Как услышать детонацию двигателя ваз

Обновлено: 04.07.2024

Когда наши деды, ездившие на автомобилях с карбюраторными моторами, слышали непонятные позвякивания в двигателе, они солидно констатировали - мол, пальцы стучат! На самом деле речь шла об обыкновенной детонации. А дожила ли она до наших дней?

На карбюраторных автомобилях детонация была нередкой гостьей. Более того, ее появление порой было даже желанно! Ниже расскажу, как ее использовали для достижения оптимальной регулировки двигателя.

Пальчики стучат?

Давайте определимся, что же такое детонация и что ее вызывает.

Все, кто хоть когда-то слышал о гражданской обороне и о защите от ядерного взрыва, помнят, что одно из воздействий такого взрыва — ударная волна. Кстати, с ударной волной мы сталкиваемся и при пролете сверхзвукового самолета. Короче, это волна, распространяющаяся в некой среде (в нашем случае — в воздухе) со скоростью звука. Встречаясь с любым препятствием — будь то стена или наши барабанные перепонки — она создает ощутимый удар. Напомним, что скорость звука в воздухе обычно принимается равной 330 м/с.

Теперь отправимся на экскурсию в цилиндр двигателя — в тот момент, когда происходит воспламенение рабочей смеси. Если сгорание идет обычным порядком, то скорость распространения фронта пламени и, соответственно, нарастания давления невелика (обычно до 50 м/с). Но бывает, что создаются условия для сгорания с более высокими скоростями. Нарастание давления происходит со скоростью звука в данной среде. А это уже значительно б ó льшие величины, чем на открытом воздухе, потому что температура в цилиндре заметно выше. Не буду грузить формулами, но поверьте, что скорость звука растет пропорционально температуре.

Поворотом прерывателя распределителя зажигания можно было и добиться сильнейшей детонации, и полностью ее ликвидировать.

Опережаем зажигание

Как раньше регулировали угол опережения зажигания? Для этого изменяли начальный угол установки прерывателя — распределителя. Не вдаваясь в конструкцию этого довольно сложного и капризного узла с центробежным и вакуумным регулятором, заметим, что начальная его установка очень влияла на мощностные и экономические характеристики двигателя.

На наступление режима детонационного сгорания влияло много факторов. Ускоряли его появление даже незначительный перегрев мотора, а также изменение температуры окружающего воздуха и, конечно, качество бензина. Ведь привычные нам термины — восьмидесятый, девяносто второй, девяносто пятый — это и есть октановые числа топлива! И детонационная стойкость девяносто пятого и девяносто восьмого бензинов выше, чем у устаревшего восьмидесятого.

В свое время в продаже появились даже электронные октан-корректоры, которые, конечно, могли только обеспечивать некоторое (регулируемое вручную) запаздывание момента зажигания по отношению к штатному. Особенно полезны были на автомобилях с газобаллонным оборудованием, ибо позволяли иметь оптимальное опережение зажигания на обоих типах топлива.

Распространенное заблуждение

В свое время, еще в девяностых годах прошлого века, я изучал все тонкости впрысковых моторов на примере французского двухлитрового двигателя F3R, устанавливаемого на автомобиль Святогор производства АЗЛК.

Понимая все это, мы вывернули датчик из двигателя, но оставили подсоединенным к блоку управления. То есть система думала, что все исправно, но детонации не ощущала! И вот тут испытуемый зазвенел, как медный колокол.

Вред детонации

Взрывы, конечно, научились использовать в мирных целях, но в случае с детонацией этот фокус не проходит. Не приспособлен двигатель к взрывообразному горению — он любит относительно медленное и плавное протекание процесса. Детонация ускоряет износ деталей кривошипно-шатунного механизма (разбивает, в том числе, и те самые поршневые пальцы, откуда и пошла легенда о стуке пальцев.). Кроме того, повреждается поверхность поршня, причем эрозия идет не только из-за повышенной температуры — ударные волны буквально выкрашивают поверхность поршня и обрушивают перемычки между поршневыми кольцами.

Это еще не всё. Детонация приводит к перегреву всего двигателя, что опять же повреждает рабочие поверхности цилиндров и поршней и может привести к прогару прокладки под головкой блока цилиндров.

Условия для детонации

Детонацию можно услышать обычно:

на сильно нагретом двигателе (на холодном моторе детонации не дождетесь);
на автомобиле, заправленном низкооктановым бензином;
на режимах большой нагрузки и очень низких оборотов.

Вот вроде бы и всё. Похоже, это явление почти отжило свой век. Найти сегодня откровенно плохой бензин все сложнее, да и машин с механикой с каждым годом продается все меньше, чем с автоматом. А приходилось ли вам сталкиваться с детонацией и с ее последствиями?

Все без исключения автомобили ВАЗ, начиная от модели 2101 и заканчивая современными версиями, оснащаются бензиновыми силовыми установками, которые являются более приоритетными у всех автомобильных производителей.

Нормальное функционирование любого бензинового мотора обеспечивается рядом факторов – соблюдением правильной пропорции топливовоздушной смеси, качеством бензина, соответствующим углом опережения зажигания, состоянием ЦПГ. При несоответствии хоть одного из этих факторов возможно появление такого негативного эффекта как детонация.

Детонация – что это такое

Детонация – это просто неправильное сгорание смеси. Но если вовремя не предпринять мер, то детонация двигателя ВАЗ может иметь сильные негативные последствия. Особенность этого эффекта кроется в самовоспламенении горючей смеси за счет воздействия высоких температур и давления в цилиндрах.

При нормальной работе двигателя сгорание горючей смеси проходит в три этапа.

Индукционный, проходит на подходе поршня к верхней мертвой точке. При этом этапе происходит начало возникновения очага пламени от искры, который в дальнейшем формирует фронт пламени, причем все это сопровождается неинтенсивным нарастанием давления в камере сгорания.
Формирование и прохождения фронта пламени по камере сгорания, в результате чего основная масса смеси сгорает, и сопровождается это все резким возрастанием давления и температуры.
Догорание остатков смеси, которые остались за фронтом, а также находящихся возле стенок цилиндра. Вот между переходом от второго этапа к третьему и возможно возникновение детонации. Высокая температура и давление, которое возникает при втором этапе, приводит к появлению быстротекущих химических реакций в несгоревшей смеси, в результате чего она самовоспламеняется. Такое горение происходит очень быстро (до 1200 м/с) и в виде взрыва, сопровождающееся образованием ударных волн, имеющих разрушительный характер.

Эти волны приводят к разрушению пристеночных слоев газов, что обеспечивает повышение теплообмена, из-за чего стенки цилиндров и другие составляющие ЦПГ перегреваются. Также взрывная волна разрушает масляную пленку стенок, в результате чего повышается трение между цилиндрами и кольцами. Детонация имеет и механическое воздействие на элементы поршневой группы – резкое возрастание давление приводит к появлению ударных нагрузок на днище поршня, клапана, стенки цилиндров, приводя к их повреждениям.

На рисунке показано, как происходит нормальное и детонационное сгорание топлива.

Слева – нормальное сгорание; справа – детонационное сгорание

Причины возникновения

Если рассматривать этот эффект только на двигателях автомобилей ВАЗ, то возникнуть он может на любом из них – и морально устаревшем моторе модели 2106, и современной установке той же версии 2114 и др.

Есть определенные причины возникновения детонации ВАЗ, и они таковы:

Несоответствие пропорций горючей смеси. У чрезмерно обогащенной горючей смеси после попадания в цилиндр из-за воздействия высоких температур в отдаленных уголках камеры сгорания возможно возникновение окислительных процессов, которые и являются первопричиной детонации;
Нарушение угла опережения зажигания. При увеличении угла все процессы в цилиндрах проходят еще до подхода его к ВМТ. Отсюда и высокое давление с температурой, и появление химических реакций с частью смеси.
Октановое число. Чем оно ниже, тем выше вероятность появления детонации. Объясняется это все тем, что низкооктановый бензин больше подвержен вступлению в реакции.
Высокая степень сжатия. Повышение этого параметра выше нормы приводит к увеличенным показателям давления и температуры в цилиндрах, которые и являются катализаторами появления реакций.

Все описанные факторы появления такого эффекта одинаковы для всех бензиновых моторов, поэтому причины детонации карбюраторного двигателя те же, что и инжекторного.

Детонация и калильное зажигание

Последствия. Методы борьбы

Последствия этого эффекта, если не предпринять мер – очень серьезны. Перегрев составляющих частей может привести к пробою головки блока. Отсутствие масляной пленки, которая разрушается из-за воздействия детонации, повышает трение и приводит к ускоренному износу элементов ЦПГ. И наконец, механическое воздействие ударной волны вместе с высокой температурой может стать причиной прогорания поршня, разрушения перемычек между кольцами, изгиба шатуна, подгорания тарелок клапанов.

Последствия детонационного сгорания смеси

Пробой прокладки ГБЦ

Прогар поршня

Прогар клапана

Особенности инжекторных моторовЭффективно бороться с этим эффектом на карбюраторных двигателях можно несколькими способами. В первую очередь при появлении детонации следует заменить топливо, особенно если перед этим осуществлялась заправка на станции с сомнительным качеством топлива. Если же топливо подозрений не вызывает, то стоит проверить зажигание и установить более поздний угол опережения путем проворота трамблера.

Причины детонации инжекторного двигателя идентичны карбюраторному, но у таких моторов имеется помимо металлического звона еще ряд признаков, указывающих на возникновение этого эффекта.

А все потому, что двигатель с такой системой питания является более совершенным. У него процессы смесеобразования и подачи смеси в цилиндры контролируется электронным блоком управления на основе показаний множества датчиков. Также он в зависимости от режима работы мотора еще и самостоятельно подбирает и устанавливает угол опережения. То есть, водитель самостоятельно установить зажигание уже не может.

Электронный блок способен отследить и появление детонации. Для этого все инжекторные моторы оборудованы датчиком детонации (ДД).

Датчик детонации

Этот датчик способен выявить появление детонационного сгорания, а ЭБУ на основе его данных уже примет меры. К примеру, если причина детонации двигателя ВАЗ-2109, оснащенного инжекторной системой питания, — некачественное топливо, и датчик уловил появление эффекта, ЭБУ просто уменьшит угол опережения зажигания и детонация прекратится.

Датчик детонации, принцип его работы

Конструктивно все датчики детонации одинаковы и в их основе лежит пьезоэффект, то есть механическое действие преобразуется в электрическое. И чем больше механическое воздействие, тем больше энергии датчик способен выработать.

Основной составляющей этого датчика является пьезоэлемент, который от механического воздействия вырабатывает электрический ток. При нормальном режиме работы этот датчик вырабатывает электроимпульсы небольшой силы, которые не пропускаются резистором, имеющемся в конструкции.

Во время возникновения детонации, ударные нагрузки и вибрация значительно возрастают, поэтому усиливается воздействие на пьезоэлемент. При достижении определенной силы тока, которую вырабатывает датчик, происходит пробой резистора и импульс поступает на ЭБУ, что и является для него сигналом, что требуется принятие мер для устранения появившегося неправильного сгорания.

Поскольку ДД работают по одному принципу, то схема датчика детонации ВАЗ-2110 такая же, как и на моделях 2107, 2109 (инжекторные версии), 2114 и т. д.

Схема подключения ДД

Признаки неисправности датчика детонации (ДД)

Отметим, что неисправность ДД может повлиять на работоспособность силовой установки. Дело в том, что если ЭБУ выявит, что он не работает, то он переведет работу мотора в аварийный режим, при котором будет установлено позднее зажигание, чтобы полностью исключить возможность возникновения детонационного сгорания.

Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2110 таковы:

Нестабильная работа мотора на ХХ;
Падение мощностных показателей двигателя;
Повышение расхода бензина;
Затрудненный пуск мотора;

В общем, все то, что является следствием позднего зажигания. Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2114 или любой другой инжекторной модели ВАЗ – идентичны.

Но такие признаки могут давать не только ДД, а и другие датчики, отвечающие за работу системы питания, поэтому важно знать, как проверить датчик детонации ВАЗ-2110. В противном случае, можно долго искать причину неправильной работы мотора. Часто автовладельцы не обращают внимания именно на ДД, греша на другие элементы.

Где искать и как проверить датчик детонации

Для того, чтобы проверить его, необходимо еще знать, где находится датчик детонации ВАЗ-2110. Здесь все просто, чтобы он мог эффективно улавливать вибрации, его поместили на блок цилиндров. Место его расположения во многом зависит от конструктивных особенностей самого мотора.

А вот на 16-клапанных моторах место установки несколько иное, чем расположение датчика детонации на ВАЗ-2107 (инжектор). Из-за того, что головка блока значительно массивнее, датчик расположили ниже – под выпускным коллектором, поэтому доступ к нему ограничен, и зачастую до него добраться можно только из-под авто на эстакаде или смотровой яме.

И хоть место расположения ДД может несколько отличаться из-за конструкции мотора, но подключение его всегда идентично. Так, схема подключения датчика детонации ВАЗ-2109 с инжекторным двигателем, такая же, как и на модели 2114.

Проверка датчика детонации ВАЗ-2110 может выполняться двумя способами.

Первый из них подразумевает наличие тестера, переведенного на замер сопротивления (уровень замера – до 2 кОм).

Проверка датчика детонации тестером

Для проверки всего лишь следует отсоединить колодку с проводкой от ДД и к контактам датчика подключить тестер. Затем следует наносить легкие удары ключом по болту крепления ДД и следить за показаниями на дисплее тестера.

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.

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.

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.

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.

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик детонации двигателя. Из этой статьи вы узнаете о назначении, устройстве и принципах работы указанного элемента.

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.

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие последствия для двигателя возникают после перегрева мотора. Из этой статьи вы узнаете о возможных повреждениях силового агрегата в результате перегрева двигателя той или иной степени.

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).

Как проверить работу двигателя по свечам зажигания. Основные признаки неисправностей мотора: появление черного, серого, красного и белого нагара на свечах.

Признаки для определения правильности выставленного угла опережения зажигания. Последствия некорректно настроенного УОЗ, способы выставления зажигания.

Назначение и устройство датчика детонации. Главные причины возникновения детонации, виды и принцип работы датчика.

Почему топливно-воздушная смесь детонирует в камере сгорания. Причины, вызывающие детонацию. Последствия детонационного сгорания топлива в цилиндрах ДВС.

Почему возникает перегрев двигателя. Чего ожидать водителю и какие поломки могут возникнуть, если двигатель перегрелся. Что делать в случае перегрева ДВС.

Распространенные поломки системы охлаждения мотора: водяной насос, термостат, радиатор, вентилятор охлаждения и другие. Как самому определить причины.

Детонация двигателя – несвоевременное или самостоятельное воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания, которое отличается взрывным характером протекания процесса горения топлива. Сопровождается образованием ударной волны, повышением температуры внутри камеры сгорания и ее усиленным коксованием. По своему разрушительному воздействию на составные элементы двигателя (ЦПГ и КШМ) детонация занимает первое место в списке аномальных процессов сгорания топлива, таких как калильное зажигание (КЗ) и дизелинг.

использование бензина, который имеет недостаточную детонационную стойкость (октановое число);
сбои в системе зажигания, вызывающие несвоевременное воспламенение смеси во время такта сжатия;
увеличение степени сжатия двигателя в результате скопления нагара или вмешательств в конструкцию силового агрегата;
неисправности системы охлаждения двигателя, которые приводят к перегреву ДВС;
отклонения в процессе смесеобразования, результатом чего становится приготовление обогащенной смеси;
конструктивные особенности силового агрегата, которые предопределяют расположенность двигателя к детонации;

На такте сжатия поршень движется в ВМТ (верхняя мертвая точка). Нормальный процесс сгорания смеси топлива и воздуха происходит не моментально, а требует небольшого промежутка времени. Смесь в цилиндре специально поджигается раньше того момента, когда поршень достигнет ВМТ и начнет после этого опускаться вниз. Сгорание топливного заряда должно быть плавным и полноценным, что позволяет в итоге передать поршню максимум тепловой энергии строго в тот момент, когда он начинает опускаться вниз. Также плавность горения смеси позволяет минимизировать нагрузки, которые создают расширяющиеся в камере сгорания газы.

Во время такта сжатия поршень создает давление в цилиндре, сжимая горючую смесь. В случае возникновения детонации часть смеси воспламеняется уже на такте сжатия. После воспламенения мгновенно образуется волна пламени, которая расходится по всему объему камеры сгорания. Результатом становится появление фронта высокого давления.

Совокупность давления поршня на такте сжатия, давления от сгорания части смеси и роста температуры приводит к тому, что в оставшемся топливном заряде наблюдается создание соединений в виде альдегидов, спиртов, перекисей и т.п. Указанные соединения вступают затем в цепную реакцию, результатом которой становится самостоятельное взрывное точечное воспламенение смеси.

В тех местах, где происходит взрыв, отмечен стремительный рост температуры, а также снова создается взрывная волна. Скорость распространения фронта пламени от такого детонирования топлива в цилиндре может превышать 2300 метров в секунду. При этом процесс нормального сгорания топливно-воздушной смеси предполагает распространение со скоростью всего 25-30 метров в секунду.

Удар взрывной волны, которая движется очень быстро, принимают на себя стенки камеры сгорания и цилиндров. Далее по аналогичному принципу происходят новые взрывы в местах самостоятельно воспламеняющихся частей заряда топливно-воздушной смеси.

Появление повторяющихся взрывных волн, воздействующих на стенки цилиндров, приводит к закономерному росту ударных нагрузок на конструктивные элементы ДВС. Детонация двигателя проявляется в виде звонкого металлического стука.

Читайте также: