуту. Это также будет проявляться в точках переключения передач, когда двигатель значительно перемещается между переключениями передач на WOT, и это не должно вызывать беспокойства.Однако детонация становится серьезным поводом для беспокойства, когда вы начинаете работать с более высокими нагрузками. Если вы видите значительный стук в широко открытой дроссельной заслонке (WOT), вам следует обратиться к своему тюнеру.

Повреждение: Есть несколько основных отказов, вызванных детонацией. Меньшей из точек неисправности является точечная коррозия или истирание днища поршня. Вы также увидите эту точечную коррозию на выпускных клапанах, так как это более горячая сторона цилиндра, при этом воздушно-топливная смесь охлаждает сторону впуска.Ямка выглядит так, как будто в поршень попала птица, выпущенная из дробовика.

Еще одна точка повреждения от детонации — это приземление кольца. Часто под резкими скачками давления вы получаете раздавленные или сломанные кольцевые площадки. В менее тяжелых случаях вы все равно увидите разорванные кольца. Это часто случается с литыми поршнями, поскольку они никогда не были предназначены для того, чтобы выдерживать такое давление в цилиндре, особенно такие внезапные и резкие изменения давления.

Вместе с детонацией приходит тепло.Скачки давления разрушают пограничный слой газа, который гасит фронт пламени и защищает относительно холодный поршень от относительно горячего сгорания. По мере того как этот пограничный слой разрушается и все больше и больше тепла поглощается поршнем, вы увидите деформацию поршня и задиры на стенках цилиндра, что неизбежно приведет к необходимости ремонта двигателя. Из-за этого вы также увидите более высокие температуры охлаждающей жидкости, поскольку системе охлаждающей жидкости приходится выполнять больше работы с избыточным теплом.

Индикаторы: Слышны более высокие уровни детонации, они будут звучать так, как будто четвертаки стучат по стеклу. Вы не можете услышать его в большинстве новых автомобилей из-за изолированной кабины, поэтому, когда вы его слышите, скорее всего, это более высокий уровень стука. Если у вас есть устройство настройки, которое отслеживает замедление детонации, такое как Cobb Tuning Accesport, вы видите только реакцию двигателя на воспринимаемый шум. Однако стоит обратить внимание на то, что двигатель по какой-то причине пытается спастись за счет уменьшения опережения зажигания.

Предварительное зажигание:

Определение: Предварительное зажигание — это воспламенение топливно-воздушной смеси перед зажиганием свечи зажигания.

Событие преждевременного воспламенения выглядит примерно так…

Топливо-воздушная смесь поступает в камеру сгорания, когда поршень находится на такте впуска вниз. Затем поршень возвращается вверх для такта сжатия. Чем более сжатая смесь, тем труднее ее зажечь, поэтому, когда поршень находится на нижней стороне такта сжатия, смесь фактически легче воспламеняется, чем когда она приближается к верхней мертвой точке (ВМТ). Горячее пятно в цилиндре, такое как раскаленный наконечник свечи зажигания, может воспламенить эту смесь с низким уровнем сжатия очень рано, до того, как загорится свеча зажигания. Теперь движение поршня вверх борется с расширяющейся силой сгорания. Это добавляет огромное количество тепла и нагрузки к двигателю, и по этой причине предварительное зажигание отвечает за гораздо более высокое давление в цилиндре, чем детонация. Давление от предварительного зажигания не такое быстрое, как при детонации. Напротив, давление очень высокое и длится гораздо дольше.

Повреждение: Повреждение от предварительного воспламенения намного более серьезное и мгновенное, чем от детонации. Как правило, при предварительном зажигании вы увидите расплавленные отверстия в поршнях, расплавленные свечи зажигания, а отказ двигателя происходит практически сразу.

Из-за большей продолжительности нагрева и давления, вызванных предварительным зажиганием, вы заметите намного больше расплавленных деталей, тогда как при детонации вы получите больше деталей, которые просто разнесутся на части.

Индикаторы: На самом деле нет никаких предупреждающих знаков с предварительным зажиганием.Лучшее, что вы можете сделать, чтобы предотвратить это, — это убедиться, что двигатель настроен, а также минимизировать возможные горячие точки. От OEM-производителей автомобили поставляются с соответствующими диапазонами нагрева свечей зажигания и всеми настройками, позволяющими минимизировать / исключить преждевременное зажигание. Поэтому убедитесь, что у вас есть правильные свечи зажигания и правильные зазоры, важно при замене свечей и добавлении большего наддува и, следовательно, более высоких температур цилиндров в вашу камеру сгорания.

Что такое детонация и 8 способов ее остановить!

Детонация — ругательное слово вокруг хот-родов.Никто не любит говорить об этом, потому что, когда это происходит, обычно означает некоторую упущение внимания во время сборки двигателя или автомобиля. К тому времени, когда вы услышите характерный предсмертный хрип двигателя в агонии взрыва, ущерб, скорее всего, уже нанесен. Ответ состоит в том, чтобы предотвратить детонацию до того, как это произойдет, но если будет слишком поздно, есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы предотвратить повторное выполнение, но сначала немного предыстории.

Каковы симптомы детонации?

Детонация — иногда называемая детонацией или предварительным зажиганием — это свистящий звук, который иногда можно услышать во время разгона и открытия дроссельной заслонки.В отличие от обычного шума выхлопных газов, детонация — это высокий скрипучий звук, который исходит из моторного отсека. Когда происходит детонация, может произойти серьезное внутреннее повреждение, в том числе оплавленные электроды свечи зажигания, треснувшие поршневые кольца, оплавленные или треснувшие поршни, забитые подшипники штока и взорванные прокладки головки. Если вы услышите детонацию, немедленно уберите ногу с дроссельной заслонки или заплатите за последствия.

Просмотреть все 12 фото

Повреждение от детонации происходит из-за того, что головка поршня, кольца и подшипники подвергаются сильному избыточному давлению в камере сгорания. Это избыточное давление возникает слишком рано, задолго до того, как поршень начнет движение вниз для рабочего хода. Это повышение давления во время такта сжатия также выделяет огромное количество тепла — на самом деле, слишком много для того, чтобы система охлаждения двигателя могла вовремя рассеяться. Затем каждое последующее срабатывание этого цилиндра должно бороться с остаточным теплом от события детонации в предыдущем цикле, таким образом блокируя рабочее состояние этого цилиндра от безудержной детонации.

Если у вас когда-либо был случай детонации двигателя, вы уже знакомы с этим явлением.Если снять ногу с педали газа, а затем снова вставить ее, детонация, исходящая от двигателя, не улучшится; он остается там до тех пор, пока не исчезнет нежелательный источник возгорания (тепло) в пораженном цилиндре. Если посмотреть с другой стороны, если в определенном рабочем состоянии начало детонации происходит, например, при 15 градусах перед верхней мертвой точкой (BTC), она может не прекратиться, пока событие воспламенения не будет отложено до 5 градусов BTC. Такое поведение называется гистерезисом детонации, и ваш единственный реальный вывод здесь состоит в том, что мгновенный сброс газа (в надежде, что детонация исчезнет) — бесплодное дело.

Что вызывает детонацию?

Тип повреждения двигателя, вызванный детонацией, происходит, когда источник тепла в среде сгорания воспламеняет заряд топлива / воздуха до инициирования системой зажигания двигателя. Важно понимать, что детонация является результатом нежелательного источника тепла (электрод свечи зажигания, края камеры сгорания, неровности литья), а не ошибки в программировании зажигания, хотя ваша программа зажигания может сыграть свою роль.

Просмотреть все 12 фотографий

В двигателе с оптимизированными характеристиками пиковая мощность достигается, когда давление в цилиндре достигает максимума при правильном угле поворота коленчатого вала.Когда шатун и ход кривошипа расположены под углом 90 градусов друг к другу, поршень имеет наибольшее механическое преимущество над коленчатым валом. Смысл всего этого в том, что вам нужно мысленно вернуться к этому событию и найти подходящее время для воспламенения топливного заряда, чтобы пиковое давление произошло после прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и до того, как ход штока и кривошипа достигнет под прямым углом. Несоблюдение этого требования может привести к повреждению поршневого кольца, как показано выше.

Когда давление в цилиндре достигает пика перед ВМТ, случаются неприятности. Почему? Это может быть одна или несколько из следующих причин: слишком низкое октановое число топлива, недостаточная система охлаждения, плохо спроектированная камера сгорания, слишком горячая свеча зажигания, слишком большое статическое сжатие, слишком маленькое перекрытие между впускным и выпускным лепестками кулачка, слишком бедное соотношение воздух / топливо, слишком большой предварительный нагрев всасываемого заряда или, в лучшем случае, неправильная кривая зажигания.

8 способов уменьшить детонацию

Если ваш двигатель испытывает детонацию, вы можете предпринять ряд действий, чтобы предотвратить ее. Здесь мы расположили их в порядке сложности, от самого простого до самого серьезного, но имейте в виду, что часто детонация и наносимый ею ущерб являются результатом плохо выбранной комбинации двигателей. Производители оригинальных комплектующих тратят тысячи часов на испытания двигателей в различных режимах работы, в то время как при самостоятельной работе можно упускать из виду важные аспекты, такие как качество движения смеси или тщательный учет времени срабатывания клапана. Эти вещи должны быть вплетены в конструкцию двигателя перед сборкой, а не закреплены бандажом постфактум.

Посмотреть все 12 фотографий

Уменьшите время опережения зажигания

Если вам повезет, ваша детонация будет вызвана не самовоспламенением от горячей точки в камере сгорания, а кривой зажигания, которая обеспечивает слишком сильное базовое воспламенение продвигать. В этом случае простое уменьшение базовой синхронизации приведет к прекращению стука. Однако в большинстве случаев причиной этого состояния в первую очередь будет отключение подачи вакуума. В этом сценарии задействован энтузиаст-новичок, который отключает подачу вакуума, а затем увеличивает базовое время для компенсации.Вся причина увеличения вакуума на серийном двигателе состоит в том, чтобы обеспечить достаточное время выполнения заказа в условиях небольшого дросселя, когда атмосфера за дроссельной заслонкой тонкая; двигателю требуется дополнительное время для повышения давления в цилиндре перед рабочим ходом.

Просмотреть все 12 фотографий

Увеличьте октановое число топлива

Октановое число топлива является точным выражением его склонности к самовоспламенению. Чем выше число, тем выше его способность противостоять выключению света. По мере увеличения степени сжатия или наддува должно возрастать октановое число топлива.Устранить детонацию в двигателе можно так же просто, как использовать топливо с более высоким октановым числом. В 1970-х и 1980-х годах, когда цены на топливо резко выросли, многие люди искали способы сэкономить деньги. Это часто выражалось в снижении октанового числа топлива. К счастью для нас, с тех пор под мостом прошло много воды, и производители разработали двигатели с улучшенными противодетонационными характеристиками. Такие вещи, как электронный впрыск топлива, замедление детонации и электроника, определяющая октановое число, сделали детонацию из-за низкого октанового числа топлива редким явлением.Получил старую машину с детонацией, попробуйте запустить тестовое топливо с более высоким октановым числом.

Просмотреть все 12 фотографий

Используйте более холодную свечу зажигания

Наконечник электрода свечи зажигания является основным источником самовоспламенения. Тепло может быстро накапливаться, и если ему некуда деваться, он сделает свое дело с зарядом воздуха / топлива. Звучит немного иронично, поскольку это то, что должна делать свеча зажигания, только вы хотите иметь контроль над , когда это делает. По этой причине свечи зажигания рассчитаны на различные диапазоны нагрева, а их изоляторы тщательно разработаны для управления потоком тепла от электрода в головку блока цилиндров. Слишком горячая свеча будет удерживать слишком много тепла, вызывая детонацию. Замена свечи на более холодный нагревательный элемент — это часто все, что нужно для отключения нежелательной детонации. Однако имейте в виду, что слишком холодная свеча может вызвать обратную проблему — засорение, когда свеча не может полностью воспламенить воздушный / топливный заряд.

Просмотреть все 12 фотографий

Оптимизация соотношения воздух / топливо

В современных двигателях с впрыском топлива достижение оптимального соотношения воздух / топливо редко является проблемой, поскольку кислородные датчики двигателя будут постоянно работать, сохраняя воздух / соотношение топлива в идеальном диапазоне в большинстве сценариев вождения.Однако более старым карбюраторным автомобилям может потребоваться помощь, особенно если детонация является регулярной проблемой. Здесь проблема заключается в обедненной смеси, когда впрыскивание или какая-либо другая калибровка приводит к тому, что в цилиндр не поступает достаточно топлива. В результате получается горячий двигатель, который быстро нагревается и может вызвать детонацию. Лучший способ диагностировать детонацию в этой ситуации — установить широкополосный датчик кислорода и контролировать его в периоды высокой нагрузки двигателя. Обедненная смесь при полном открытии дроссельной заслонки может вызвать детонацию при соотношении до 13: 1, и это должно указывать на то, что в цилиндр поступает недостаточно топлива.Вы должны убедиться, что ваш двигатель работает на разогретой скорости — хорошее значение для двигателя без наддува составляет 12,5: 1 при полном открытии дроссельной заслонки.

Просмотреть все 12 фотографий

Увеличьте охлаждающую способность

Тепло является основной причиной детонации, и часто одной из основных причин является неэффективная система охлаждения. Если мощность вашего двигателя недавно была увеличена, но радиатор все еще в наличии, возможно, пришло время для модернизации в этой области. За исключением замены радиатора, более эффективный вентилятор, более эффективный кожух вентилятора или смачивающий агент охлаждающей жидкости могут иметь достаточный эффект для уменьшения или устранения детонации. Объяснение диагностики системы охлаждения выходит за рамки этой истории, но мы оставим вам один большой совет: сначала подумайте о мелочах. В гонке за производительностью часто к детонации приводят такие мелочи, как уплотнение кожуха, работа термостата, включение муфты вентилятора или кавитация водяного насоса.

Посмотреть все 12 фотографий

Уменьшите степень сжатия

Если вы зашли так далеко, но все еще есть детонация, у вас не будет другого выхода, кроме как начать внутренний ремонт или внести изменения в вашу комбинацию двигателей.Уменьшение степени сжатия — это самый простой способ остановить детонацию, потому что давление и тепло в цилиндре — это, по сути, разные выражения одного и того же. На протяжении многих лет мы приводили доводы в пользу увеличения степени сжатия для увеличения мощности, но чрезмерное применение этого совета может иметь непредвиденные последствия, если не будут предприняты надлежащие меры (более высокое октановое число топлива, более качественное движение смеси, сплав головки цилиндров и электроника, предназначенная для защиты двигателя). За исключением замены головок цилиндров и поршней, лучше всего начать с более толстых прокладок головки и работать с шлифовальной машиной на камерах сгорания с особым вниманием к острым краям.

Посмотреть все 12 фотографий

Увеличить перекрытие кулачков

Эффективный распределительный вал с большей продолжительностью и подъемом — один из наших любимых способов повысить производительность двигателя, но иногда выбор кулачка может вызвать непредвиденные проблемы. Более распространенной проблемой является кулачок, который слишком велик для сжатия, из-за чего фазы газораспределения слишком агрессивны для статической степени сжатия, и происходит потеря нижнего предела. Однако иногда распределительный вал имеет широкий угол разделения лепестков, что может удерживать слишком много заряда в цилиндре.Как узнать, слишком ли короткое перекрытие? Быстрый тест давления запуска скажет вам: все, что превышает 180 фунтов на квадратный дюйм, является признаком того, что вы находитесь в сфере гоночного двигателя с высокой степенью сжатия, которому может потребоваться гоночное топливо. Хорошее и безопасное значение для традиционного уличного бензинового двигателя составляет от 150 до 170 фунтов на квадратный дюйм. Если давление запуска слишком высокое, вам понадобится кулачок, который задерживает меньше воздуха / топлива в камере сгорания.

Посмотреть все 12 фотографий

Улучшить движение смеси

Все исправления, которые мы упомянули до сих пор, я называю «последующими» исправлениями, то есть они больше похожи на повязку, чем на настоящее лекарство.Я обнаружил, что большинство случаев детонации можно отнести к режиму горения, который искушает судьбу через поток через порт, вызывающий отделение топлива от воздуха. Движение воздуха и топлива через порт, клапанный карман и камеру сгорания является сложным, и если топливо не может равномерно смешиваться с воздухом в результате процесса, называемого завихрением (вихревое движение в случае четырехклапанного двигателя), низкая производительность и детонация будет результатом. Гашение — еще одно связанное действие, которое происходит как раз в тот момент, когда поршень достигает ВМТ.Заряд, застрявший между поршнем и декой головки блока цилиндров, сдавливается в открытую часть камеры сгорания в последний момент перед воспламенением, давая заряду последний хороший шанс смешаться. Когда не происходит хорошей хореографии завихрения и гашения, возникает детонация. Единственное правильное лекарство — это набор головок цилиндров, включающий последние улучшения в движении смеси.

Посмотреть все 12 фотографий

Прямой впрыск: будущее детонации (не)

Возможно, это скорее эпилог, чем лекарство от детонации, но оригинальные компоненты непрерывно работают над проблемой и добились невероятных успехов это доступно нам прямо сейчас.Новейшие двигатели, выходящие из Детройта (линейка силовых установок Ecoboost Ford с прямым впрыском и GM Gen V LT1, чтобы назвать два), почти полностью устранили детонацию, поскольку топливо не добавлялось в уравнение до самого последнего момента. Это просто по концепции, если не по механической конструкции, но когда в цилиндре нет топлива, трудно получить нежелательное преждевременное зажигание. В двигателях с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания при давлении в тысячи фунтов на квадратный дюйм.В результате топливо может быть доставлено почти мгновенно и направлено в область поршня, которая не может обеспечить достаточно тепла для события предварительного воспламенения.

Мы сильно упрощаем преимущества двигателя DI, которые выходят далеко за рамки сопротивления детонации, но легко понять, почему эти двигатели могут иметь повышенную степень сжатия, которая разрушила бы предыдущие, если бы они работали на обычном газовом насосе. Это факт, что мы быстро приближаемся к эре двигателей внутреннего сгорания, которые оставят детонацию в прошлом, но мы все еще должны понимать это для наших любимых старинных восьмицилиндровых двигателей!

Просмотреть все 12 фото

Причины и способы предотвращения

Имеет несколько названий — стук, пинг, детонация и т. Д., И многие термины могут сделать мероприятие безобидным. По правде говоря, при умеренных и высоких нагрузках постоянное количество детонаций может вызвать катастрофический отказ двигателя, обычно в виде раздробленных подшипников штока, трещин в кольцевых зацепах или отверстия в поршне.

Практически каждый двигатель с искровым зажиганием от средней до высокой мощности будет испытывать случайные детонации в течение всего срока службы. Это одна из тех вещей, которых невозможно полностью избежать, но их можно легко контролировать и удерживать в безопасных пределах с помощью датчиков и ответственной настройки.Для начала, это помогает понять, что происходит внутри камеры сгорания, чтобы вызвать этот деструктивный свистящий звук.

Что это такое
В зависимости от нагрузки двигателя и настройки, свеча зажигания срабатывает в диапазоне от 45 градусов до 5 градусов перед верхней мертвой точкой (ВМТ) такта сжатия и воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Во время нормального цикла сгорания фронт пламени расширяется от точки воспламенения к стенкам цилиндра и головке поршня, этот процесс горения может занять до 90 градусов вращения коленчатого вала для полного сгорания.Детонация определяется как любое самовозгорание, возникающее после того, как процесс горения уже начался, и не зависит от начального фронта пламени. Это неконтролируемое событие может происходить из любого места в камере и обычно вызвано высокими температурами и / или давлением в баллоне.

Что он делает
Теперь, когда у вас есть базовое представление о детонации и двух его основных причинах (тепло и давление), мы можем поговорить о связанных с ним разрушающих эффектах. Повреждение вызвано не энергией, высвобождаемой при детонации, а скорее скоростью высвобождения энергии (энергетический потенциал такой же, как и при нормальном цикле сгорания).Детонация часто считается эквивалентом удара по верхней части поршня взрывным молотком.

Как это обнаружить

Слева: Датчик детонации, обычно встречающийся на автомобилях EFI. Справа: электронные детекторы, обычно используемые тюнерами.

Когда происходит детонация, можно услышать звуковой сигнал. В вашем среднем двигателе EFI обнаружение детонации зависит от использования одного или нескольких датчиков детонации, установленных в определенных местах на двигателе.Эти датчики представляют собой тип микрофона, который откалиброван для улавливания определенного диапазона частот, который, как известно, связан с детонацией. Когда датчик обнаруживает достаточно большое количество детонаций, ЭБУ начинает замедлять опережение зажигания и / или добавлять больше топлива, в зависимости от используемого ЭБУ.

Эти частоты детонации будут различаться в зависимости от конструкции двигателя и также должны быть откалиброваны тюнером после модификации тяжелого двигателя.
Австралийская компания по управлению двигателями Haltech создала отличное видео, объясняющее этот процесс калибровки:

Профессиональные тюнеры часто полагаются на использование детонационных баллончиков (детонационных баллончиков) для обнаружения событий детонации в сильно модифицированных двигателях.Эти дет-банки могут быть как электронными, так и механическими, в первом из которых используется микрофон для передачи звука через пару наушников, а во втором — просто с помощью медного крепления и трубки для передачи звука, улавливаемого медью, на наушники. Бидоны Det 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.

Момент зажигания для контроля давления
При настройке угла опережения зажигания вы должны помнить о том, насколько вы его опережаете — большее время не всегда означает большую мощность.Идея состоит в том, чтобы рассчитать время искры в нужный момент до ВМТ, чтобы обеспечить достаточно времени горения для достижения пикового давления в цилиндре в оптимальной точке ВМТ.

Заводская карта опережения зажигания от JDM Mitsubishi Evo X 2008 года выпуска (Degrees BTDC). Обратите внимание на то, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов опережение уменьшается. Приложения с форсированным двигателем имеют тенденцию работать с более низкой пиковой синхронизацией из-за повышенного давления в цилиндре, связанного с принудительной индукцией.

Превышение опережения зажигания приведет к слишком раннему возникновению искры, в результате чего давление в цилиндре будет расти быстрее, чем может распространяться 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, что мгновенно сгорит. Это самовозгорание является детонационным событием и является одной из наиболее частых причин выхода из строя поршня, штока и подшипника.

Примеры отказов подшипников из-за детонации. Слева: усталость промежуточной футеровки на основе меди в трехметаллических подшипниках.Справа: Локальный чрезмерный износ из-за деформации шатуна от детонации.

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

Haltech предлагает отличную аналогию, которая поможет вам понять этот процесс. «Думайте об этом как о выпечке торта. Когда вы закончите выпечку, откройте духовку и вытащите пирог, чтобы он остыл.Температура воздуха в духовке составляет 180 градусов по Цельсию, поэтому и пирог, и стальная форма для выпечки имеют температуру 180 градусов, но при этом, если вы подержите руки на 180 градусах, вы не обожжетесь. Однако металлическая форма для торта наверняка обожжет руки, как и сам торт через пару секунд.

Что вы хотите убрать из этого, так это то, что воздух — ужасный проводник тепла, потому что воздух на 180 градусов в духовке не обожжет вас, как форма для торта при той же температуре. Топливо гораздо лучше проводит тепло, поэтому, в общем, чем больше топлива вы добавляете, тем больше тепла будет отводиться от стенок цилиндров, поршней, клапанов и т. Д.

Заводская топливная карта EDM Mitsubishi Evo X 2008 года (масштабируется для AFR). Обратите внимание, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов увеличивается заправка (богаче). Двигатели с наддувом обычно требуют как минимум на 10% более богатой топливной смеси для борьбы с детонацией, вызванной повышенными температурами цилиндров, создаваемыми принудительной индукцией.

Однако можно добавить слишком много топлива, особенно в областях с низкой нагрузкой, таких как холостой ход или круиз, и вы можете вызвать стук или даже расплавить поршень, если вы слишком обеднены при более высоких нагрузках. Задача тюнеров — откалибровать несколько различных компонентов двигателя (MAF, VE, VVT, Boost, заправка, синхронизация зажигания и т. Д.) для достижения наиболее эффективных целей заправки и опережения зажигания для двигателя и его конкретных модификаций.

Заключение
Детонация может вызвать катастрофический отказ двигателя, если ее не остановить. Вот почему большинство современных двигателей включают в себя отказоустойчивую заводскую настройку, чтобы замедлить опережение зажигания или добавить топлива, когда датчик детонации обнаруживает слишком большое количество детонаций. Чтобы предотвратить детонацию модифицированных двигателей, требуется настройка для настройки заводских калибровок и приведения вашего двигателя в равновесие с вашими новыми модами.

Непонятые причины детонации в высокопроизводительных приложениях

В мире настройки двигателей детонация определяется как одно из следующих: возгорание, вызывающее повреждение двигателя; горение, вызывающее стук или звон; или возгорание, которое вызывает потерю мощности, раскачивание или толчки. Детонация не контролируется и часто нежелательна. Это происходит, когда топливо в цилиндре самовоспламеняется за пределами предполагаемого фронта пламени искрового воспламенения.

Детонация не всегда вызывает повреждение.При более низких нагрузках на двигатель при частичном открытии дроссельной заслонки или низких оборотах может потребоваться детонация. Например, в конце 70-х и 80-х годах стук во время нормальной работы был обычным явлением для карбюраторных двигателей. Определенные компромиссы в конструкции впускного коллектора в сочетании с дымовым оборудованием приводили к тому, что обедненные топливные смеси горели за пределами контролируемого фронта пламени от свечи зажигания.

Иногда возникает незначительная детонация, которую не слышно через глушители при низкой нагрузке или даже при громком открытом выхлопе. Сильная детонация вызывает более сильный шум во время загрузки двигателя, когда дроссельная заслонка открыта и двигатель сильно крутится при большой нагрузке.

Детонация и преждевременное зажигание

Предварительное зажигание — это самовоспламенение топливно-воздушной смеси перед зажиганием свечи зажигания. Самовоспламенение происходит в месте цилиндра за пределами контролируемого фронта пламени от искрового воспламенения.

Аналогично, детонация — это самовоспламенение топлива, обычно после возгорания свечи зажигания. Подобно преждевременному зажиганию, детонация происходит за пределами контролируемого фронта пламени от свечи зажигания. Термин детонация часто используется гонщиками как предварительное зажигание (до искры), так и неконтролируемое горение после искры.Такое же соглашение используется в этой статье.

Этот рисунок взят из 5000 лошадиных сил на метаноле (Боб Сабо, Szabo Publishing, 2006), на котором показаны температуры самовоспламенения для различных видов топлива для гонок.

Как преждевременное зажигание, так и детонация происходят из-за самовоспламенения топлива. У них есть общие характеристики, такие как очень высокая скорость горения, которые сопоставимы со скоростями взрывоопасного пламени. К ним относятся дульные скорости огнестрельного оружия или скорости сгорания взрывчатых веществ — обычно значительно превышающие 1000 футов в секунду.Высокая скорость вызывает шум из-за столкновения фронтов давления внутри цилиндра.

Детонация и частота вращения

Детонация может быть замаскирована на более высоких оборотах высокочастотным шумом, например, при открытии выпускного клапана. Это может быть настолько кратковременным явлением, что оно не приведет к повреждению до открытия выпускного клапана, сброса давления в цилиндре и прекращения детонации.

При более низких оборотах двигателя время между детонацией и открытием выпускного клапана больше, поэтому детонация более заметна.По мере увеличения числа оборотов может показаться, что детонация уходит из-за более коротких интервалов между детонацией и открытием выпускного клапана.

Гоночные двигатели в 30-40-х годах работали на бензине с более низким октановым числом, поскольку бензин с более высоким октановым числом еще не был разработан. Топливо с более низким октановым числом было восприимчиво к детонации, поскольку гонщики повышали степень сжатия двигателя для большей мощности. Детонация была особенно заметна при низких оборотах двигателя. Чтобы бороться с низкоскоростной детонацией, эти ранние гоночные двигатели постоянно увеличивали частоту вращения на более высоких оборотах, чтобы подавить эффекты детонации.

Если двигатель по ошибке был затянут буксиром, детонация может привести к снижению производительности и возможному повреждению двигателя. В результате водители, приходящие в боксы для обслуживания, постоянно гасили свои двигатели. Для многих успешных гонщиков отключение сцепления при запуске из боксов стало настоящим искусством. При запуске в ямах был большой риск остановки двигателя из-за недостаточного пробуксовки сцепления, низкого крутящего момента двигателя на низких оборотах и ​​детонации на низких оборотах.

Наилучшие характеристики современных бензиновых двигателей достигаются при использовании смеси гоночных бензинов с октановым числом достаточно высоким, чтобы избежать детонации.Смесь бензина с более высоким октановым числом обычно не увеличивает производительность сама по себе. Вместо этого более низкая скорость горения высокооктанового бензина часто фактически снижает производительность двигателя без внесения других изменений, направленных на использование более высокого октанового числа.

Требуемое октановое число

бензина является характеристикой конкретного рабочего диапазона оборотов. Если этот диапазон изменить, может потребоваться гоночный бензин с другим октановым числом. Например, если двигатель проводит больше времени под нагрузкой при более низких оборотах двигателя, двигатель может столкнуться с детонацией, в то время как он не будет детонировать при той же нагрузке выше в диапазоне оборотов.Гоночный бензин с более высоким октановым числом может потребоваться для борьбы с потенциальной детонацией при работе в более низком диапазоне оборотов.

Иллюстрации из 5000 лошадиных сил на метаноле , показывающие зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала для хорошего сгорания слева и детонации справа.

Диссоциация от горения

Топливо диссоциирует или распадается на различные промежуточные химические вещества во время сжатия, нагрева и сгорания. Эти промежуточные химические вещества могут изменить температуру самовоспламенения смеси по сравнению с исходным топливом.Часто неправильный запрос на настройку делается из-за детонации, предполагая, что данные основаны только на свойствах основного топлива, когда следует учитывать изменения температуры самовоспламенения из-за диссоциации.

В дрэг-рейсингах с обдувом спиртом участники с более высоким статическим сжатием обычно должны использовать более богатую смесь, чем участники с более низким статическим сжатием, чтобы предотвратить детонацию. Однако есть момент, когда потребность в дополнительном обогащении снижается. Один из конкурентов сообщил, что после определенного момента увеличения компрессии дальнейшее обогащение не требуется, в то время как двигатель выдает больше мощности с большим сжатием.Он продолжил улучшать компрессию и достиг национального рекорда. В какой-то момент сверхвысокое сжатие фактически предотвращало образование чувствительных к детонации диссоциатов.

Диссоциировать Причины детонации

При использовании различных видов гоночного топлива некоторые из ранее описанных диссоциированных образований могут быть более подвержены детонации, чем другие. Настройка может повлиять на сжатие и нагрев, что повлияет на то, какие диссоциаты образуются, даже с тем же топливом.Эти диссоциаты влияют на чувствительность к детонации. Кроме того, изменения плотности воздуха влияют на настройку, что, опять же, влияет на диссоциацию в порочном круге.

Например, изменение точки закрытия впускного клапана в гоночном двигателе с искровым зажиганием изменит эффективное динамическое сжатие. Изменение сжатия изменяет адиабатический нагрев и давление от сжатия. Чувствительность к детонации или от нее может быть вызвана чем-то столь же простым, как замена распредвала или даже просто замедление или опережение фаз газораспределения.

На этой иллюстрации из 5000 л.с. на метаноле показано соотношение между степенью сжатия и соотношением воздух / топливо для работы без детонации для гоночного топлива на метаноле. Точки данных от (a) до (e) были получены для различных гоночных двигателей. Эта кривая также зависит от надлежащего уровня обогащения для замедления самовоспламенения, что дополнительно описано в справочной информации.

Изменения давления, вызывающие Возгорание

Давление изменяет температуру самовоспламенения топлива и его диссоциации, что может вызвать детонацию.Температура самовоспламенения диссоциированного топлива может быть ниже, чем температура самовоспламенения топлива перед его разрушением, что может сбивать с толку при просмотре данных только для топлива.

Во время сжатия, допустим, температура смеси воздуха и диссоциированного топлива ниже температуры самовоспламенения. Волна давления, генерируемая в цилиндре, может препятствовать воспламенению этой смеси. Однако когда волна давления проходит через цилиндр, она может вызвать изменение температуры самовоспламенения смеси.Самовоспламенение может происходить по мере прохождения волны давления из-за сопутствующего падения температуры самовоспламенения, строго из-за изменения химической чувствительности. Кроме того, изменения в головке блока цилиндров из-за сдавливания поршня или снятия кожуха впускного клапана могут изменить формирование волны давления и повлиять на общую чувствительность комбинации к детонации.

Выемка для уплотнительного кольца на этой использованной медной прокладке головки вокруг отверстия цилиндра показывает начало прожога на плотной сопрягаемой поверхности уплотнительного кольца непосредственно перед детонацией от топливной смеси нитрометан-метанол.Обогащение этого цилиндра и новая прокладка головки позволили избежать повторения проблемы. Фото: Blown Nitro Racing с бюджетом (Боб Сабо, Szabo Publishing, 2013).

Диссоциация с различными видами топлива

Бензин

Согласно работам покойного Гарри Рикардо (Высокоскоростной двигатель внутреннего сгорания, 3-е издание, Blackie & Son Limited, 1950), который был экспертом в области технологий сгорания, нестабильные пероксиды образуются в виде промежуточных диссоциатов при сгорании бензина, что и происходит. быть очень подверженным детонации.Тетраэтилсвинец — это химически активная металлическая добавка, которая подавляет детонацию этих нестабильных пероксидов. Кроме того, различные компоненты бензинового топлива, используемые в обычных смесях, обладают разными диссоциативными свойствами, что помогает бороться с образованием нестабильных пероксидов. Примерами используемых компонентов являются пентан, гексан и толуол.

Смешивание топлива в современных бензинах производится, помимо других характеристик, для достижения детонационной стойкости. Некоторые марки бензина для гонок также смешаны с тетраэтилсвинцом с той же целью.Другие характеристики, такие как химическая стабильность, легкость испарения, позволяющая запустить двигатель, и стоимость производства, часто ограничивают добавки и соотношения в смеси. Эти ограничения могут поставить под угрозу способность одних марок бензина к детонации по сравнению с другими при данных обстоятельствах. Идеальный результат — это смесь, наиболее подходящая для конкретных гоночных требований, и почему существует так много различных вариантов гоночного бензина.

Бензиновые смеси, продаваемые на заправочной станции, чаще всего имеют сезонные изменения в соотношении компонентов смеси и содержании топлива.Зимний бензин смешивается для облегчения запуска, а летний бензин предназначен для предотвращения образования паровых пробок. Различные сезонные смеси изменяют характеристики диссоциации и детонации, и их необходимо учитывать в прикладной программе производительности. Бензин для насосов, приобретенный в одном сезоне, может столкнуться с проблемами детонации, если он будет использоваться в другом сезоне, из-за разницы в смеси.

Смеси этанола и бензина (E85)

E85 — это преимущественно (85%) этанол с добавлением небольшого количества (15%) бензина.Высокое эффективное октановое число, содержащееся в этаноле, подавляет детонацию в гоночном двигателе с высокой степенью сжатия, если соотношение воздух / топливо богатое. Это будет лямбда меньше единицы в компьютерном мире EFI. Богатая спиртовая топливная смесь также охлаждает цилиндр от температуры самовоспламенения. Такое богатое соотношение воздух / топливо может работать с преобладающим спиртовым топливом, поскольку спирт не загрязняет свечу зажигания, как это может делать другие виды топлива. Однако чрезмерное богатство снижает выходную мощность, поэтому настройка соотношения воздух / топливо имеет жизненно важное значение.С другой стороны, чрезмерно богатые смеси могут слишком сильно охладить воздухозаборник, подавляя испарение и вызывая детонацию из состояния обедненной паром. Это результат избыточной конденсации топлива при охлаждении.

Метанол

Метанол, как и этанол, будут диссоциировать на водород и окись углерода во время компрессионного нагрева. Метанол и этанол также будут частично диссоциировать на водород и окись углерода во время наддува в двигателе с достаточно большим давлением от принудительной индукции до сжатия поршня и в дополнение к нему.Однако давление сжатия замедляет происходящую диссоциацию. Поэтому тепло вызывает диссоциацию, идущую в одном направлении, а давление от сжатия (или наддува) заставляет диссоциацию идти в другом. В этом случае горение представляет собой комбинацию водорода, окиси углерода и любых оставшихся паров метанола, которые не диссоциировали.

Funnycar Dragster запускает гонки на скорость 300 миль в час в парке Norwalk Raceway, штат Огайо, во время национального мероприятия IHRA с настройками для борьбы с детонацией из топливных смесей с высоким содержанием нитрометана и метанола

Различия в компрессии, температуре двигателя, фазах газораспределения и наддуве в двигателях с принудительным впуском влияют на величину диссоциации, которая происходит.Затем степень диссоциации влияет на характеристики горения заряда. Например: водород имеет очень низкую температуру воспламенения и более склонен к обратному воспламенению во впускном канале, поскольку ему не обязательно нужен традиционный источник воспламенения. Это часто ошибочно принимают за детонацию, когда на самом деле происходит диссоциация избыточного водорода.

Настройка или изменение плотности воздуха может изменить диссоциацию водорода и вызвать обратный взрыв двигателя или избежать его. Когда происходит обратное воспламенение от диссоциации водорода, последующая разборка двигателя часто не выявляет никаких повреждений двигателя.Изменение температуры самовоспламенения метанола происходит из-за разной степени диссоциации в результате настройки и изменений плотности воздуха.

В топливе метанол содержится кислород, а в традиционном бензине его нет. Таким образом, метанол может взорваться с меньшим количеством воздуха в смеси, чем бензин. Весовое соотношение воздух / топливо 8: 1 было бы слишком богатым для бензина и не взорвалось бы, но могло бы взорваться с метанольным топливом. Этот порог изменяется с изменением содержания кислорода в воздухе из-за изменения плотности воздуха.

Данные, представленные в 5000 HP на метаноле от Germane и Lovell, указывают на взаимосвязь между количеством углерода в молекуле топлива и температурой самовоспламенения. (Джерман, Джефф Дж., Университет Бригама Янга, Технический обзор автомобильного гоночного топлива, SAE 1985, публикация № 852129) (Ловелл, В.Г., Детонационные характеристики углеводородов, Промышленная и инженерная химия, том 40, стр. 2388-2438 , Декабрь 1948 г.)

Нитрометан

Нитрометан диссоциирует на разные фазы.На короткое время некоторые из этих фаз являются последовательными, а некоторые даже одновременными в процессе воспламенения и горения. Однако многие фазы диссоциации нитрометана происходят просто в результате компрессионного нагрева и сгорания.

Первая фаза — эндотермическая. Он поглощает тепло и действует так, как будто его трудно воспламенить. Вот почему магнитное зажигание с длительным временем пребывания искры более эффективно с нитрометановыми топливными смесями, чтобы пройти первую фазу диссоциации сгорания. Вторая и оставшиеся фазы диссоциации при сгорании нитрометана могут быть экзотермическими, то есть горением и выделением тепла (Паспорт безопасности материалов Chem-Supply, нитрометан, 1CHOP, декабрь 2000 г.).

При горении возникают множественные фазы диссоциации с различными промежуточными соединениями и с разными характеристиками самовоспламенения (детонации). Различные смеси нитрометана и метанола еще больше усложняют изменения чувствительности к детонации, поскольку метанол имеет свой собственный набор диссоциаций и поведения. В результате направления настройки могут быть проблемными и непоследовательными от цикла к запуску.

Некоторые настройки нитро могут быть более подвержены детонации при обедненной смеси (более высокое соотношение воздух / топливо).Некоторые настройки нитро могут быть более подвержены детонации при обогащении смеси (более низкое соотношение воздух / топливо). Лучшая процедура настройки — внести как можно меньше изменений в компрессию двигателя, наддув, топливную смесь, температуру топлива и другие параметры, чтобы установить мощность двигателя в соответствии с диапазоном рабочих характеристик. Внесение нескольких изменений от цикла к запуску делает практически невозможным контроль над настройкой из-за блуждающей характеристики температуры самовоспламенения. В результате могут произойти серьезные отказы двигателя.

Недавняя фотография дрэг-гоночных автомобилей Nitro Funnycar со скоростью 300 миль в час, представленных для запуска во время дрэг-рейсинга IHRA National Event с чувствительными к детонации настройками из 90-процентных нитрометановых смесей.

Изменения соотношения воздух / топливо

Изменения в соотношении воздух / топливо также изменяют характеристики чувствительности самовоспламенения. Это изменение сложно в зависимости от степени обогащения. Обогащение до определенного значения имеет тенденцию к снижению чувствительности самовоспламенения. Обогащение метанолом или этанолом может снизить температуру цилиндра до такой степени, чтобы двигатель не взорвался.Однако чрезмерное обогащение этих видов топлива сверх определенного соотношения воздух / топливо может повысить чувствительность к самовоспламенению. Вызывая чрезмерное охлаждение и конденсацию топлива из входящего воздушного заряда, создается обеднение паром, и может произойти самовоспламенение. Он также может замедлить скорость пламени, увеличивая сгорание до такта выпуска. Это может привести к возгоранию на впуске при открытии впускного клапана.

В другом направлении, меньшее обогащение сверх определенного оптимального соотношения воздух / топливо имеет тенденцию к увеличению чувствительности к самовоспламенению.В случае метанола или этанола меньшее обогащение не будет достаточно охлаждать температуру цилиндра, повышая температуру до такой степени, что двигатель может взорваться, особенно при использовании высоких степеней сжатия.

Уникальный трюк гоночной настройки — запустить двигатель до предела детонации, затем разобрать двигатель и измерить толщину верхних подшипников штока. Подшипник слева не показал истончения после пробега. Подшипник справа от того же цилиндра после другого прогона с некоторым утонением из-за детонации.Некоторые изготовители двигателей / тюнеры используют утончение подшипников как показатель степени детонации. Некоторые ранние производители двигателей / тюнеров для гонок на нитро-дрэг-рейсингах освоили этот метод утонения определенного количества стержневых подшипников в качестве индикатора хорошей настройки.

Чрезмерное снижение обогащения может снизить мощность, поскольку сжигается меньше топлива. Продолжающееся снижение обогащения сверх определенной точки может не привести к детонации, поскольку состояние крайней бедности приводит к нехватке топлива для сжигания, и скорость пламени замедляется.Где-то в этом направлении наклона скорость пламени может быть замедлена, продолжая такт выпуска. Это может, как и чрезмерно богатые условия, вызвать обратный эффект при приеме.

Эффекты комбинации сложны

Топливная смесь из нитрометанола с содержанием нитро-нитрометана примерно до 87 процентов с повышенной насыщенностью менее подвержена детонации. Это то же самое, что и большинство других видов топлива, особенно спиртосодержащих топлив. Тем не менее, смесь нитрометанола с более чем 87% нитро с повышенной насыщенностью становится более склонной к детонации.Это из-за избытка кислорода в топливе. Этот избыток кислорода в более высоком процентном содержании повышает чувствительность смеси к более низкой температуре самовоспламенения. Более богатая смесь нитросмесей с высоким процентным содержанием имеет больший избыток кислорода и большую чувствительность к детонации.

Если есть что-то, что можно убрать из всего этого, так это то, что в гоночной среде причина детонации может быть сложной проблемой, и не так проста, как «Если произойдет X, то выполните Y, чтобы исправить». Когда вы находитесь на этом уровне производительности, ряд факторов, которые могут повлиять на вашу проблему детонации с лишением мощности и потенциально повреждающей двигатель, требует тщательного понимания того, что происходит с вашим топливом между моментом его первого попадания в атмосферу и открытие выпускного клапана.

Окунь пеликана # 43: Мифы о детонации — AVweb

Прежде чем перейти к колонке этого месяца, я хотел бы попытаться ответить на один из наиболее частых вопросов, который я получаю от читателей моей серии статей о работе поршневых двигателей:

«Джон, вы говорите о двигателях с впрыском топлива, но у меня его нет. Что я могу делать в моей Cessna 182 с карбюраторным двигателем O-470? »

Ребята, я хотел бы помочь.Большинство карбюраторных плоских двигателей имеют такое ужасное распределение топлива / воздуха, что им уже не помочь. Это одна из причин, по которой промышленность в первую очередь перешла на впрыск топлива, и даже это было лишь постепенным улучшением, пока не появились GAMIjectors! В обычной шестёрке у вас есть шесть разных двигателей, каждый из которых работает по-своему, со своими настройками смеси. Некоторые могут быть LOP, другие ROP. В большинстве карбюраторных Cessna 182 разница в смеси между самым богатым и бедным цилиндрами невероятна и безнадежна.

Это одна из основных причин, по которой в игру вступила установка круизной мощности «65%». Если вы установите MP и RPM на 65%, а смесь на «лучшую мощность» (как это установлено маркетинговым отделом большинства производителей самолетов), это означает, что самый горячий цилиндр не будет выходить за пределы, и TBO будет приемлемым. . Запустите его сильнее, и по крайней мере один цилиндр станет слишком горячим, вероятно, не выполнив TBO. Чем тяжелее вы его бежите, тем меньше цилиндров будет на время TBO.

Но при этих 65% некоторые цилиндры будут иметь LOP (и с большей вероятностью будут производить TBO и выше), в то время как другие будут иметь очень высокую скорость проходки, работая очень «грязными», загрязняя направляющие клапана несгоревшими продуктами сгорания, что ограничивает их срок службы.Я твердо уверен, что по прошествии многих лет и появлении данных мы увидим, что двигатели будут НАМНОГО выше TBO при LOP на всех цилиндрах, даже при гораздо более высоких настройках мощности. Время покажет.

А что лучше для карбюраторных плоских двигателей? Практически все, что вы можете сделать, это установить MP и RPM на 65%, обеднить смесь, пока двигатель не заработает резко, а затем обогатить ровно настолько, чтобы она снова работала плавно. Независимо от того, где работают отдельные цилиндры, вы, вероятно, не повредите их.

Если вы находитесь достаточно высоко, чтобы двигаться на полном газу, есть одна хитрость, которая может помочь с некоторыми двигателями. Наклонитесь, как указано выше, затем очень медленно потяните дроссельную заслонку, пока не увидите малейшее заметное падение на MP. Это немного взволнует дроссельную заслонку в карбюраторе, и это может вызвать достаточную турбулентность для лучшего перемешивания топлива и воздуха. Оставьте дроссельную заслонку в этом положении и попробуйте снова наклониться. Возможно, вам удастся немного наклонить его, прежде чем двигатель начнет работать с перебоями.

При полете на холодных OAT даже легкое нагревание карбюратора может помочь выровнять распределение смеси за счет улучшения распыления топлива. Этот трюк особенно полезен с карбюраторными двигателями Continentals, такими как O-470 в Cessna 182s. Еще раз, это может позволить вам немного более агрессивно наклоняться до появления неровностей двигателя.

Стоит ли приобретать монитор двигателя, такой как JPI, если вы не можете запустить LOP? Да, я так думаю. Однозначно на крупнокалиберном двигателе. Может быть, и с четырьмя бомбами — это менее ясно и может зависеть от вашей типичной миссии.Информация, которую он предоставит вам о вашем двигателе, очень полезна, и одно только устранение неполадок может окупиться. Очень весело подъехать к любимому магазину и сказать: «Эй, мой цилиндр №2, нижняя пробка не работает». Одна замена вилки, и вы уже в пути. В противном случае ваш механик, скорее всего, вытащит их всех. Большинство других проблем также отображаются на JPI, что дает вам раннее предупреждение о надвигающихся проблемах. Это может вызвать замену кувшина вместо вынужденной посадки.

Тысячи деревьев были убиты, написав на бумаге слова о взрыве, но этот предмет до сих пор широко не изучен, и новая информация продолжает поступать.

Есть некоторые основания полагать, что один двигатель, используемый в высокопроизводительном самолете авиации общего назначения, может часто работать в режиме непрерывной легкой детонации одного или нескольких цилиндров, даже если он работает точно так, как рекомендует завод. Честно говоря, мне интересно, как это вообще было сертифицировано. Несмотря на комментарии завода-изготовителя, работа LOP при той же выходной мощности (добавление MP) полностью устраняет детонацию, а также дает большой запас.

Я всегда думал, что детонация — это довольно просто.Классическое объяснение звучит примерно так:

«Событие возгорания начинается с искры, быстро повышается давление в еще не сгоревшей части топливно-воздушной смеси, и по мере нарастания этого давления температура увеличивается. Как только температура становится достаточно высокой, оставшаяся смесь «взрывается», вызывая удар, подобный молотку, по поршню.

«Детонация может вызвать катастрофический отказ двигателя в течение нескольких секунд».

Ну, может быть.Но есть несколько тревожных вопросов, которые возникают из этого достаточно правильного, но ужасно упрощенного объяснения.

(О, и ребята? Пожалуйста, не спорьте со мной, действительно ли это «взрыв». Как бы вы это ни называли, это ненормально быстрое горение, и для меня это достаточно близко к «взрыву».)

Для полноты картины стоит упомянуть, что «детонация» относится к аномальному взрыву (ям) ПОСЛЕ нормального возгорания. Если самовозгорание происходит до того, как загорится свеча зажигания, это другое и гораздо более опасное состояние: «преждевременное зажигание.«Любое условие может привести к другому, и как только они начнут работать вместе, катастрофический отказ двигателя произойдет всего в нескольких секундах.

На один вопрос, как насчет «пинга» в старых автомобилях? Большинство из вас слышали этот звук, довольно частый и пронзительный стук автомобильного двигателя. Обычно это происходит при подъеме в гору, когда механическая коробка передач находится на слишком высокой передаче (низкие обороты двигателя), а педаль газа сильно опущена (высокое давление в коллекторе). Это детонация. Вы не услышите его в самолете по нескольким причинам.Во-первых, в самолетах нет глушителей (см. Ниже), а высокий уровень шума маскирует звук. Во-вторых, слышимая «высота» звука напрямую связана с размером отверстия цилиндра, поскольку «крупнокалиберные» авиационные двигатели издают гораздо более низкий звук. Этот звук гораздо чаще теряется в шуме самого двигателя. Некоторые старые автомобили сильно стучат при подъеме в гору и, кажется, пробегают десятки тысяч миль без явных проблем.

(Да, в самолетных двигателях есть «муфты», похожие на глушители, но в первую очередь это теплообменники воздух-воздух.Они предназначены для отвода тепла снаружи горячих выхлопных труб для обогрева карбюратора или обогрева кабины и практически не влияют на шум.)

Несколько лет назад некоторые исследования, проведенные General Aviation Modifications Inc. (GAMI) в Аде, штат Оклахома, начали вызывать у меня новые вопросы о детонации. Джордж Брэйли, гений-основатель и главный инженер, начал запускать высоко оснащенный двигатель в глубину детонации и записывать данные, которых никто никогда раньше не видел.

То, что он обнаружил, подтвердило маленькие грязные секреты, открытые так давно, во времена расцвета больших радиалов, и которые сегодня почти забыты. Гонщики много знают об этом, но, как правило, очень скрытны, не желая передавать свои драгоценные знания участникам.

Старые книги и даже публикации FAA говорят о «легкой» детонации, «средней» детонации и «тяжелой» детонации.

Но подождите! Как такое может быть, если детонация — это мгновенный «взрыв» оставшегося заряда, и этот взрыв может вызвать почти немедленное разрушение двигателя? Это не вычисляет!

Как обычно, это еще не все.

То, что я собираюсь описать для вас, является составной частью моего понимания явления детонации. Вы не найдете этого описания ни в одном учебнике. Вы найдете отрывки и кусочки этого в разных учебниках, но, насколько мне известно, приведенное ниже описание объединяет кусочки и кусочки из множества разных мест. Некоторые из них, вероятно, никогда не описывались так точно, по крайней мере, насколько мне известно.

Оказывается, даже при хорошо сбалансированном заряде топлива и воздуха на «локальном уровне» существуют сильно локализованные «карманы» различных смесей.Под «локальным уровнем» вы должны понимать группу маленьких молекул топлива, сбивающихся вместе «здесь» и «там» в разных местах внутри цилиндра, когда поршень поднимается вверх к верхней мертвой точке и начинает опускаться. Некоторые из этих карманов могут быть настолько тощими (или настолько богатыми), что они вообще не горят, некоторые могут быть в пределах горючей смеси, а некоторые могут быть идеально перемешаны, так сказать, «готовы к работе».

Кстати, это объясняет еще одну маленькую загадку. Теоретически «идеальная» смесь для наших двигателей — это примерно 15 частей воздуха и 1 часть топлива (по весу), что не должно приводить к выходу кислорода и несгоревших молекул топлива из выхлопной трубы.Но мы давно знаем, что немного более богатая смесь даст немного больше энергии. Почему? Потому что теория немного нарушается, когда заряд содержит эти маленькие карманы с различными топливно-воздушными смесями. Некоторые молекулы кислорода не находят молекулы топлива достаточно быстро, чтобы сгореть, и они остаются неиспользованными или несгоревшими в идеальном соотношении. Подавая немного больше топлива для одиноких молекул кислорода, сгорает больше топлива, генерируется немного больше тепла и меньше кислорода выходит из выхлопной трубы, не имея возможности спариться.

Вы можете убедиться в этом сами, так как все старые радиальные диаграммы показывают это, и Lycoming, и TCM создают диаграммы, которые показывают пики CHT примерно при 30 ROP, в то время как максимальная мощность достигается примерно при 80 ROP. Соотношение 15: 1 происходит, по сути, на том уровне, который мы все знаем как наш знакомый «пиковый» EGT на наших мониторах двигателя.

Теперь, примерно за 20-25 градусов до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) хода поршня, свеча зажигания зажигает огонь. Фронт пламени начинает распространяться от каждой свечи зажигания, сначала медленно, затем более быстро внутри цилиндра.Этот фронт пламени играет во всем этом важную роль. Вы когда-нибудь подносили руку к раскаленному пламени? Не в пламени, просто рядом? Быстро становится жарко. Этот фронт пламени излучает МНОГО инфракрасного тепла. Он движется со скоростью света. Может быть, в несколько миллионов раз (или около того) быстрее, чем фронт пламени движется по цилиндру. Это инфракрасное излучение нагревает эти маленькие местные карманы с топливом и воздухом.

Кроме того, поскольку поршень в цилиндре быстро поднимается, эти маленькие удаленные местные карманы с топливом и воздухом также испытывают внезапное повышение давления.

Более того, поскольку фронт пламени представляет собой процесс горения, он также вызывает дальнейшее и гораздо большее повышение давления в цилиндре.

Задержите эту мысль на мгновение, пока мы упоминаем шкалу времени для всего этого.

Во время сгорания скорость звука (при более высоких температурах газа в объеме) такова, что звуковая волна может отскакивать от цилиндра и обратно примерно за 1/5000 ^-й секунды или примерно за 1/5 ^{-го секунды.} миллисекунды.Это легко измерить и измерить. Вы видите доказательство этого в небольших детонационных ударных волнах, отражающихся взад и вперед от датчика давления на обратной стороне нисходящего склона события давления сгорания на графиках, изображающих среднюю и тяжелую детонацию.

Коленчатый вал вращается примерно 45 раз в секунду, что составляет примерно 22 миллисекунды на каждый оборот коленчатого вала или примерно 16 градусов вращения коленчатого вала за каждую миллисекунду. Таким образом, за время, необходимое для того, чтобы ударная волна прошла вперед и назад по внутренней части цилиндра, коленчатый вал переместился всего на три градуса.

Итак, теперь, когда у нас есть четкая шкала времени, мы возвращаемся назад и резюмируем происходящее:

1. У нас есть хороший холодный впускной воздух и топливо, поступающие в цилиндр;
2. У цилиндра очень горячие стенки. Эти горячие стены заставляют часть этого приятного прохладного воздуха на впуске нагреваться. И не все это происходит равномерно.
3. Кроме того, вскоре после того, как искры погасли, у нас есть пара фронтов пламени, излучающих много инфракрасного тепла, что увеличивает продолжающуюся тепловую нагрузку, поглощаемую некоторыми из тех маленьких удаленных карманов с топливом и воздухом, которые ждут пламени. фронт, чтобы прибыть и поглотить их;
4. Несгоревшая смесь испытывает очень быстрое повышение давления по двум причинам: A) Поршень быстро поднимается во время такта сжатия; и B) продукты сгорания на фронте пламени создают огромное увеличение выделяемой энергии и результирующего объемного давления газа, и все это точно измеряется по кривым давления, которые вы видите на прилагаемых графиках.
5. По крайней мере, в некоторых из этих маленьких «локальных очагов» несгоревших горючих смесей есть именно та смесь топлива и воздуха, чтобы до взрыва оставалось всего лишь волосок.
6. И… если топливо с неправильным октановым числом, или опережение зажигания было установлено слишком рано, или давление в коллекторе было слишком высоким, или температура головки цилиндров была слишком высокой… тогда один или несколько из этих маленьких «локальных карманов» несгоревших топливо просто так… они «взрываются».

Это то, что мы называем «детонацией».

Каждый взрыв создает ударную волну, которая распространяется со скоростью звука (помните, скорость звука внутри цилиндра, где-то около 4000 градусов, намного быстрее, чем в обычный день!) И отражается от стенок горения. камеры каждые 1/5 миллисекунды или около того (испускает «пинг» с частотой 5 кГц, который вы не услышите в кабине). Каждый из этих взрывов вызывает очень резкое повышение давления и вызывает ударную волну, которая колеблется взад и вперед по цилиндру.Эта ударная волна может быть как раз той величиной дополнительного давления, которая необходима для того, чтобы вызвать взрыв другого небольшого удаленного локального кармана с топливом и воздухом, что усугубит проблему.

По мере того, как детонация становится более серьезной, она становится слышной, и это звук, который вы услышите от старого автомобильного двигателя на подъеме. Помните, вы НЕ услышите этого на авиационном двигателе.

Мы знаем, что температура сгорания находится в диапазоне от 3000F до 4000F, но TIT и EGT «только» работают около 1600F, а CHT опускаются примерно на 400F.Как это может быть? 4 000F более чем достаточно для плавления стали, так как же выживает внутренняя облицовка цилиндра? Почему мы не видим более высокие температуры на наших приборах? Почему алюминиевый поршень не плавится, когда алюминий плавится при температуре ниже 1000F?

Существует «тепловой пограничный слой» толщиной порядка миллиметра или около того, который действует как буфер для защиты стенок стального цилиндра и поверхности алюминиевого поршня. Думайте об этом как о тепловом эквиваленте аэродинамического пограничного слоя на вашем крыле.Металл и молекулы рядом с ним будут иметь примерно показания CHT или немного выше, следующие слои будут все горячее и горячее, пока слой рядом с событием горения не будет иметь температуру горения. Этот очень тонкий тепловой пограничный слой действует как хороший изоляционный барьер, ограничивая скорость, с которой тепло может передаваться от основных продуктов сгорания к внутренним стенкам головки цилиндров, цилиндра цилиндра и поршня.

Теплопередача является непрерывной, так как тепло сначала проходит через пограничный слой, а затем через стенку цилиндра и, наконец, уносится охлаждающим воздушным потоком вокруг ребер цилиндров.Каждый такт впуска приносит новый прохладный заряд, который запускает процесс заново. Есть еще вопрос времени выдержки. Часть процесса сгорания, связанная с высоким давлением, занимает всего около 40 градусов вращения коленчатого вала, а самая горячая часть этого события — всего около 20 градусов, поэтому во время других 700 градусов вращения кривошипа преобладают более низкие температуры. Многие пилоты ошибочно сосредотачиваются на температуре выхлопных газов, измеряемой их знакомыми датчиками EGT. EGT показывает только число, которое представляет собой мгновенную вспышку тепла во время небольшой части цикла сгорания (когда выпускной клапан открывается и выхлопной газ течет через датчик EGT), и при этом быстро падающая температура.

Это НЕ главный фактор, определяющий, насколько нагревается их выпускной клапан во время работы. События, которые происходят на несколько градусов раньше поворота коленчатого вала, гораздо более значительны, потому что температуры НАМНОГО выше, чем незначительные 1500F, измеренные датчиком EGT.

Когда детонация становится достаточно серьезной, она разрушает ранее хорошо организованный тепловой пограничный слой и позволяет значительно увеличить скорость передачи тепла от очень горячих объемных газов сгорания (примерно до 4 000 F) в головку блока цилиндров и поршень.Этот последний этап процесса — это то, что вызывает повреждение и приводит в движение CHT.

Есть недавно предложенные «стандарты», определяющие «легкую», «среднюю» и «тяжелую» детонацию. Как это происходит, слишком сложно вдаваться в подробности (что означает «я не знаю»), но достаточно сказать, что небольшая легкая детонация, даже в течение нескольких часов, может не быть вредной, и на самом деле , может быть полезно. Например, он прекрасно очищает от отложений верхнюю часть поршней!

По правде говоря, большинство этих двигателей могут работать в условиях легкой детонации, как показано на графике, в течение нескольких сотен часов без обнаруживаемых повреждений, ПРИ условии, что CHT остаются холодными, и вы не испытываете чрезмерную температуру головки блока цилиндров во время процесс.

Проблема в том, как его обнаружить и предотвратить ухудшение, потому что «легкий» может довольно быстро перерасти в «средний» и хуже. Это процесс «положительной обратной связи» с очень отрицательным результатом!

Механизм, вызывающий его самоподвод, заключается в том, что ударные волны от легкой детонации имеют тенденцию «очищать» тепловой пограничный слой внутри цилиндра. По мере того как это происходит, скорость теплопередачи от основной массы продуктов сгорания в цилиндр увеличивается.Это начинает рост CHT. Когда CHT повышается, он имеет тенденцию нагревать поступающий заряд нового воздуха и топлива немного быстрее, чем предыдущее вращение кривошипа, и это увеличивает вероятность того, что в следующем цикле сгорания будет больше легкой детонации, что увеличивает нарушение работы двигателя. еще больше термический пограничный слой, который нагревается… ну вы поняли. Если цилиндр не очень хорошо охлаждается и не имеет некоторого запаса охлаждения, весь процесс в спешке может превратиться в снежный ком, и у вас возникнут проблемы с глубокой детонацией.

Это было бы плохо, потому что в какой-то момент детонация определенно вредна в долгосрочной перспективе. Брэли часами работал на своем «Маленьком двигателе, который мог» глубоко взорваться, и столько же времени потратил на бедный старый IO-470 и IO-520, пытаясь уничтожить двигатели. Они по-прежнему работают довольно хорошо (ну, вроде как, неплохо!), Но вы действительно не хотели бы, чтобы эти двигатели были в вашем самолете.

А теперь я рекомендую детонацию? Точно нет! Но в то же время это не совсем то устрашающее чудовище, в которое нас всех внушили.Подход к детонации постепенный, и даже когда он начинается, он не развивается так быстро, чтобы его нельзя было поймать и контролировать. По большей части небольшая детонация не приведет к немедленному отказу. Даже кратковременная (несколько секунд?) Средняя детонация, вероятно, не вызовет отказа двигателя «прямо сейчас», но вполне может нанести некоторый ущерб, который приведет к отказу в будущем.

Думаю, мы все согласимся, что лучше держаться подальше от взрыва.Намного лучше!

Детонация — очень серьезная проблема на гонках в Рино. Эти двигатели работают при давлении в коллекторе, вдвое превышающем нормальные пределы (которые и так уже довольно высоки). Некоторые из них работают на несколько сотен оборотов в минуту выше проектных пределов, со всевозможными причудливыми устройствами, которые вводят странные вещи в процесс. При таких настройках любой сбой или просчет может вызвать почти мгновенный сильный взрыв и вывести двигатель из строя за секунды.

Но в нашем мире очень сложно вызвать детонацию в любом двигателе без нагнетателя.Даже с наддувом довольно легко избежать этого, обладая небольшими знаниями.

Джордж Брэйли пишет:

«Истина в том, что если провести очень, очень тщательный анализ всех отчетов о проблемах обслуживания, всех отчетов об авариях NTSB и отсортировать данные, можно прийти к выводу, что почти все детонация, которую испытывают пилоты, является результатом следующего:

1. Проблемы с качеством топлива;
   
2. Перекрестное зажигание магнето и ремня безопасности или неправильная синхронизация магнето;

«Есть несколько сообщений о детонации, которые, вероятно, были ошибочно классифицированы как события перед воспламенением из-за повреждения свечей зажигания или проблем с геликоидальной катушкой в ​​цилиндре.

«И, наконец, да, есть несколько, несколько случаев детонации, которые« на самом деле »и были вызваны очень неверно информированной пилотом техникой управления двигателем. Если вы сядете в Cessna P-210 под давлением и решите наклонить двигатель в горах для короткого взлета, потому что именно так вы делали это, когда у вас был свой C-210 без наддува, вы можете уничтожить двигатель с чистой детонацией к моменту поворота встречного ветра в схеме движения.Это полностью испортит вам день.

«Однако в целом детонация — очень редкое явление и обычно вызвано проблемами с топливом или зажиганием».

Хотя ненадлежащее обслуживание или установка магнето и загрязнение топлива являются наиболее часто наблюдаемыми прямыми причинами детонации, существует ряд факторов, которые могут вызвать, вызвать или предотвратить детонацию. Дальнейший неполный список может включать октановое число топлива, настройку смеси, температуру всасываемого воздуха, число оборотов в минуту, давление в коллекторе, температуру головки цилиндров, степень сжатия и, возможно, многое другое, о чем я здесь забыл.

Я полагаю, что это был Джимми Дулиттл, который сказал, что наиболее важным фактором в победе во Второй мировой войне было использование свинца в бензине, что позволило производить топливо с октановым числом 100/130 и 115/145. Это, в свою очередь, обеспечило более мощные двигатели. Конечно, этот великий человек принимал участие в исследованиях, которые привели к использованию свинца, поэтому он, возможно, был немного предвзято. Все знают, что Бетти Грейбл, вероятно, имела к этому большее отношение.

Серьезно, при прочих равных, более высокое октановое число означает больший запас от детонации.Предполагая, что мы заправляемся надлежащим топливом, мы не можем контролировать октановое число из кабины.

Степень сжатия фиксированная, из кабины ничего не поделаешь.

Большинство других факторов можно контролировать прямо или косвенно из кабины, поэтому давайте рассмотрим их.

Для начала вот что происходит во время идеального сгорания. Искра зажигается под углом примерно от 20 до 25 градусов перед верхней мертвой точкой (ВМТ), в зависимости от двигателя (фиксированные моменты времени всегда являются компромиссом, идеальным для ничего).Пожар начинается, и требуется немного времени, чтобы разгореться. Сначала фронт пламени движется очень медленно, всего около 35 кадров в секунду. Он начинает серьезно гореть примерно в ВМТ и достигает максимального давления (примерно 800 фунтов на квадратный дюйм) и максимальной скорости фронта пламени (примерно 150 FPS) где-то на 15-20 градусах выше ВМТ. Как только происходит это пиковое давление, давление и температура быстро падают. В какой-то момент до открытия выпускного клапана сгорание завершается, огонь гаснет и остаются только холодные газы.

Да. КРУТО. Что ж, 1500F EGT, который вы измеряете своим JPI, ЯВЛЯЕТСЯ «крутым» по сравнению с тем, что происходило внутри цилиндра всего несколькими миллисекундами раньше!

Эта идеальная комбинация может иметь место при любой настройке мощности, если многие факторы контролируются должным образом.

Возьмем, к примеру, об / мин. Уменьшая обороты, вы замедляете двигатель, поэтому коленчатый вал вращается медленнее. Процесс возгорания по-прежнему занимает примерно столько же времени (дайте мне здесь немного места), но рукоятка не повернулась так далеко.В результате пиковое давление и температура достигаются ближе к ВМТ, что снижает запас по детонации.

Это несколько усложняется в двигателе с наддувом, потому что нагнетатель (с зубчатым приводом) будет вращаться медленнее, создавая меньшее давление в коллекторе, что снижает вероятность детонации. Но будьте осторожны, чтобы отличить двигатель с наддувом от двигателя с турбонаддувом, с регулятором абсолютного давления, который будет поддерживать давление в коллекторе на том же уровне или даже увеличивать его при некоторых обстоятельствах на больших высотах, когда частота вращения снижается.

Mixture играет важную роль во всем этом. При изменении смеси изменяется скорость горения (скорость фронта пламени), а также температура и давление горения. Для любых данных условий отклонение от скорости около 50 МСП в ЛЮБОМ направлении (богатое или обедненное) обычно увеличивает запас от детонации. Это НЕ означает, что детонация может произойти только при 50 ROP, только то, что она, скорее всего, там. Если детонация не происходит при 50 ROP, практически невозможно получить детонацию с любым изменением только в смеси, все остальное остается постоянным.

Например, если вы уже настроили смесь со скоростью 50 ROP и начинается детонация, перемещение смеси в ЛЮБОМ направлении приведет к уменьшению детонации. Если у вас 100 ROP и вы получаете детонацию, наклон к 50 ROP увеличит детонацию, после чего дальнейшее наклонение снова уменьшит ее. С другой стороны, большее обогащение от 100 ROP уменьшит детонацию.

Время зажигания, пожалуй, самый важный фактор из всех, и испытания доказали, что время зажигания может даже преодолеть проблему свинца и октанового числа, а также исправить неправильную обедненную смесь.Проводится много исследований и есть веские доказательства того, что все эти двигатели будут хорошо работать на нашем нынешнем испытанном и надежном газе 100LL — без всякого свинца. В результате октан будет около 92, и мы могли бы назвать его 92UL (это звучит знакомо?). Но для этого абсолютно необходимо, чтобы время зажигания можно было контролировать в реальном времени. Предварительные результаты не показывают значительного ухудшения производительности, а в некоторых случаях вполне может быть прирост производительности!

CHT в значительной степени управляем из кабины.Смесь, закрылки капота, общая мощность и указанная воздушная скорость регулируются пилотом и должны использоваться по мере необходимости для управления CHT на желаемом уровне или ниже.

Вот новая презентация, подготовленная GAMI старой диаграммы Кертиса-Райта, опубликованной в 1957 году. Такая же диаграмма была ранее опубликована в аналогичной форме Pratt & Whitney и, вероятно, другими.

Эта новая диаграмма представляет собой просто переориентацию старой диаграммы Кертиса-Райта с использованием параметров, которые преобразовали шкалу соотношения «топливо-воздух» старой диаграммы CW в более полезную для пилотных целей «насыщенность пиков» — «наклон пика». »Шкала, знакомая пилотам, летающим с датчиками EGT.

Как уже отмечалось, MP находится снизу, а поток топлива вверх по левой стороне. Желтая пунктирная линия — линия пика EGT. Обратите внимание, что вдоль этой линии примерно при 36 ″ MP и 22 GPH мы начинаем рисковать детонацией, но только если мы находимся на красной линии CHT. Если мы продвинемся до 37–38 ″ и 23–24 галлонов в час, мы рискуем взорваться, даже когда CHT охлаждаются примерно на 50 F ниже красной линии CHT. Наконец, если мы сможем удерживать CHT на уровне 100 F под красной линией (высокая скорость полета, открытые закрылки капота и т. Д.), Вам придется по-настоящему поработать над этим, чтобы найти комбинацию MP и расхода топлива, которая может вызвать детонацию.

Глядя на зеленую линию, мы видим, что если мы наклонимся чуть ниже пикового EGT с некоторым запасом, начиная, может быть, с 50 LOP и увеличиваясь до 100F LOP при более высоких настройках давления в коллекторе, детонация становится практически невозможной, особенно если CHT поддерживаются на разумном уровне.

В качестве примечания, специалисты по изготовлению комплектующих планеров и производители двигателей в 60-х и 70-х годах действительно не оказали никому из нас никакой услуги, когда они приняли возмутительно высокие значения CHT «красной черты», которые используются для сертификации.Им следовало потратить немного больше времени на перегородку и охлаждение этих двигателей, а затем снизить красную черту CHT примерно на 50F. Это принесло бы им большие долларовые выгоды при сокращении гарантийных проблем!

Теперь посмотрите на область справа вверху, где есть только пик EGT (чуть выше желтой пунктирной линии). Это как раз тот район, который так любим Лайкомингом, где, по их мнению, лучше всего работать.

Наконец, есть красная линия, которая довольно точно соответствует тому, что мы всегда делали при запуске ROP.По мере увеличения мощности (MP) мы вливаем в смесь большое количество дополнительного топлива (делая смесь очень грязной), чтобы замедлить фронт пламени, чтобы пиковое давление возникло позже. При очень высокой мощности на некоторых из этих двигателей с турбонаддувом необходимо поддерживать очень высокую (250 или 300 F или более) пиковую нагрузку, чтобы избежать детонации на полной мощности, особенно с CHT, работающими при очень высоких значениях.

Почему бы не запустить LOP, который также замедляет фронт пламени и заставляет двигатель работать холоднее и чище, с более низкими внутренними напряжениями компонентов при любой заданной мощности?

По мере того, как мы будем писать об этом, есть несколько очень интересных событий.Тестирование продолжается в GAMI, австралийцы представили очень интересную «Рекомендацию» в результате фатального сбоя и еще несколько вещей, о которых у меня нет разрешения раскрывать в настоящее время. Также нужно немного поговорить о предзарядке. Если чтение о детонации вызывает у вас нервозность, то чтение о предварительном зажигании и просмотр реальных данных вызовут кошмары!

Осторожно там, наверху!

Детонационное сгорание в двигателях с искровым зажиганием

Детонационное сгорание топлива имеет решающее значение, поскольку оно определяет долговечность двигателя, расход топлива и удельную мощность, а также характеристики шума и выбросов.Современные двигатели с искровым зажиганием (SI) страдают как от обычной детонации, так и от сверхдетонации. Обычные пределы детонации повышают степень сжатия для повышения теплового КПД за счет самовоспламенения конечных газов, в то время как супердетонация ограничивает желаемый наддув для повышения удельной мощности современных бензиновых двигателей из-за детонации. Обычное горение широко изучается в течение многих лет. Хотя основные характеристики ясны, корреляция между индексом детонации и химическим составом топлива, колебаниями давления и теплопередачей, а также распространением фронта самовоспламенения все еще находится на ранних стадиях понимания.Сверхдетонационное сгорание в двигателях с искровым зажиганием с сильным усилением и случайными событиями преждевременного зажигания интенсивно изучается в последнее десятилетие как в академических кругах, так и в промышленности. Эти работы в основном были сосредоточены на взаимосвязи между преждевременным зажиганием и супердетонацией, анализе источников преждевременного зажигания и влиянии свойств масла / топлива на супердетонацию. Механизм супердетонации был недавно обнаружен в машинах быстрого сжатия (RCM) в условиях, подобных двигателю. Было обнаружено, что детонация может происходить в современных двигателях внутреннего сгорания в условиях высокой плотности энергии.Термодинамические условия и ударные волны влияют на режимы волны горения и инициирования детонации. Три режима волны горения в отходящем газе были визуализированы как дефлаграция, последовательное самовоспламенение и детонация. Наиболее часто наблюдаемым режимом инициирования детонации является детонация, вызванная отражением ударной волны (SWRID). По сравнению с влиянием ударного сжатия и горения с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) на задержку воспламенения отражение ударной волны является основной причиной самовоспламенения / детонации у стенки.Наконец, рассмотрены методы подавления обычных детонаций и супердетонаций в двигателях SI, включая использование рециркуляции выхлопных газов (EGR), стратегию впрыска и интеграцию цикла высокого давления — высокого давления EGR-Аткинсона / Миллера. Эта статья дает глубокое понимание процессов, происходящих при детонационном сгорании в двигателях с искровым зажиганием. Кроме того, кратко описаны стратегии управления детонацией и режимы волн горения, а также обсуждаются будущие направления исследований, такие как теория взаимодействия турбулентности, ударной волны и реакции, подавление и использование детонации, а также решения для супердетонации.

Что такое детонация и почему вы должны его контролировать

Эта статья предоставит вам базовые знания о том, что такое «стук», как он возникает и что делает ЭБУ для обнаружения и предотвращения / ограничения повреждений, возникающих в случае детонации.

Что такое стук?

Детонация, гудение, детонация, предварительная детонация, дребезжание… у этого явления есть много названий, и ни одно из них не описывает то, что происходит в двигателе, кроме описания слышимого шума, который вы слышите, когда это происходит.Так что же это за явление детонации и почему это условие «избегать любой ценой»?

Лучший способ описать происходящее — взглянуть на то, что происходит в камере сгорания, что вызывает этот слышимый шум, которого мы хотим избежать. Когда мы получаем детонацию (детонацию) в двигателе, на самом деле происходит то, что воздух и топливо внутри камеры сгорания нагреваются и сжимаются настолько, что достигают так называемой «температуры и давления самовоспламенения».Когда воздушно-топливная смесь достигает этой температуры и давления самовоспламенения, сгорание происходит самопроизвольно без необходимости в искре для инициирования сгорания (что-то вроде того, как работает дизельный двигатель).

Проблема с этим в бензиновом двигателе заключается в том, что все топливо и воздух в камере сгорания воспламеняются одновременно, высвобождая всю энергию, запасенную в топливе, за очень короткий период времени. Эффект немного похож на удар молотком по верхней части поршня — за короткий промежуток времени выделяется много энергии.

Давайте сравним эту детонацию с нормальным горением, когда свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Фронт пламени распространяется с относительно постоянной скоростью от точки воспламенения (свечи зажигания) к стенке цилиндра, в конечном итоге заполняя камеру сгорания и толкая поршень обратно в отверстие.

Интересно, что проблема не в количестве энергии, высвобождаемой во время детонации, в конце концов, вы сжигаете такое же количество воздуха / топлива при нормальном сгорании, как и при детонации, — проблема в скорости, с которой эта энергия высвобождается. .Это буквально похоже на удар по поршню взрывным молотком, поэтому в результате детонации двигателя вы получаете такие повреждения, как раздавливание подшипников, сломанные кольцевые зазоры и отверстия в поршнях.

Что вызывает детонацию?

Теперь, когда мы точно понимаем, что такое детонация, давайте посмотрим, что ее вызывает, и, что более важно, как предотвратить ее появление. Поскольку детонация — это неконтролируемое горение, которое происходит, когда воздух и топливо в камере сгорания достигают температуры и давления самовоспламенения, очевидно, что на самом деле есть две основные причины детонации — температура и давление.

Некоторые из аргументов, которые люди используют вокруг названия детонации (стук, гудение, детонация, предварительная детонация, дребезжание и т. Д.), Сводятся к тому, что на самом деле существуют две основные причины детонации (и предотвращение детонации). Детонация может быть вызвана либо температурой, либо давлением (хотя на самом деле это комбинация обоих). Когда мы калибруем двигатель, у нас есть два рычага, которые нужно тянуть, которые помогают контролировать температуру и давление в камере сгорания, эти рычаги — топливо и зажигание.

Контроль температуры с топливом

При калибровке (настройке) двигателя мы используем топливо для регулирования температуры камеры сгорания, более богатая смесь охлаждает камеру сгорания, более бедная смесь нагревает камеру сгорания.

Думайте об этом как о выпечке торта. Когда вы закончите выпечку, вы открываете духовку и вытаскиваете торт, чтобы остыть, воздух внутри составляет 180 градусов по Цельсию, поэтому и пирог, и стальная форма для выпечки имеют 180 градусов, но при этом вы кладете руки на 180 градусов. не сжечь тебя.Однако металлическая форма для торта наверняка обожжет руки, как и сам торт через пару секунд.

Причина в том, что три разных материала (в данном случае воздух в духовке, пирог и стальная форма для выпечки) по-разному проводят тепло. В этом случае воздух является относительно плохим проводником тепла, поэтому он не обжигает вас, олово очень хорошо проводит тепло и, следовательно, обжигает кожу ваших рук, а торт находится где-то посередине.

В нашей камере сгорания примерно так.Мы помещаем внутрь и воздух, и топливо, но, как мы знаем из нашего примера приготовления торта, воздух вообще не очень хорошо проводит тепло. С другой стороны, топливо намного лучше проводит тепло, поэтому чем больше топлива мы вкладываем, тем больше тепла мы можем удалить из камеры сгорания за каждый цикл двигателя при открытии выпускного клапана.

Это предотвращает чрезмерный нагрев и плавление поршня (и клапанов, головки, стенки цилиндра, свечи зажигания и всего остального, что контактирует с внутренней частью камеры сгорания).Поршни, как правило, являются первой точкой отказа, поскольку алюминий имеет более низкую температуру плавления, чем эти стальные клапаны или стальная гильза / блок.

Это звучит немного нелогично для начала — означает ли больше топлива более холодные двигатели? Короткий ответ — да, и спросите любого гонщика, что происходит, когда вы слишком сильно наклоняете двигатель, он скажет вам, что вы начинаете плавить.

Контроль давления с синхронизацией зажигания

Детонация из-за превышения угла опережения зажигания происходит, когда искра зажигается слишком рано (слишком большое опережение), что приводит к тому, что фронт пламени начинает распространяться от свечи зажигания наружу, как обычно, но поскольку искра была начата слишком рано, давление в цилиндре (от сжатия ) строится со скоростью, превышающей скорость распространения пламени.Теперь у вас есть две силы, создающие давление в камере: поршень, движущийся вверх по каналу во время такта сжатия, и дополнительное давление, создаваемое происходящим событием сгорания.

Это повышение давления достигает точки, когда несгоревшие в данный момент воздух и топливо в камере сгорания достигают температуры и давления самовоспламенения. При достижении этого уровня температуры и давления оставшийся воздух и топливо мгновенно сгорают, вызывая детонацию.

Слышимый шум, производимый детонацией, вызван ударной волной энергии, выделяющейся в камере сгорания в течение очень небольшого периода времени.Обычно двигатель, поврежденный из-за превышения угла опережения зажигания, страдает от раздавленных подшипников, сломанных кольцевых зазоров, трещин в поршнях или изогнутых шатунов.

Обнаружение детонации

Независимо от причины взрыва, когда он возникает, мы хотим остановить его и предотвратить его повторение. В идеале мы хотим, чтобы этот процесс выполнялся автоматически через ЭБУ. В ЭБУ Elite 1500 и Elite 2500 встроены функции обнаружения и контроля детонации для решения этих задач.

Первое, что должен сделать блок управления двигателем, — это определить, что двигатель действительно стучит. Это делается с помощью датчика детонации — датчик детонации имеет пьезоэлектрический кристалл, который работает в основном как микрофон. Он определяет вибрацию в двигателе и передает этот сигнал в ЭБУ. Как только этот сигнал поступает в ЭБУ, ЭБУ должен определить, что такое детонация, а что является нормальным шумом двигателя.

Для наиболее точного обнаружения детонации в вашем двигателе с помощью Elite ECU, мы стараемся сосредоточиться на конкретной частоте шума, производимого детонацией, это помогает устранить фоновый шум.Поскольку детонация вызывает вибрацию (шум) на определенной частоте в вашем двигателе, точно так же, как скажем, G в музыке — это шум определенной частоты, а F — шум другой частоты, разные двигатели имеют разные частоты детонации.

Настройка частоты детонации на вкладке обнаружения детонации в программном обеспечении ESP сообщает ЭБУ «вам нужно прислушиваться к этой частоте шума, потому что это стук», или, следуя аналогии с музыкой, ЭБУ отделяет G от E и все другие ноты, которые группа может играть одновременно.

Тогда большой вопрос заключается в том, как нам определить, что это за точная частота для нашего двигателя? Есть несколько способов ответить на этот вопрос.

Мы можем использовать онлайн-формулу, которая обычно помогает нам приблизиться. Обычно они выглядят примерно так: Частота детонации =

0 / (π × 0,5 × диаметр отверстия цилиндра), что примерно соответствует частоте детонации = 573000 / (диаметр отверстия).

В качестве альтернативы мы можем использовать функцию спектрограммы в ЭБУ (см. Выше). Использование этой функции означает, что вам нужно будет заставить двигатель стучать, чтобы считывать частоту, с которой он происходит.

Спектрограмма используется для визуализации интенсивности сигнала детонации в широком диапазоне частот, что позволяет тюнеру выбрать частоту для использования для обнаружения детонации. Лучшая частота для использования — это частота, при которой сигнал слабый или отсутствует, когда двигатель не стучит, и когда детонация происходит, интенсивность на этой частоте очевидна и довольно велика. Это значительно упростит обнаружение истинного удара.

Управляющий детонатор

С обнаружением детонации все настроено, ЭБУ находится на полпути к отслеживанию и предотвращению повреждения двигателя из-за детонации.В движке всегда есть фоновый шум, который мы хотим отфильтровать. Этот фоновый шум будет изменяться в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки двигателя, и задача «карты пороговых значений детонации» — отфильтровать его.

Карта порога детонации устанавливает уровень фонового шума, который ЭБУ будет игнорировать. Самый простой способ настроить это — запустить и запустить двигатель в условиях, когда вы знаете, что двигатель не стучит, и следить за «сигналом датчика детонации». Карта порога детонации должна быть на 3 или 4 дБ выше, чем фоновый шум во всех точках нагрузки и оборотов.Легкий способ проверить это — настроить полосу прокрутки, которая показывает порог детонации (это значение, которое вы указали на карте) и уровень датчика детонации (это необработанный сигнал, поступающий от датчика детонации), и запустить двигатель.

Порог детонации должен примерно соответствовать уровню датчика детонации, если разница больше 5 дБ, отрегулируйте карту немного ближе к фактическому уровню сигнала. Если фоновый шум (сигнал датчика детонации) выше порога детонации, вы получите ложное срабатывание контроля детонации, и ваш двигатель будет работать очень плохо, поскольку ЭБУ будет постоянно применять контроль детонации без необходимости.

В случае обнаружения детонации ЭБУ будет делать две вещи; примените мгновенное кратковременное замедление по времени, и будет заполнена таблица долгосрочной коррекции (когда включено долгосрочное регулирование детонации). Насколько мгновенно замедляется отсчет времени, программируется в настройке «Кратковременное замедление».

Важно замедлить синхронизацию настолько, чтобы остановить распространение детонации. 5 градусов — хорошая отправная точка. Очевидно, что синхронизация не остается запаздыванием навсегда, «кратковременная скорость затухания замедления» — это скорость, с которой угол опережения зажигания возвращается в двигатель обратно к нормальному уровню (т.е.е. обратно к любому значению времени, запрошенному в базовой карте зажигания), измеряемого в градусах на цикл двигателя.

Для предотвращения двойного срабатывания детонационного контроля необходимо установить время гистерезиса. Время гистерезиса (или время отключения) — это время, в течение которого ЭБУ ожидает после регистрации события детонации, прежде чем прослушивать дальнейшие события детонации.

Настройка долгосрочного обучения зажиганию

Когда функция долгосрочной коррекции зажигания включается каждый раз, когда ЭБУ регистрирует детонацию двигателя, к «карте долгосрочной коррекции зажигания» добавляется небольшая коррекция зажигания.Фактическая степень, в которой карта долгосрочного триммирования удаляет синхронизацию при каждом обнаружении детонации, устанавливается на странице настройки контроля детонации. Обычно хорошей отправной точкой является 0,5 градуса.

Если вы используете несколько датчиков детонации на разных берегах двигателя (например, в приложениях V6 или V8), тогда существуют индивидуальные карты долгосрочной коррекции детонации для каждого ряда двигателя. ЭБУ знает, какие цилиндры на каком ряду находятся на главной странице настройки.

Со временем карта долгосрочной коррекции зажигания будет заполняться в зависимости от того, когда и где детонация обнаружена в двигателе.В конечном итоге настройка дойдет до того, что двигатель больше не взрывается ни при каких условиях. В этот момент можно применить любую «изученную» настройку зажигания из долгосрочных карт зажигания непосредственно к базовой карте зажигания, просто зайдя в функцию контроля детонации на главной странице настроек и нажав «Применить к базовой таблице» на вкладке долгосрочной обрезки.

.