Детонация-враг мотора

Наверное, каждый автовладелец слышал определение «стучат пальцы». Однако сегодня, это не совсем правильное название характерного звонкого стука из недр силового агрегата. Раньше действительно поршневые пальцы изготавливались из не очень прочной стали и с невысокой точностью. Потому под влиянием нагрузок и высокотемпературного режима появлялись зазоры на их посадочных местах. В результате слышался характерный стук. НА сегодня поршневые пальцы производят из высококачественных сталей, потому зазоры на посадочных местах исключены, а обиходное название ошибочно применяется для определения другого явления – детонации.

На слух детонация определяется в виде тонкого металлического стука. Обычно она сопровождается ощутимым уменьшением мощности, неустойчивой работой мотора, его перегревом, временным выбросом черного дыма. Детонация как явление представляет собой самовоспламенение рабочей смеси в виде взрывной волны. Чаще всего она происходит при резком ускорении или езде под горку, то есть при нагрузке, когда водитель нажимает педаль в пол. При этом под воздействием на богатую рабочую смесь высоких температур и давления, в точках ее несгорания появляются различные активные вещества. Когда их объем достигает некоторой критической величины, они вступают в реакцию окисления и происходит самовоспламенение топливно-воздушной смеси. В точке взрыва резко повышается температура, а взрывная волна распространяется с очень большой скоростью, ударяясь о стенки цилиндров, провоцируя тем самым новые очаги самовоспламенения. В агрегате появляется множество взрывных волн, вызывающих его вибрацию. Если говорить о характерном стуке, то он является следствием многократных ударов взрывных волн о стенки цилиндров.

Стоит отметить, что срок жизни отдельной взрывной волны составляет тысячные доли секунды. Но за это время она успевает нанести огромный ущерб. При ударе о стенки цилиндров, она разбивает масляную пленку. В результате детали не защищены от трения «на сухую» и от коррозионного износа под влиянием продуктов сгорания. Кроме того, давление взрывной волны достигает огромных значений, что постепенно приводит к разрушению деталей. Также детонация провоцирует перегрев агрегата, который также очень губителен. Получается, что в совокупности все эти негативные факторы очень сильно влияют на моторесурс двигателя.

Факторами, способствующими появлению детонации, являются условия благоприятные для быстрых окислительных процессов в камере сгорания. Первый из них – это рабочая смесь в соотношении 9:1. Она способствует формированию в дальних уголках камеры сгорания очагов окислительных реакций. Второй фактор – увеличение угла опережения зажигания. В результате пик максимума давления сдвигается к верхней мертвой точке, что способствует увеличению давления в камере сгорания и появлению детонации. Третий фактор – невысокое октановой число бензина. Дело в том, что активность горючего к окислению возрастает со снижением октанового числа. Четвертый фактор – возрастание степени сжатия. Потому моторы с высокой степенью сжатия должны работать на горючем с высоким октановым числом. К пятому фактору относятся различные конструкционные недочеты – неудачная конструкция камеры сгорания, плохой отвод тепла, слишком большой диаметр цилиндров и пр.

Однако существуют методы, препятствующие детонации. Все они основаны на ускорении догорания несгоревших частей в основном пламени двигателя. Возможно также замедление окислительных реакций.

Первый фактор – увеличение оборотов. При этом время прохождения окислительных реакций значительно сокращается и вероятность самовоспламенения уменьшается. Второй фактор – вращение (турбулизация) смеси в камере сгорания. При этом фронт пламени распространяется и детонация не наступает. Третий фактор – снижение пути фронта пламени. Практически это решается установкой двух свечей на цилиндр или меньшим диаметром последнего.

Для борьбы с детонацией автопроизводители разрабатывают различные конструкции камер сгорания. Пример — форкамерно-факельная система зажигания автомобиля ГАЗ-3102. А повсеместное применение электроники в автомобилестроении, позволило свести  к минимуму это явление. Ведь датчики постоянно следят за ситуацией внутри цилиндров и при появлении первых признаков детонации изменяют состав рабочей смеси и угол опережения зажигания. Кроме того, созданы современные двигатели, работающие на сверхбедных смесях (соотношение 40-50:1), что также исключает детонацию.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*