Что такое детонация в дизельном двигателе

Громкий звук детонации в большинстве случаев можно услышать при работе холодного дизеля на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. В этом виновата большая задержка воспламенения, которая, как известно, уменьшается при увеличении давления и температуры. Детонация во время холостого хода не опасна для двигателя и исчезает при повышении нагрузки.

В двигателях с непосредственным впрыском дизельного топлива в воздух в камере сгорания детонацию можно устранить, уменьшив количество топлива, впрыскиваемого во время задержки воспламенения. Основное количество впрыскивается сразу после начала сгорания. Недостатком является невозможность полностью устранить выброс сажи, которая возникает, если у топлива перед воспламенением недостаточно времени для испарения и смешивания с воздухом. Когда температура и давление высоки и нет достаточного количества воздуха для сгорания, возникает реакция крекинга (расщепления молекул), которая приводит к образованию сажи. Сажа сгорает не полностью и попадает в отработавшие газы.

Детонационное сгорание топлива можно также устранить с помощью разделения камеры сгорания. Дизельное топливо впрыскивается в изолированную полость (предварительную камеру) в головке блока цилиндров.

Рис. Разделенная камера сгорания дизельного двигателя

Из-за недостатка воздуха там может гореть не всякое топливо. Вследствие предварительного сгорания в предварительной камере повышаются температура и давление. Топливо, которое не сгорело, через сужение попадает с большой скоростью в основную камеру сгорания, где и догорает до конца. Вследствие растяжения по времени процесса сгорания детонационный шум подавляется даже при использовании топлива с большой задержкой воспламенения. Правда, при этом наблюдается повышенный удельный расход топлива.

Наряду со способами смесеобразования, когда топливо впрыскивается в воздух, существует метод подачи топлива, разработанный в компании «MAN», при котором дизельное топливо впрыскивается так, что тонкой пленкой оседает на поверхности камеры сгорания. При использовании данного метода детонация не возникает, так как топливо сгорает в том объеме, в котором оно испаряется со стенки и смешивается с воздухом. Двигатели, работающие по данному принципу смесеобразования, называются многотопливными двигателями внутреннего сгорания, так в них можно использовать все виды топлива, от смазочного масла и дизельного топлива до бензина.

Производители горючего также прилагают старания, чтобы устранить детонацию. Дизельное топливо после нефтеперегонки имеет диапазон кипения 160-90 °С. Оно содержит много насыщенных углеводородов, которые легко воспламеняются. Плотность дизельного топлива составляет р — 0,83 г/ см3, а его удельная теплота сгорания Нu

42000 кДж/кг. При добавлении присадок для ускорения сгорания воспламеняемость дизельного топлива еще больше увеличивается. Действие присадок заключается в том, что топливо воспламеняется непосредственно при попадании в горячий воздух, а при повышении температуры задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается. Для этого достаточно добавить в дизельное топливо присадки для ускорения воспламенения в количестве 0,1-1 объемного процента.

Возник такой вопрос — возможно ли в дизельном моторе такое явление, как детонация, и если возможно, то в каком случае?

Гм. Если я не ошибаюсь, работа дизеля как раз и основана почти на принципе детонации.

Гм. Если я не ошибаюсь, работа дизеля как раз и основана почти на принципе детонации.

С принципом действия дизельного мотора знаком. Прошу прощения, по ссылке не нашёл ничего про детонацию.
: (

в терминах бензинового двигателя — невозможна; однако неверная установка угла впрыска может повлечь за собой поведение двигателя похожее на детонацию, в зависимости от того в какую сторону неверно 🙂

А нет ли ссылок, где можно почитать конкретно на данную тему?

на русском не видел (плохо искал. )

Детонация — это взрыв вместо расширения газов. Происходит вследствии возгорания газов раньше времени (ВМТ минус угол опережения):
1. Стенки камеры или др. детали раскалены и сжатые газы взрываются раньше искры.
2. Искра — раньше времени.
Для дизеля не характерно не то, ни др.

Что значит «похожего на детонацию»?
Просто неверная установка угла впрыска снизит мощность двига, т.к. смесь неправильно готовиться, следствие — плохо сгорать.
Еще может не заводиться.

вместо детонации у дизеля «жесткая работа»причины:холодный двигатель,ранний угол впрыска,воздух в топливе.Все другие стуки как правило аварийные

ага, плохо.
первая дюжина из гугла сразу дает:

Читать еще: Fiat albea тюнинг двигателя

«дизели не знают детонации. Дорогого стоит; дело в том, что в камере сгорания сжимается не готовая топливовоздушная смесь, а воздух. То есть, взрывное горение (детонация) невозможно просто ввиду отсутствия соответствующей среды. «

в общих чертах понимаю так — топливо попадает в цилиндры и начинает гореть не будучи равномерно перемешанным с воздухом. Равномерное перемешивание в определенных пропорциях — условие для взрывного горения.
http://www.autocorpus.ru/index.php?id=402
http://www.auto.gorodovoy.spb.ru/help/?pageid=1&id=1461

На самом деле , что то похожее есть.
У бензина есть ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО, а у солярки ЦЕТАНОВОЕ
современные турбодизели с так называемой неразделенной камерой сгорания гораздо более чувствительны к составу «солярки»: например, нижний порог цетанового числа (это показатель, характеризующий способность топлива к самовоспламенению) для нынешних дизелей повышен с 45 до 51. И в инструкции к например дизельному Grand Cherokee 3.0 CRD черным по белому написано — «запрещены любые добавки к топливу».
Вероятно это снижает это самое цетановое число.

мотор работает слишком жестко, практически слышны удары на холостых; внешне похоже на детонацию в бензиновом двигателе

Последний раз редактировалось Lau; 10.11.2006 в 15:41 .

Да да! Мне очень было бы интетсно прочитать именно про сам процесс — что, как, почему нет детонации или наоборот — почему может быть.
Такие обозревательные статейки конечно же я читал в большом количестве, но там ничего не объясняется.

ну блин, Знайка! Если не хоца общих фраз, а хоца все по серьезному, то набирай запрос в гугле, он выдаст список СПЕЦ литературы, типа учебные пособия для студентов моторных специальностей, либо химия-физика горения и взрыва. Там все написано. Прочтешь, через пару месяцев расскажешь 🙂

ps: как я понимаю, это отдельный спецкурс вуза.

Согласен, только читать эти книжки ему нифига не понравиться, нелитературные они и редко кого захватывают.

ps: как я понимаю, это отдельный спецкурс вуза.

В смысле детонация — отдельный спецкурс? Всё так серьёзно?

Если бы я хотел написать курсовую с расчётом дизельного мотора с нуля, я бы пошёл в библиотеку или в книжный магазин. Мне же достаточно ответа на субжевый вопрос с некоторыми пояснениями. Я понимаю что подобный вопрос на форуме вполне может остаться без ответа по понятным причинам, но ВДРУГ кто-то уже проводил исследования на данную тему!

Явления, препятствующие детонации

Но есть и положительные моменты, которые могут оказать препятствие детонации. Любой из них, как правило, ускоряет процессы сгорания неотработанного топлива или замедляет окисление. К ним можно отнести:

повышение оборотов мотора. Из-за этого может понизиться продолжительность окислительных реакций, от чего снизится степень возможного воспламенения;
вращение в камере топливных потоков. Распространение искры происходит быстрее, что препятствует вредному явлению;
сокращение пути, которое должен преодолеть фронт огня. Этого можно достигнуть, понизив объем цилиндров либо установив вторую свечу.

Еще не так давно водители пытались бороться с явлением при помощи «капельницы». Так называли приспособление, через которое в цилиндры подавалась вода. Изобретение было примитивным, но давало свой эффект. Однако конструкция была слабой, да и вода оказывала свои негативные признаки.

Детонация при выключении.

Иногда, после выключения зажигания, мотор авто может продолжать работу и «дергаться». То увеличивается, то уменьшается частота вращения коленвала. Происходящее в камере может напомнить процесс самовозгорания горючего в дизельном двигателе. Данный процесс называется «дизелинг». Нельзя путать детонацию с дизеллингом. Это совсем другое явление. Причиной детонации современных двигателей, включая ВАЗ, часто является плохое качество горючего и количество в нем примесей. Прежде чем ехать на станцию обслуживания попробуйте сменить заправку. Возможно дело именно в ней.

Читать еще: Шевроле лачетти седан температура двигателя

Причины детонации

Среди множества причин особое внимание уделяется таким, как:

низкое цетановое число топлива;
неполадки системы зажигания, приводящие к раннему или позднему воспламенению смеси;
повышение уровня сжатия мотора из-за обильного нагара или внешнего воздействия на силовую конструкцию;
перегрев мотора из-за нарушения работы охлаждающей системы;
повышенное обогащение смеси из-за сбоя в процессе смесеобразования;
особенности конструкции и эксплуатации двигателя.

Обычно горючее нагнетается за счет давления в цилиндре в момент такта сжатия. Однако при детонации смесь частично воспламеняется уже на непосредственном такте сжатия. После этого моментально создается ударная волна, охватывающая всю камеру сгорания, и образуется участок высокого давления.

Важно: детонация обычно делится на допустимую (кратковременную) и критическую (постоянную). Причем вторая может возникать при повышении нагрузки на двигатель при работе и даже на холостом ходу.

Возможные последствия

Детонация в цилиндрах часто происходит при воздействии 4 факторов: раннее зажигание, перегрев мотора, нагар в камере сгорания, а также обильная закоксовка ДВС.

К возможным последствиям детонации двигателя относят:

повреждение кривошипно-шатунного механизма и ГБЦ;
разрушение масляной защитной пленки;
нарушение теплоотдачи раскаленных газов в цилиндрах;
износ и уменьшение ресурса за счет постоянных ударных и термических нагрузок.

Способы устранения

Для устранения детонации инженерами были придуманы следующие решения, направленные на оптимально быстрое сгорание топлива и замедление окисления:

увеличение оборотов двигателя — сократит время окислительного процесса и снизит вероятность непроизвольного воспламенения топливной смеси;
турбулизация — смесь приобретает оптимальное вращение, за счет чего пламя в камере распространяется быстрее;
уменьшение фронта пламени — обеспечивается за счет цилиндра меньшего диаметра и установки дополнительной свечи;
форкамерно-факельное зажигание — детонация устраняется за счет воспламенения сначала обогащенной смеси в предкамере, а после обедненной в основной;
использование ЭБУ — позволяет автоматически менять угол опережения и менять состав горючей смеси.

О том, как увеличить ресурс ДВС, можно узнать из этой статьи.

Запчасти для дизеля найдёте в нашем каталоге

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.

Дизель троит из-за свечей накала

Свечи накаливания в устройстве дизельного мотора играют важную роль. Для уверенного пуска «на холодную» свечи накала подогревают камеру сгорания. Это необходимо для того, чтобы самовоспламенение смеси воздуха и дизтоплива прошло легко при запуске. Далее свеча накала продолжает поддерживать заданную температуру в цилиндре до того момента, пока мотор окончательно не выйдет на рабочую температуру. После этого происходит автоматическое отключение свечей.

Читать еще: Ямз сколько двигателей в год

Солярка после контакта со свечей разлетается на мельчайшие частицы, частично испаряется, качественнее перемешивается с воздухом. В результате полученная смесь максимально эффективно сгорает, отдавая энергию поршню. В том случае, если свеча накала неисправна, температура в цилиндре при холодном пуске окажется слишком низкой, солярка не сможет самовоспламениться.

Цилиндр окажется нерабочим, хотя в него будет поступать топливо, которое далее попадает в выпускную систему дизельного двигателя. В таком случае дизель часто дымит темно-серым или черным выхлопом. С ростом температуры ДВС топливо (при учете нормальной компрессии) начнет воспламеняться, но с перебоями. Проблема уйдет окончательно после прогрева, но с последующим холодным пуском неисправность повторится.

Неустойчивую работу дизельного двигателя после частичного прогрева (при условии, что дизель нормально работал при холодном пуске) можно объяснить тем, что на свечу накала не подается электрический ток в режиме дальнейшего поддержания необходимой температуры в цилиндре. Нагревательный элемент свечи (стержень) останется холодным, дизтопливо будет попадать на него, но качество распыла заметно снизится. В таких условиях смесеобразование в камере нарушается, топливо сгорает не полностью, дизельный двигатель дымит и троит «на горячую». В таких случаях свечи накаливания подлежат немедленной замене.

Способы проверки исправности датчика детонации

Диагностику датчика можно произвести различными способами, в том числе, не имея специального диагностического сканера, наиболее простой вариант – снять деталь с двигателя, выполнить ее визуальный осмотр. На ДД не должно быть видимых следов прогара, трещин, сколов, окислившихся контактов, также обрыва подходящих проводов. Достаточно часто здесь встречается плохое соединение в штекере, поэтому на это следует обратить больше внимания. Датчики детонации бывают нескольких видов, наиболее распространенный из них – широкополосный, это деталь в виде толстой шайбы с отводом под контакты, и такой же тип, но с проводами в изоляции, в некоторых случаях ДД можно проверить на месте, без снятия элемента с ДВС.

Первый вариант проверки датчика:

снимаем керамический элемент с движка;
к контактам 1 и 2 подсоединяем мультиметр, выставляем на приборе предел 200 мВ;
ударяем по датчику, или сдавливаем его, через 1-3 секунды мультиметр должен менять показания, если прибор не реагирует, проверяемая деталь, возможно, неисправна;

Однако у этого способа есть недостаток, так как не все датчики «прозваниваются» с помощью постукивания на вольтметре, в некоторых случаях (зависит от конкретной модели авто) уловить импульс можно только с помощью осциллографа. Еще минус – не до каждого элемента на машине легко добраться, чтобы произвести демонтаж детали, приходится много затрачивать времени, производить разборку.

Другой метод достаточно простой и эффективный, тем более что снимать ДД и замерять параметры не нужно:

запускаем мотор, выставляем дроссельной заслонкой 1500-2000 об/мин (можно это делать с помощником, другой вариант – проложить какой-либо предмет между дросселем и регулировочным винтом);
берем в руки гаечный ключ, во время работы ДВС стучим им по датчику детонации;
если ДД работает исправно, при постукивании будет происходить заметное снижение оборотов.

При установке датчика нужно хорошо очистить его металлическую плоскость, также поверхность блока цилиндров для обеспечения надежного контакта, крепить лучше не болтом, а сажать на шпильку. Не помешает все металлические части обработать WD-40 или другим подобным составом, усилие затяжки гайки – 15-20 Н·м, перетягивать нельзя, иначе не исключена возможность срыва резьбы.

Еще способы проверки ДД – замеры сопротивления или емкости на контактах, для иномарок нормальным сопротивлением считается 500-600 кОм, емкость должна находиться в пределах 800-1500 pF. Сопротивление так же, как и напряжение, меняется при постукивании, при исправном датчике оно увеличивается до 800-1300 кОм.

голоса

Рейтинг статьи