Детонация в бензиновом двигателе. Детонирует двигатель tsi


Volkswagen Passat 1.8 ARG МКПП › Бортжурнал › Нужен совет. Детонация при пуске двигателя.

Вот уже с пол года терзает моего коня "ЛИХО"))Детонация при пуске двигателя, именно в момент схватывания двигателя, пару вжиков стартером, что то типа "БУМ", и двигатель начинает ровно работать, всё ОК. По сути даже не детонация, а такой одинокий, не очень заметный ВЗРЫВЧИК. Снаружи не чего не слышно не заметно. Пытаясь выяснить причину чистил инжектор, смотрел метки, заменил провода и свечи … Ни фига ! Но … после каждой попытки выявить причину, детонация пропадала, но буквально на один или два пуска и всё на круги своя. И ещё один нюанс, детонация иногда пропадает если машина просто пару дней стоит.Последний раз выкручивал почистить уже новые свечи, ни чего кроме катушки не трогал, и опять тоже самое. Запустился нормально, сек 30 поработал, заглушил, снова завожу, вроде тоже нормально, 30 сек работает, глушу, 3 раз запускаю и снова детонация.Воздух? Бензин? Катушка?Знаниями авто особо не подкован, но хочется самому, без сервиса решить проблемку. Буду благодарен за любую инфу, любой совет, может кто с чем то подобным сталкивался и победил.

Нравится 8 Поделиться: Подписаться на машину

www.drive2.ru

Детонация в бензиновом двигателе | Двигатель автомобиля

Причина детонации

В обычных условиях рабочая смесь топлива с воздухом воспламеняется от свечи зажигания, после чего пламя равномерно распространяется в камере сгорания со средней скоростью около 20 м/с. При неравномерном воспламенении рабочей смеси температура и давление воспламеняющейся смеси резко повышаются, так же, как давление и температура невоспламененной смеси. Если при этом в нескольких местах превышается критическая температура, возникают очаги самовоспламенения, вызывающие неравномерное ударное возгорание остатка рабочей смеси. Неравномерный процесс сгорания образует сильные ударные волны, вызывающие звонкий детонационный звук при достижении поверхности цилиндра.

Способы предотвращения детонации

На практике существуют три вида мероприятий по предотвращению детонации.

  1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя, когда она возникает во время движения автомобиля и необходимы срочные меры для предотвращения сильных повреждений двигателя.
  2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя, когда используется комплекс мер для противодействия появлению детонации.
  3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя.

Во время движения автомобиля детонация может возникнуть при разгоне или движении с большой скоростью. В обоих случаях двигатель сильно перегружается.

Детонация при разгоне возникает при ускорении транспортного средства с низких оборотов коленчатого вала путем резкого нажатия на педаль «газа». При этом резко увеличивается подача рабочей смеси в цилиндры, избыток смеси не успевает сгорать вовремя и догорание смеси вызывает детонационные процессы. В таком случае помогает переключение на следующую передачу (при наличии механической коробки передач), когда при той же мощности двигателя повышается частота вращения коленчатого вала, а крутящий момент уменьшается. Наполнение и вентиляция цилиндров двигателя происходят более равномерно, не остается сгорающих избытков рабочей смеси и детонация исчезает.

Детонация при движении с большой скоростью возникает с выходом двигателя на излишне высокую частоту вращения коленчатого вала. Ее можно легко не заметить, и так как не принимаются никакие меры, это нередко приводит к прогоранию поршня. В этом случае достаточноснизить скорость, то есть уменьшить подачу рабочей смеси в цилиндры. Двигатель выйдет на оптимальный режим работы и детонация исчезнет. Если детонация возникает в двигателе, работающем на обычном бензине, поможет замена на бензин высшего качества.

Кроме того, можно снизить склонность двигателя к детонации, настроив угол опережения зажигание на «поздний». При «позднем» зажигании давление в цилиндрах остается низким, а топливо не так часто самовоспламеняется. Обратной стороной такого решения является снижение мощности двигателя и увеличения расхода топлива.

2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя.

Выбор степени сжатия

Степень сжатия следует выбирать настолько высокую, насколько это возможно для работы двигателя без детонации на имеющемся в продаже бензине.

Обычный бензин позволяет выбрать степень сжатия E до 9.

Бензин высшего качества позволяет выбрать степень сжатия E от 8,5 до 11. При расчетах необходимо учитывать, что высокое значение степени сжатия увеличивает мощность двигателя и снижает расход топлива.

Положение свечи зажигания

Склонность двигателя к детонации снизится, если пламя будет распространяться от горячих частиц смеси к холодным. Самым горячим местом в камере сгорания является выпускной клапан. Рядом с ним должна устанавливаться свеча зажигания.

Рис. Хорошее охлаждение камеры сгорания предотвращает детонацию

Форма камеры сгорания

Форма камеры сгорания также влияет на возникновение детонации. Единая камера сгорания менее предрасположена к детонации, чем разделенная.

Частицы рабочей смеси, которые поздно охватываются пламенем, должны сохранять низкую температуру с помощью хорошо охлажденных стенок камеры сгорания для предотвращения преждевременного воспламенения. Вихревое движение топливовоздушной смеси в камере сгорания поддерживает равномерный состав смеси и распределение температур. Пламя распространяется по камере сгорания быстрее, что не вызывает взрывных реакции при сгорании. Вихревое движение смеси обеспечивается геометрией впускного канала, а также соответствующей формой камеры сгорания и поршня, что закладывается на стадии проектирования двигателя. Во впускных каналах сложной геометрии увеличивается аэродинамическое сопротивление движению потока рабочей смеси, поэтому наполнение цилиндров и, соответственно, литровая мощность двигателя снижаются.

Охлаждение

Посредством хорошего охлаждения двигателя снижается температура рабочей смеси и она остается менее склонной к самовоспламенению. Жидкостное охлаждение двигателя имеет больше преимуществ, чем воздушное.

При использовании алюминиевых сплавов вместо чугуна температура головки блока цилиндров остается низкой вследствие в три раза большей теплопроводности.

Электронная система предотвращения детонации

Детонация исчезает, если установить угол опережения зажигания в «позднее» положение. Для этого используется электронная система предотвращения детонации в сочетании с электронной системой зажигания. Датчик детонации, установленный на двигателе (датчик ускорения), улавливает детонационные вибрации, например, блока цилиндров двигателя. Сигналы датчика детонации анализируются микропроцессором, который при необходимости перестраивает работу системы зажигания согласно уровню детонации, например, на 1 градус угла поворота коленчатого вала в направлении «позднее», пока детонационные вибрации не перестанут улавливаться.

Если детонация не улавливается, электронная система зажигания управляет работой двигателя в обычном режиме. При этом, правда, возможно приближение работы двигателя к зоне возможного возникновения детонации. В противоположность этому в двигателе без электронной системы предотвращения детонации режимы работы удерживаются на относительно большой дистанции от зоны возможного возникновения детонации. Следует, однако, учитывать, что работа двигателя вблизи этой зоны означает большую литровую мощность двигателя и меньший удельный расход топлива. В двигателях с электронной системой предотвращения детонации также может увеличиться степень сжатия; кроме того, они не чувствительны к топливу с незначительным октановым числом.

3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

Рис. Детонационная стойкость углеводородов

Горючее получают путем перегонки нефти, которая представляет собой множественные соединения углеводородов, имеющих различную детонационную стойкость. Дистиллят нефти подвергается химическим процессам для обогащения антидетонационными углеводородами.

При перегонке нефти получается бензин с диапазоном кипения 40-215 °С. Его удельная теплота сгорания составляет Нп ~ 43 000 кДж/кг. Бензин разделяют на обычный бензин (плотность р — 0,74 г/см3), бензин высшего качества (р ~ 0,76 г/см3) и бензин наивысшего качества. Детонационная стойкость разных сортов бензина различается вследствие различного состава. Октановые числа бензина по исследовательскому методу (ROZ) по меньшей мере, должны быть равны следующим величинам:

  • обычный бензин ROZмин= 91
  • бензин высшего качества ROZмин = 95
  • бензин наивысшего качества ROZмин = 98

Раньше для увеличения детонационной стойкости в бензин добавляли соединения свинца. Так как свинец и его соединения ядовиты и несут угрозу для окружающей среды, свинцевание бензина было запрещено на законодательном уровне. Исключением является этилированный бензин высшего качества с октановым числом ROZмин = 98 (максимальное содержание свинца 0,15 г/л). Так как все современные двигатели оснащены каталитическими нейтрализаторами для очистки отработавших газов, они не должны работать на этилированном бензине. Свинец и его соединения покрыли бы поверхность нейтрализатора и вступили с ней в химическую реакцию. Вследствие этого очистка отработавших газов стала бы невозможной.

Те соединения свинца, которые раньше добавлялись в бензин для повышения детонационной стойкости, называются антидетонаторами.

В качестве антидетонаторов использовались тетраметилсвинец (Рb(СН3)4) и тетраэтилсвинец (Рb(С2Н5)4). Оба соединения свинца очень ядовиты. Их действие заключается в том, что они вследствие высокой температуры распадаются до воспламенения смеси в камере сгорания, и возникающий свинцовый порошок предотвращает преждевременное самовоспламенение смеси.

Чтобы во время сгорания не образовывался оксид свинца, который способен ускорить износ цилиндра, в бензин добавляют соединения брома и хлора. При высокой температуре в камере сгорания двигателя свинец образовывает бромид свинца или хлорид свинца. Эти два очень ядовитых соединения свинца становятся газообразными при температуре около 800 °С и выводятся из двигателя вместе с отработавшими газами. Они считаются вредными примесями в отработавших газах и приводят к загрязнению воздуха.

Добавление в бензин спиртов, например, метанола, также повышает детонационную стойкость топлива. Разумеется, при добавлении большого количества, равного 15%, топливная аппаратура системы питания двигателя должна быть специально настроена на смесь бензина и спирта.

Определение детонационной стойкости бензина

Детонационная стойкость бензина выражается в его октановом числе.

Октановое число бензина указывает на то, что данный вид топлива обладает такой же детонационной стойкостью, что и эталонная сравнительная смесь углеводородов — изооктана и нормального гептана. Так как изооктан имеет октановое число 100, а нормальный гептан — октановое число 0, то октановое число 80 означает, что детонационная стойкость бензина равна детонационной стойкости смеси из 80% (объемных частей) изооктана и 20% (объемных частей) нормального гептана. Детонационная стойкость растет с увеличением октанового числа.

Определение октанового числа выполняется на соответствующем испытательном стенде с использованием эталонного двигателя для оценки детонационной стойкости различных видов топлива. Эталонным в данном случае считается одноцилиндровый четырехтактный бензоиновый двигатель с термосифонной системой жидкостного охлаждения, в которой отсутствует помпа, а охлаждающая жидкость испаряется, и пар низкого давления конденсируется в радиаторе, а затем в виде конденсата возвращается в рубашку охлаждения. Степень сжатия двигателя во время испытаний может изменяться в границах между 4 и 18.

Существует два стандартизированных метода испытаний: исследовательский метод и моторный метод. Соответственно, результатами являются исследовательское октановое число бензина (ROZ) и моторное октановое число бензина (MOZ). Различия основных параметров обоих методов указаны в таблице.

Таблица. Различия параметров исследовательского и моторного методов

В моторном методе смесь воздуха и бензина нагревается позади карбюратора, а в исследовательском методе — воздух нагревается перед карбюратором.

Эталонный двигатель запускается и соединяется с большим электрическим генератором, в котором крутящий момент от эталонного двигателя возбуждает электрический ток, создающий тормозной момент. Измерение октанового числа всегда проводится в режиме сильной детонации при сгорании рабочей смеси. При этом коэффициент избытка воздуха регулируется так, чтобы получить детонацию максимальной интенсивности. Индуктивный датчик и электронный усилитель сигналов замеряют уровень детонации и выводят показания на дисплей специального прибора — детонометра. Компрессия двигателя настраивается таким образом, чтобы показания детонометра исследуемого бензина находились в середине шкалы прибора. Затем в систему питания вводятся две сравнительные смеси, чьи октановые числа различаются лишь на две единицы. Одна сравнительная смесь должна вызывать более сильную, а вторая более слабую детонацию, чем бензин. Посредством линейной интерполяции определяется и округляется до десятых долей октановое число бензина.

Рис. Определение октанового числа бензина

Один и тот же бензин, испытанный по моторному методу, имеет меньшее октановое число, чем выявленное по исследовательскому методу. Октановое число, определяемое по моторному методу, в современном бензине меньше примерно на 10 единиц, чем октановое число, определяемое по исследовательскому методу. Данная разница обусловлена тем, что соотношение олефинов и ароматических углеводородов в двух методах испытаний отличаются. На сегодняшний день исследовательское октановое число в бензине равно приблизительно 92, а в бензине высшего качества — 95 единиц. Октановое число, определяемое по исследовательскому методу, указывает на то, как ведет себя топливо при ускорении (детонация при разгоне).

Октановое число, определяемое по моторному методу, наоборот, указывает на поведение при большой нагрузке (детонация при высокой частоте вращения коленчатого вала).

Наряду с исследовательским и моторым октановыми числами существует также октановое число, определяемое по дорожному методу (SOZ). Оно определяется методом дорожных испытания транспортного средства согласно «модифицированному дорожному методу». В прогретый двигатель подаются различные сравнительные смеси из изооктана и нормального гептана. Автомобиль сначала ускоряется до максимальной скорости на прямой передаче, позволяющей плавное движение без рывков. Угол опережения зажигания регулируется до тех пор, пока не исчезнет детонация. В результате данные испытаний образуют базовую кривую, отображенную на рисунке.

Рис. Определение октанового числа по дорожному методу

Затем по тому же методу определяется установка зажигания, при которой начинается детонация, для исследуемого бензина. По базовой кривой определяется октановое число бензина по дорожному методу. Эта величина в различных двигателях будет иметь различные значения для одного и того же бензина.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Как избежать детонации? | турбо.com

Детонация – что это такое, причины детонации, когда она происходит и как это определить.

Детонация. Многие автолюбители считают, что знаю, что это такое. Но всё же слишком часто мы наблюдаем явные признаки того, что совсем немногие на самом деле в курсе данного процесса. Пробитые прокладки головки, треснутые поршни, повреждённые вкладыши – эти серьёзные поломки являются результатом детонации внутри вашего двигателя.

Так что Вы должны сделать для того, чтобы не стать очередной жертвой детонации?

Детонация – что это такое, причины детонации, когда она происходит и как это определить.

Детонация. Многие автолюбители считают, что знаю, что это такое. Но всё же слишком часто мы наблюдаем явные признаки того, что совсем немногие на самом деле в курсе данного процесса. Пробитые прокладки головки, треснутые поршни, повреждённые вкладыши – эти серьёзные поломки являются результатом детонации внутри вашего двигателя.

Так что Вы должны сделать для того, чтобы не стать очередной жертвой детонации?

Перед тем, как Вы сможете предпринять соответствующие меры, важно понять, когда происходит детонация и как это определить…

Проявления детонации

Есть несколько ситуаций, когда детонация возникает при обычном режиме вождения.

Одна из наиболее частых причин детонации - это неправильная эксплуатация автомобиля водителем: вождение на передаче, которая слишком высока для данных оборотов двигателя и нагрузки. Это обычно происходит, когда водитель не беспокоится о переключении на пониженную передачу при выезде из-за поворота на низкой скорости, при подъёме в горку на повышенной передаче или при случайном переключении коробки передач в неверное положение.

В автомобилях, которые изначально выпускаются с форсированным двигателем, детонация может быть вызвана топливом с недостаточно высоким октановым числом. Обратите внимание на этикетки топлива внутри клапана заливной горловины топливного бака - если рекомендовано premium unleaded (аналог АИ-95), то это то, что Вы всегда должны заливать. В некоторые автомобили можно заливать только топливо с ультра высоким октановым числом (АИ-98) - твин-турбо Subaru Liberty B4 является тому примером.

Некоторые автомобили также очень чувствительны к условиям вождения. Если автомобиль длительно эксплуатируется в режиме холостого хода в условиях дорожного движения, возникающее в результате этого высокая температура воздуха на впуске, система наддува и тепло из-под капота могут привести к детонации при возобновлении движения. Это особенно заметно, когда датчик температуры воздуха на входе блока управления двигателем находится близко к началу впуска, а не во впускном коллекторе.

Это типичные ситуации, когда детонация может произойти в условиях обычной езды. Следующий вопрос: как Вы можете определить детонацию в этих условиях?

Детонация, как правило, характеризуется звуком металлических предметов, ударяющихся друг о друга ("тин-тин-тин"), также напоминает бренчание шариков, перекатывающихся в мешочке. В худшем сценарии развития событий, этот "тин-тин-тин" может продолжаться в течение нескольких секунд, пока водитель продолжает ехать в таком режиме, не осознавая, что происходит. С другой стороны, это может быть не более чем единичный "тин".

В любом случае следует помнить, что любое количество детонации плохо для вашего двигателя.

Кроме восприятия на слух, детонация может также быть обнаружена с помощью электронных устройств. Детонация может быть измерена различными способами, но наиболее распространенным является использование датчика, установленного на блоке двигателя. Этот датчик анализирует звуки, передающиеся через блок — специфическая частота детонации определяется среди множества других звуков двигателя.

Несколько комплектов автономных датчиков детонации доступны на вторичном рынке, но более простой подход - это подключить вход датчика детонации к блоку управления двигателем (если это возможно). На вторичном рынке имеются различные счётчики на основе фотодиодов, которые предназначены для подключения к проводке датчика детонации блока управления двигателем.

Что такое детонация?

Детонация двигателя происходит, когда топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания неконтролируемым образом, а не равномерно. Также широко используются термины "лёгкий стук" (слабая, едва наблюдаемая детонация) и "преждевременная детонация" (детонация, вызванная воспламенения заряда немного раньше полного воспламенения фронта пламени от свечи зажигания). "Стук пальцев" также считается синонимом.

Одно из определений стука - "нежелательный режим горения, который происходит спонтанно и эпизодически в двигателе, производящий резкие импульсы давления, связанные с вибрационным движением заряда и характерным звуком, из-за которого явление получило своё название". Если детонация происходит на протяжении более чем несколько секунд, эти внезапные изменения давления в цилиндре могут привести к повреждению двигателя. В худшем случае, поршни, кольца и даже сама голова могут очень сильно пострадать. Очевидно, что сильную детонацию непременно следует избегать! Отметим также, что чем выше мощность конкретного двигателя (т.е., л.с. на литр), тем больше вероятность повреждения при детонации.

Детонация - допустимая и неприемлемая

Мы говорили, что любое количество детонации плохо для двигателя, но всё же принято считать, что есть два типа детонации - допустимая и неприемлемая.

Допустимая детонация происходит на низких оборотах, едва слышна и длится в течение короткого промежутка времени. Этот тип детонации может случаться в различных серийных автомобилях - особенно там, где производитель стремится к достижению высокого крутящего момента при относительно небольшом объёме двигателя.

Неприемлемая детонация, как правило, происходит в модифицированных двигателях с высокой мощностью. Неприемлемая детонация происходит на высоких оборотах/при высокой нагрузке, а иногда длится несколько секунд - достаточно долго, чтобы вызвать массовые внутренние повреждения двигателя. Конечно, об этом типе детонации Вы должны быть очень хорошо осведомлены ...

Причины неприемлемой детонации

Как уже упоминалось, неприемлемая детонация, как правило, характерна только для модифицированных автомобилей. Давайте рассмотрим некоторые из распространенных причин, которые мы уже наблюдали ...

Установка опережения зажигания — хороший способ для тюнеров увеличить чувствительность к открытию дроссельной заслонки и крутящий момент, но это однозначно связано со значительным риском. Если зажигание происходит слишком рано в цикле движения поршня, волна давления может воспламенить воздушно-топливную смесь в различных частях камеры сгорания, что станет причиной детонации.

Обратите внимание, что чрезмерно агрессивная установка опережения зажигания является, вероятно, наиболее распространённой причиной детонации в модифицированных автомобилях.

Еще одна распространенная практика в кругах тюнеров - это обеднение заводского соотношения воздух-топливо для достижения более высокой мощности двигателя. Вообще-то, завод предусматривает эксплуатацию двигателя на богатой смеси по очень хорошей причине - для контроля температуры горения. При обеднении горючей смеси и повышении температуры горения шанс возникновения детонации резко увеличивается.

Температура воздуха на впуске важна во всех двигателях - безнаддувных и с наддувом. В случаях, когда наружный воздушный фильтр был установлен под капотом, в двигатель на впуске попадает воздух, температура которого, возможно, на 40 градусов Цельсия выше, чем должно быть. Это тепло воздуха на впуске часто является дополнительной причиной детонации в модифицированных автомобилях.

В случае двигателя с наддувом, значение температуры воздуха на впуске нельзя переоценить. Температура впускного воздуха из турбокомпрессора может превышать 110 градусов по Цельсию - и это абсолютное убийство для двигателя. Поэтому жизненно необходимо правильное промежуточное охлаждение и/или водяной впрыск.

Степень сжатия двигателя также играет важную роль при возникновении детонации.

В двигателе без наддува степень сжатия, как правило, установлена на соотношении около 10.5:1 для того, чтобы двигатель работал на обычном неэтилированном топливе (АИ-92). Для степеней сжатия около 13:01 можно использовать высокооктановое топливо (АИ-95 или АИ-98). Имейте в виду, что если у Вас мощный двигатель со слишком высоким коэффициентом сжатия, Вам постоянно придётся искать временные решения проблемы детонации.

В случае двигателя с наддувом статический коэффициент сжатия, как правило, находится между 7.0 и 9.5:1. Этот относительно низкий статический коэффициент сжатия необходим для дополнительной массы воздуха, которая наддувается в камеру сгорания турбиной или нагнетателем. Этот воздух на впуске (т.е. добавочное давление) увеличивает эффективную степень сжатия двигателя.

Количество добавочного давления, которое может выдержать двигатель до детонации, во многом зависит от статической степени сжатия. Если статический коэффициент сжатия является относительно высоким (что помогает сохранить мощность двигателя без наддува), рамки для дополнительного давления ограничены.

Существуют некоторые другие причины детонации в модифицированных двигателях, но перечисленные здесь, как правило, являются наиболее распространенным. Неудачный дизайн камеры сгорания раньше был распространенной причиной детонации, но это, как правило, не проблема для автомобилей с современным дизайном двигателя.

Примечание: высокооктановое неэтилированное топливо (АИ-95 или АИ-98) рекомендуется для любого слегка модифицированного двигателя. Сэкономленные деньги просто не стоят риска при заправке обычным бензином (АИ-92 и ниже).

xn--90a0aehf.com