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.
Главными причинами детонации двигателя принято считать:
- 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.
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.
