Горение на грани взрыва, или как укротить детонацию и обратить вред от нее во благо

Что такое детонация?

Для протекания рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания требуются 2 условия:

1. создание и подача в цилиндры горючей топливно-воздушной смеси;
2. последующее ее поджигание.

На дизелях смесь воспламеняется самостоятельно за счет высокой температуры, возникающей в камере сгорания в конце хода сжатия. В бензиновом двигателе ее нужно поджечь. Для этой цели используются свечи зажигания. Как происходит процесс воспламенения в нормальных условиях?

После подачи высокого напряжения между электродами свечи образуется искра, от которой загорается горючая смесь. Если посмотреть процесс сгорания в замедленной съемке, будет видно, что факел пламени проходит последовательно весь объем камеры сгорания от свечи до наиболее удаленных стенок со скоростью около 50 метров в секунду.

Однако в некоторых случаях процесс горения происходит по-другому. После того как фронт пламени начал распространяться, из-за высокой температуры происходит самопроизвольное воспламенение смеси в сжатом объеме. Возникает волна давления, еще более ускоряющая процесс воспламенения, в результате чего процесс горения разгоняется до сверхзвуковых скоростей (от 1 до 2-х километров в секунду).

Это похоже на взрыв, отсюда и металлические звуки, вызываемые ударной волной. Причем последняя вызывает механические повреждения деталей (поршни, кольца, клапаны).

Причины, вызывающие детонацию:

• высокая степень сжатия в цилиндрах;
• неподходящий сорт бензина или его низкое качество (недостаточное октановое число);
• слишком большой угол опережения зажигания;
• движение на низких оборотах двигателя;
• увеличение нагрузки;
• повышенный нагрев мотора;
• высокая температура атмосферного воздуха.

Детонация проявляется только в движении, отсюда можно сделать вывод: при выключении зажигания происходит не детонация двигателя, а что-то другое.

Так называют рабочий процесс в цилиндрах бензинового двигателя, протекающий подобно дизельному циклу. Как было сказано выше, детонация проявляется на работающем двигателе под нагрузкой. Значит, ее не может быть даже на холостых оборотах. Почему же не глохнет мотор с выключенным зажиганием?

Одна из причин этого феномена — чрезмерный нагрев двигателя при высокой степени сжатия в цилиндрах. После отключения зажигания коленчатый вал до полной остановки еще несколько секунд вращается по инерции, и время каждого такта увеличивается. Поскольку зажигание выключено, новых вспышек сначала нет.

В какой-то момент высокая температура воздушной смеси в течение увеличившегося промежутка времени приводит к такому нагреву смеси, что она самопроизвольно, при отсутствии искры, воспламеняется. То есть, воспламенение осуществилось по-дизельному. Коленчатый вал получил крутящий импульс и начал вращаться.

Однако с увеличением частоты вращения продолжительность такта сжатия сократилась, и смесь не успевает нагреться до температуры воспламенения. Вспышки прекращаются, и двигатель останавливается. Но тут снова увеличивается длительность времени сжатия, нагревшаяся смесь снова начинает воспламеняться, и так может продолжаться какое-то время.

Чаще всего двигатель все-таки останавливается сам. Если же этого не происходит, его нужно заглушить принудительно. Для этого достаточно включить передачу и отпустить педаль сцепления. При увеличившейся нагрузке мотор наконец заглохнет.

Дизелинг в общем-то — безобидный процесс. Вреда двигателю не приносит никакого, притом что случается довольно редко. Более того, это явление свидетельствует, что компрессия двигателя — отличная, — значит износа деталей шатунно-поршневой группы нет.

Газораспределительный механизм

— впускных и выпускных клапанов.

Распределительный вал

Как правило (в современных автомобилях) расположен в верхней части головки цилиндров.

Неотъемлемой частью распредвала являются его кулачки. Их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов. Эти кулачки надавливая на рычаг толкателя клапана, открывают его, а «сбегая» с рычага, клапан закрывается от действия возвратной пружины.

Клапана

Клапан состоит из плоской шляпки (головки) и стержня. Причем, диаметр головки впускного клапана делают несколько больше, чем диаметр головки выпускного клапана (это делается для лучшего наполнения топливом цилиндров).

Что такое компрессия?

Компрессия это величина давления, которое будет создаваться в верхней точке цилиндра в момент сжатия.

Если компрессия отсутствует в цилиндрах или ниже нормы, то это говорит о том, что работа двигателя нарушена, и в ближайшее время потребуется дорогостоящий ремонт. Иногда, можно обойтись малой кровью и избежать капитального ремонта, но это как правило ненадолго, и спустя какое-то время она опять пропадет.

Для разных типов двигателя, должна быть разная компрессия. Она кардинально различается между бензиновыми и дизельными моторами.

Нормальное значение компрессии для вашего мотора, можно узнать в руководстве по ремонту Вашего автомобиля.

Какой движок лучше дизельный или бензиновый?

Теперь, когда полностью разобрались в принципе работе дизельных агрегатов сравним его с бензиновым аналогом. Разберемся в отличиях, которые присутствуют в этих технологиях и начнем со сравнения работы двух моторов. Оба относятся к двигателям внутреннего сгорания. В бензиновом моторе топливовоздушная смесь образуется за чертой цилиндрического бака. В конце цикла сжатия, пары от бензина и кислорода перемешиваются и равномерно расходятся по периметру бензобака. Результатом сжатия становится высокая температура жижи, но ее все равно мало для возгорания. Поэтому свечи зажигания выполняют роль вспомогательного поджигателя – и воспламенят смесь для образования энергии. У его соперника и главного героя данной статьи воздух сжимается только под давление. После физического воздействия температура цилиндра подскакивает до 900 градусов. Это стимулирует появление гетерогенной смеси, которая самовоспламеняется.

Бензин или дизель? Что лучше?

Коэффициент полезного действия и сила

Хотя у бензинового агрегата выше мощность, но сгорание нефтяного продукта в дизельном моторе происходит гораздо эффективнее. Он выигрывает в показателях КПД и экономичнее расходует топливную смесь.

Звук

Творение Рудольфа Дизеля издает больше шума из-за работы при высоком давлении, но современные автомобильные рынки предлагают качественную шумоизоляцию, что нивелирует этот недостаток.

Выхлопные газы

Безопасное устройство и сажевый фильтр и соответствие экологическим стандартам «Euro-4» делает дизельные агрегаты более современными и менее воздействующими на окружающую среду.

Безопасность использования

Так как «солярка» сгорает гораздо медленнее бензина это снижает риск возгорания и взрыва бака, еще одним преимуществом в безопасности – отсутствие свечи зажигания.

Использование

Если использовать качественное топливо, то представитель дизельного семейства движков победит в этой рубрике за счет прочных блоков цилиндров и других деталей. Бензиновый аналог менее требователен к горючему низкого класса и устойчивее себя ведет, потребляя его.

Климатические условия

Бензиновые модели лучше себя показывают в холодной климатической зоне в отличие от «солярки». Но это решается покупкой специального зимнего топлива, но все равно даже с покупкой морозоустойчивого горючего движок будет долго прогреваться. Внедорожники работают на дизеле и выполняют свое назначение, так как горючее не портится от влаги.

Обслуживание

Тем, кто ездит на машинах оснащенных дизельным движком придется чаще менять расходные детали. Фильтры, компрессия в цилиндрах. Техническое обслуживание системы питания, то еще приключение, ведь не каждая мастерская справится с поломкой из-за сложной структуры двигателя. Как правило, ремонт обходится дороже, чем бензинового агрегата.

https://youtube.com/watch?v=TVRiz2XN0t4

Компрессия двигателя: что это такое и с чем это едят

Компрессия, если говорить простым языком — давление, формируемое в высшей точке движения коленчатого вала во время такта сжатия. Факторы, влияющие на изменение степени сжатия, могут многое рассказать о состоянии двигателя, уровне его износа и вероятных неполадках, сказывающихся на его нормальном функционировании и поведении автомашины в целом.

Измерение компрессии двигателя при помощи приборов

К числу таких факторов относят дефекты ГРМ, износ поршневой группы, закоксовку деталей и многие другие. Ухудшение технических параметров силового агрегата, резкий скачок потребления топлива — все это последствия изменения значения компрессии в большую или меньшую сторону вне зависимости от того, какие именно причины послужили толчком для этого.

Измеряется давление в атмосферах. Некоторые манометры используют другие единицы измерений — бар, Мегапаскаль.

Факторы, влияющие на компрессию ДВС

Компрессионный уровень напрямую зависит от объёма поступающего воздушного потока, который, в свою очередь, зависит от перечисленных выше неполадок и дефектов. Отдельно стоит упомянуть заслонку дросселя, которая оказывает немалое воздействие на сжатие в цилиндрах: её положение регулируется воздушным потоком. Его интенсивность, в свою очередь, зависит от воздушного фильтра: зачастую водители забывают его чистить и менять по мере загрязнения, что приводит к ухудшению его пропускной способности.

Загрязненный воздушный фильтр снижает компрессию двигателя

Значения компрессии могут сильно разниться в зависимости от выставленных фаз распределения газов: при допущении ошибок в процессе их установки меняется момент закрытия клапана впуска, что смещает цилиндр в определённом направлении.

Степень сжатия может меняться в зависимости от ширины просветов в клапанном приводе. К примеру, снизиться давление может при слишком маленьком зазоре, из-за чего закрывание впускных клапанов запаздывает. При этом увеличивается перекрытие клапанов — угол, при котором единовременно открываются клапаны. Это также отрицательно сказывается на уровне компрессии.

Поступающий в холодный двигатель поток воздуха из-за низкой температуры ДВС не успевает достаточно расшириться и прогреться, не создавая в дальнейшем нужное давление — соответственно, падает и компрессионная величина цилиндров.

Одна из причин сниженной компрессии — зазоры клапанов

Наличие зазоров клапанов приводит к появлению утечек воздуха. На их интенсивность влияют определённые факторы, которые оказывают аналогичное воздействие на величину компрессии:

• Температура мотора. С её увеличением возрастает и компрессия, поскольку уменьшается расстояние между деталями;
• Поступление моторного масла. Более плотное прилегание трущихся деталей двигателя друг к другу обеспечивается масляной прослойкой на их поверхности, что также позволяет уменьшить зазоры и снизить утечки воздуха сквозь них;
• Подача горючего. Образующаяся на внутренней поверхности цилиндров масляная плёнка при попадании капель топлива быстро смывается, что может застопорить работу всего ДВС, повышает трение и уменьшает плотность прилегания поверхностей друг к другу;
• Разгерметизация шлангов манометра, обратного клапана, высокое усилие, прикладываемое пружинами;
• Возрастание оборотов коленвала.

На что влияет компрессия двигателя

Уровень компрессии двигателя влияет на различные процессы и параметры двигателя:

• Полноту сгорания топлива;
• Расход моторного масла;
• Лёгкость пуска двигателя. Снижение давления ниже нормы значительно усложняет пуск мотора, особенно в холодное время года;
• Исправную работу цилиндров. Низкая компрессия может повысить риск троения двигателя;
• Мощность. Чем меньше компрессия, тем ниже мощность.

Автомобильные двигатели

Большинство двигателей автомобилей многоцилиндровые. Это значит при работе используется два или несколько цилиндров и два или несколько поршней.

Автопром выпускает машины с 2-; 3-; 4-; 5-; 6; 8-; 10- и 12-цилиндровыми двигателями. Чем больше цилиндров у мотора, тем больше возможностей для увеличения мощности двигателя. Если нужен двигатель, предназначенный для езды по бездорожью либо машина, развивающая сверхвысокие скорости, актуально именно устройство двигателя автомобиля, ориентированное на большое количество цилиндров. Устройство двигателя с большим количеством цилиндров обеспечивает отличную равномерность вращения коленчатого вала, ведь угол поворота коленчатого вала при 10, 12 цилиндрах – очень небольшой.

Но у 2-х цилиндровых двигателей есть другое преимущество: самые лучшие показатели топливной эффективности .

Когда и зачем нужно настраивать?

Прежде чем перейти к ответу на вопрос, уделим немного внимания теоретическому пониманию предмета. Когда вещество в цилиндрических колбах двигателя сгорает, то делает это не сразу, а постепенно, при мгновенном распаде проблем с предварительным воспламенением не было бы. Но топливовоздушной смеси требуется время, исчисляемое в долях секунды. Если добавить к этому уравнению, что коленчатый вал вращается вокруг своей оси с непостоянной скоростью то, получаем проблему – вещество будет сгорать или раньше времени, или немного позднее. Итогом станет нестабильная служба движка он будет перегреваться, что приведет к детонации и завершению работы раньше эксплуатационного срока.

• Слишком ранее зажигание приведет к тому, что давление от газов будет мешать движению и попаданию поршня к верхней точке. Это приведет к тому, что мощность станет меньше, и будет больше потреблять топлива из-за нестабильного покачивания при малых оборотах.
• А позднее зажигание приведет к тому, что воздушно-топливные элементы будут долго сгорать, сердце транспорта из-за этого перегреется и топлива будет уходить больше.

Чтобы избежать этих неприятных последствий, не мешает сделать так, чтобы вещество воспламенялось и сгорало согласно количеству вращения вала и соответствовало оптимальной нагрузке мотора. Старые автомобили, придуманные Фордом, перебрасывали ответственность за регулировку на водителя. В конструкции предусмотрен специальный рычаг-рукоятка.

Современные модели оснащены трамблером с деталью центробежного механизма.

Эта вещь представляла собой регуляторную конструкцию с несколькими нетяжелыми грузиками и пружинами для равновесия внутренних элементов. Когда вращательное число возрастало, грузы распределялись по сторонам и приводили в движение опорную деталь-прерыватель. Чем сильнее разгонялся вал, тем больше грузы распределялись по области и как следствие увеличивался угол опережения. Но эти предохранительные функции плохо функционируют, если октановое число горючего не соответствует требованием производителя двигателя даже при удовлетворении рассматриваемых факторов, не те октановые значения приведут к детонации.

В прошлом веке при такой ситуации можно было просто открыть крышку капота и своими руками манипулировать трамблер в необходимую сторону. При использовании низко октанового горючего, нужно было сделать, что свеча срабатывала позднее. На нынешних моделях это регулирует специальный датчик, который следит и регулирует температуру, обороты и другие подкапотные процессы.

Особенности конструкции

Современный двигатель внутреннего сгорания полностью управляется автоматикой и может существенно отличаться своей конструкцией. Стандартные агрегаты включают следующие блоки и узлы:

1) система управления;

2) выхлопная система и охлаждение;

3) зажигание в бензиновых моторах;

4) система смазки агрегата;

5) впуск и топливная система;

6) кривошипно-шатунный механизм;

7) газораспределительная система.

Корпус двигателя будет состоять из головки блока цилиндров, сверхпрочного блока цилиндров, а также кривошипно-шатунного механизма, который превращает движение коленвала во вращение привода и колес. С каждым годом конструкция двигателей неизменно усложняется, что является веянием времени, так как необходимо обеспечить улучшение топливно-экономических показателей, повысить мощность агрегатов, одновременно снизив их токсичность выхлопа.

Более 99% используемых на автомобилях ДВС являются четырехтактным, что позволяет обеспечить ровную работу агрегата, без провала мощности и выраженной детонации. Принцип их работы основывается на расширении газов при сгорании, что позволяет приводить в движение коленвал двигателя. В течение первых двух тактов – впуска и сжатия поршень будет двигаться вниз, а в последующем на рабочем ходу и выпуске происходит его быстрое движение вверх. Работа всех цилиндров полностью согласована, что позволяет обеспечить нужную мощность и ровное без провалов вращение коленвала, то есть двигатель выдает крутящий момент на коробку передач и далее на ведущие колёса.

В последние годы существенно усложнилась конструкция впрыска, который состоит из специальных форсунок, обеспечивающих веерное распыление топлива с каплями размером в несколько микрон. Только так удается обеспечить полное сгорание топлива, соответственно улучшается отдача мотора и сокращается расход бензина и дизеля. Вся работа как впрыска, так и в целом двигателя управляется многочисленными электронными блоками, которые получают сигналы от десятков и сотен всевозможных датчиков.

Именно такое усложнение конструкции, которое в особенности отмечается на турбированных агрегатах, привело к тому, что существенно ухудшились показатели ресурса двигателей, если ранее возможен был самостоятельный ремонт, то сегодня машину при любых неисправностях приходится отгонять в сервис. Надежность двигателей пострадала, поэтому редко какой мотор может выдержать без капитального восстановления 200-300 тысяч километров. Тогда как ранее атмосферные моторы могли пробежать 1 000 000 километров и более.

Современные двигатели крайне критичны к качеству и регулярности выполнения сервиса. Если автовладелец пренебрегает рекомендациями производителя авто или использует не слишком качественное масло и антифриз, то в скором времени появляются серьезные проблемы, устранение которых может обойтись в круглую сумму. То же самое касается качества топлива. Стоит несколько раз заправиться на АЗС с сомнительным бензином, как инжектор и форсунки начинают неправильно работать, появляется детонация, выраженная дрожь, а в скором времени автовладельцу приходится посещать сервис, меняя при этом дорогостоящие вышедшие из строя элементы впрыска.

Выводы

Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, который может выполняться атмосферным и турбированным, работать на бензине или дизеле. Современные моторы полностью управляются электроникой, они экономичны, одновременно имеют небольшой объем, с которого удаётся снять более 100 лошадиных сил с литра рабочего объема. Автовладельцу лишь необходимо обеспечить соответствующий правильный сервис агрегата, что и станет залогом беспроблемности эксплуатации авто и отсутствия серьезных поломок.

Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный двигатель?

Так как одноцилиндровый дизельный двигатель во время работы создает высокие температуры, то его трущиеся детали, создающие пары, нуждаются в охлаждении и хорошей смазке. А зазоры между ними необходимо периодически промывать, дабы удалить ненужные продукты механического износа. Кроме того, масло еще и обеспечивает отвод тепла от нагруженных поверхностей. Отсюда следует, что поддерживать хороший уровень качественного масла в таком автомобиле необходимо.

Чтобы не допустить перегрев труженика и вовремя охладить элементы головок движка и гильзы цилиндров, применяют дополнительно систему охлаждения, она может быть как воздушной, так и жидкостной. В данных системах устанавливают термостаты, чтобы обеспечить стабильную рабочую температуру. Когда все эти узлы работают четко, ваша машина выдает максимально эффективную жизнедеятельность, пользоваться – одно удовольствие. Но отсюда можно сказать и о существенном дискомфорте при каких-либо поломках, это становится заметно резко.

Изменение рабочего объёма двигателя

Самый любимый двигатель тюнеров — 124

Этот способ является одним из самых простых и удобных. Такой тюнинг позволит значительно увеличить крутящий момент двигателя не прибегая к изменению стиля вождения. Увеличить его можно путём расточки цилиндров либо увеличением хода поршня.

• Увеличив объём цилиндров, вы сразу же увеличите мощность двигателя . Основывается это на том, что запас в толщине стенок цилиндров есть и их можно расточить используя специальный станок. Расточенные цилиндры за одинаковое количество времени будут сжигать наибольшее количество топлива, тем самым усиливая приемистость мотора.
• Увеличить ход поршня , можно при помощи нового коленчатого вала, у которого есть большой эксцентрисите́т, и подобрав к нему соответствующие поршни и шатуны. Как правило шатуны в этом случае устанавливаются облегчённые, так как масса в этом случае играет не последнюю роль. Новая поршневая группа позволяет значительно увеличить КПД и соответственно мощность. В завершении такого тюнинга целесообразно установить облегчённый маховик, для того, чтобы снять нагрузки на коленвал и сцепление, что безусловно положительно скажется на динамике и разгоне автомобиля.

Расточка цилиндров на станке.

Степень сжатия

• Само понятие как степень сжатия подразумевает собой соотношение камеры сгорания к общему объёму цилиндров. Это позволит одновременно существенно увеличить КПД, мощность двигателя и снизить расход топлива.
• Этих показатель возможно достичь если установить новый распределительный вал у которого совершенно другие геометрические показатели. Так, новый элемент способен увеличить объём камеры сгорания, в то время как объём двигателя останется неизменным. Такие работы лучше всего проводить вместе с установкой турбины (см. ниже – прим.). Однако помните, что эти работы не из дешевых.
• Также необходимо знать, что при монтаже такого распределительного вала, октановое число заливаемого бензина необходимо увеличить, так же, как и улучшить заливаемое моторное масло, которое имеет самые низкие коэффициенты трения. При проведении такого тюнинга, единицы компрессии могут увеличиться до 10 единиц.

Дроссельная заслонка

Многие владельцы ВАЗовских «двенашек» прибегают к тюнингу двигателя путём увеличения диаметра дроссельной заслонки. Безусловно, что для увеличения объёма воздушной смеси, такой тюнинг целесообразен. В магазинах можно найти заслонки диаметром от 52 до 56 мм

Однако обратите внимание, что увеличив диаметр заслонки, придётся менять и патрубки. Не редко, провалы возникают не из-за проблем с объёмом, а из-за засорённости дроссельной заслонки, в этом случае необходима её чистка

Заслонки разных диаметров.

Впускной ресивер

Благодаря наибольшему объёму впускного ресивера, воздуха будет поступать больше, а значит сделает его работу «ровнее». После этой доработки, податливость двигателя даже выше 5 тысяч оборотов останется стабильной.

Зачем нужен компрессометр

Компрессия двигателя представляет собой физическую величину, которая характеризует давление, создаваемое в цилиндрах агрегата в верхней мертвой точке. Измеряется величина в атмосферах или килограммах на квадратный сантиметр (кг/см2). На некоторых компрессометрах используются другие единицы измерения – бар, мегапаскаль. Основная причина, по которой компрессометр так необходим, кроется в принципе работы дизельного агрегата.

Воспламенения топлива в таких двигателях происходит за счет самовозгорание воздушно топливной смеси. Воздух, попадающий в цилиндр, подвергается сильному давлению, что приводит к его интенсивному нагреванию. В конце такта сжатия в цилиндры подается дизтопливо.

При снижении компрессии, количество воздуха, поступающего в цилиндр, будет значительно меньше. Это приведет к ухудшению динамики разгона, дымному выхлопу и снижению мощности агрегата. Поэтому, при появлении одного из выше перечисленных признаков, первым делом нужно продиагностировать двигатель компрессометром.

Компрессометр для грузовых и легковых дизельных автомобилей выполняет следующие диагностические функции:

• Помогает своевременно определить неисправный механизм. О нарушениях в работе двигателя свидетельствует недостаточное или избыточное компрессионное давление.
• Позволяет определить степень износа деталей ЦПГ отдельно каждого цилиндра, нарушение герметичности впускного тракта.
• Определяет, при какой минимальной температуре возможен запуск конкретного двигателя на холодную.
• Простая конструкция компрессометра позволяет водителю производить замеры одному без помощников и демонтажа оборудования.

Где следует устанавливать

Установка газа на дизель — сложная процедура в виду необходимого оборудования. Это работой должны заниматься исключительно специалисты, которые разбираются в этом вопросе.

В обязанности установщика входит оформление нужных для регистрации бумаг и дальнейшее периодическое обслуживание и освидетельствование.

При желании, установить ГБО на дизель можно и самостоятельно. Однако в этом случае не будет гарантии качества работ и под сомнением останется безопасность эксплуатации автомобиля. Владельцы автомобилей предпочитают разобраться в том, как самостоятельно установить газ на дизель, чтобы сэкономить средства.

К тому же, необходима настройка, сделать которую без специального стенда невозможно.