Детонация двигателя

Детонация в бензиновом двигателеДетонация 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.

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.