Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя
Во время движения автомобиля детонация может возникнуть при разгоне или движении с большой скоростью. В обоих случаях двигатель сильно перегружается.
Детонация при разгоне возникает при ускорении транспортного средства с низких оборотов коленчатого вала путем резкого нажатия на педаль «газа». При этом резко увеличивается подача рабочей смеси в цилиндры, избыток смеси не успевает сгорать вовремя и догорание смеси вызывает детонационные процессы. В таком случае помогает переключение на следующую передачу (при наличии механической коробки передач), когда при той же мощности двигателя повышается частота вращения коленчатого вала, а крутящий момент уменьшается. Наполнение и вентиляция цилиндров двигателя происходят более равномерно, не остается сгорающих избытков рабочей смеси и детонация исчезает.
Детонация при движении с большой скоростью возникает с выходом двигателя на излишне высокую частоту вращения коленчатого вала. Ее можно легко не заметить, и так как не принимаются никакие меры, это нередко приводит к прогоранию поршня. В этом случае достаточноснизить скорость, то есть уменьшить подачу рабочей смеси в цилиндры. Двигатель выйдет на оптимальный режим работы и детонация исчезнет. Если детонация возникает в двигателе, работающем на обычном бензине, поможет замена на бензинвысшего качества.
Кроме того, можно снизить склонность двигателя к детонации, настроив угол опережения зажигание на «поздний». При «позднем» зажигании давление в цилиндрах остается низким, а топливо не так часто самовоспламеняется. Обратной стороной такого решения является снижение мощности двигателя и увеличения расхода топлива.
Приложение. Перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств
транспортных средств к эксплуатации и
обязанностям должностных лиц по
обеспечению безопасности дорожного движения
Правительства Российской Федерации
от 21 февраля 2002 г. N 127)
Перечень
неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств
Настоящий Перечень устанавливает неисправности автомобилей, автобусов, автопоездов, прицепов, мотоциклов, мопедов, тракторов, других самоходных машин и условия, при которых запрещается их эксплуатация. Методы проверки приведенных параметров регламентированы ГОСТом Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки».
1. Тормозные системы
1.1. При дорожных испытаниях не соблюдаются нормы эффективности торможения рабочей тормозной системой:
| Тормозной путь не более (м) | Установившееся замедление не менее (м/с2) | |
| Легковые автомобили, в том числе с прицепом | 14,7 | 5,8 |
| Грузовые автомобили и автобусы | 18,3 | 5 |
| Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом) | 19,5 | 5 |
| Двухколесные мотоциклы и мопеды | 7,5 | 5,5 |
| Мотоциклы с боковым прицепом | 8,2 | 5 |
2. Эффективность рабочей тормозной системы транспортных средств может быть оценена и по другим показателям в соответствии с ГОСТом Р 51709-2001.
1.2. Нарушена герметичность гидравлического тормозного привода.
1.3. Нарушение герметичности пневматического и пневмогидравлического тормозных приводов вызывает падение давления воздуха при неработающем двигателе на 0,05 МПа и более за 15 минут после полного приведения их в действие. Утечка сжатого воздуха из колесных тормозных камер.
1.4. Не действует манометр пневматического или пневмогидравлического тормозных приводов.
1.5. Стояночная тормозная система не обеспечивает неподвижное состояние:
2. Рулевое управление
2.1. Суммарный люфт в рулевом управлении превышает следующие значения:
| Суммарный люфт не более (градусов) | |
| Легковые автомобили и созданные на их базе грузовые автомобили и автобусы | 10 |
| Автобусы | 20 |
| Грузовые автомобили | 25 |
2.2. Имеются не предусмотренные конструкцией перемещения деталей и узлов. Резьбовые соединения не затянуты или не зафиксированы установленным способом. Неработоспособно устройство фиксации положения рулевой колонки.
2.3. Неисправен или отсутствует предусмотренный конструкцией усилитель рулевого управления или рулевой демпфер (для мотоциклов).
3. Внешние световые приборы
3.1. Количество, тип, цвет, расположение и режим работы внешних световых приборов не соответствуют требованиям конструкции транспортного средства.
На транспортных средствах, снятых с производства, допускается установка внешних световых приборов от транспортных средств других марок и моделей.
3.2. Регулировка фар не соответствует ГОСТу Р 51709-2001.
3.3. Не работают в установленном режиме или загрязнены внешние световые приборы и световозвращатели.
3.4. На световых приборах отсутствуют рассеиватели либо используются рассеиватели и лампы, не соответствующие типу данного светового прибора.
3.5. Установка проблесковых маячков, способы их крепления и видимость светового сигнала не соответствуют установленным требованиям.
4. Стеклоочистители и стеклоомыватели ветрового стекла
4.1. Не работают в установленном режиме стеклоочистители.
4.2. Не работают предусмотренные конструкцией транспортного средства стеклоомыватели.
5.2. Шины имеют внешние повреждения (пробои, порезы, разрывы), обнажающие корд, а также расслоение каркаса, отслоение протектора и боковины.
5.3. Отсутствует болт (гайка) крепления или имеются трещины диска и ободьев колес, имеются видимые нарушения формы и размеров крепежных отверстий.
5.4. Шины по размеру или допустимой нагрузке не соответствуют модели транспортного средства.
5.5. На одну ось транспортных средств установлены шины различных размеров, конструкций (радиальной, диагональной, камерной, бескамерной), моделей, с различными рисунками протектора, ошипованные и неошипованные, морозостойкие и неморозостойкие, новые и восстановленные.
6.1. Содержание вредных веществ в отработанных газах и их дымность превышают величины, установленные ГОСТами 17.2.2.03-87, Р 17.2.2.06-99 и 21393-75.
6.2. Нарушена герметичность системы питания.
6.3. Неисправна система выпуска отработанных газов.
6.4. Нарушена герметичность системы вентиляции картера.
7. Прочие элементы конструкции
7.1. Количество, расположение и класс зеркал заднего вида не соответствуют ГОСТу Р 51709-2001, отсутствуют стекла, предусмотренные конструкцией транспортного средства.
7.2. Не работает звуковой сигнал.
7.3. Установлены дополнительные предметы или нанесены покрытия, ограничивающие обзорность с места водителя.
На верхней части ветрового стекла автомобилей и автобусов могут прикрепляться прозрачные цветные пленки. Разрешается применять тонированные стекла (кроме зеркальных), светопропускание которых соответствует ГОСТу 5727-88. Допускается применять шторки на окнах туристских автобусов, а также жалюзи и шторки на задних стеклах легковых автомобилей при наличии с обеих сторон наружных зеркал заднего вида.
7.4. Не работают предусмотренные конструкцией замки дверей кузова или кабины, запоры бортов грузовой платформы, запоры горловин цистерн и пробки топливных баков, механизм регулировки положения сиденья водителя, аварийный выключатель дверей и сигнал требования остановки на автобусе, приборы внутреннего освещения салона автобуса, аварийные выходы и устройства приведения их в действие, привод управления дверьми, спидометр, тахограф, противоугонные устройства, устройства обогрева и обдува стекол.
7.5. Отсутствуют предусмотренные конструкцией заднее защитное устройство, грязезащитные фартуки и брызговики.
7.6. Неисправны тягово-сцепное и опорно-сцепное устройства тягача и прицепного звена, а также отсутствуют или неисправны предусмотренные их конструкцией страховочные тросы (цепи). Имеются люфты в соединениях рамы мотоцикла с рамой бокового прицепа.
7.8. Неправомерное оборудование транспортных средств проблесковыми маячками и (или) специальными звуковыми сигналами либо наличие на наружных поверхностях транспортных средств специальных цветографических схем, надписей и обозначений, не соответствующих государственным стандартам Российской Федерации.
7.9. Отсутствуют ремни безопасности и подголовники сидений, если их установка предусмотрена конструкцией транспортного средства.
7.10. Ремни безопасности неработоспособны или имеют видимые надрывы на лямке.
7.11. Не работают держатель запасного колеса, лебедка и механизм подъема-опускания запасного колеса. Храповое устройство лебедки не фиксирует барабан с крепежным канатом.
7.12. На полуприцепе отсутствует или неисправно опорное устройство, фиксаторы транспортного положения опор, механизмы подъема и опускания опор.
7.13. Нарушена герметичность уплотнителей и соединений двигателя, коробки передач, бортовых редукторов, заднего моста, сцепления, аккумуляторной батареи, систем охлаждения и кондиционирования воздуха и дополнительно устанавливаемых на транспортное средство гидравлических устройств.
7.14. Технические параметры, указанные на наружной поверхности газовых баллонов автомобилей и автобусов, оснащенных газовой системой питания, не соответствуют данным технического паспорта, отсутствуют даты последнего и планируемого освидетельствования.
7.15. Государственный регистрационный знак транспортного средства или способ его установки не отвечает ГОСТу Р 50577-93.
7.16. На мотоциклах нет предусмотренных конструкцией дуг безопасности.
7.17. На мотоциклах и мопедах нет предусмотренных конструкцией подножек, поперечных рукояток для пассажиров на седле.
7.18. В конструкцию транспортного средства внесены изменения без разрешения Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел Российской Федерации или иных органов, определяемых Правительством Российской Федерации.
Детонация двигателя автомобиля — эффективные методы устранения
При нормальных условиях топливовоздушная смесь сгорает равномерно, не создавая ударных нагрузок на поршневую группу, стенки цилиндров и детали газораспределительного механизма. Детонация двигателя автомобиля — это последствия ошибочной настройки системы зажигания или использования горючего с пониженным октановым числом, негативно влияет на экономичность, мощность и ресурс силовой установки.
Понятие детонации двигателя автомобиля
При нормальном режиме работы топливная смесь воспламеняется при подходе поршня к верхней мертвой точке и сгорает со скоростью до 50 м/с. Преждевременное зажигание приводит к нарушению процесса горения, поскольку расширяющиеся газы пытаются сжать идущий вверх поршень. Увеличение быстроты окисления до скорости звука и лавинообразный рост давления формируют ударную волну, которая достигает стенок цилиндров мотора и издает металлический стук (иногда явление ошибочно называют стуком поршневых пальцев).
Признаки детонации двигателя
Основные симптомы детонационного сгорания: 1. Металлический высокотональный стук при нажатии на педаль акселератора. Допускается кратковременная детонация в интервале скоростей от 40 до 60 км/ч при разгоне на прямолинейном участке шоссе. 2. Повышение температуры охлаждающей жидкости при нормальном уровне и исправных вентиляторе и радиаторе. 3. Падение мощности силовой установки, отрицательно влияющее на динамические возможности автомобиля. 4. Появление посторонних вибраций, передающихся на кузов или ощущаемых на рулевом колесе, педалях или селекторе управления трансмиссией.
Разновидности
Детонация двигателя автомобиля разделяется на категории:
Основные причины детонации двигателя
Детонационные процессы в двигателях внутреннего сгорания могут быть вызваны:
Детонация происходит не только в двигателях с искровым зажиганием, но и в дизелях.
Причиной является неправильная регулировка момента начала впрыска солярки, применение некачественного горючего.
Дизель отличается пониженным термическим режимом, но при повышенной нагрузке и неисправной системе охлаждения горячие элементы (например, кромки выпускных клапанов) способны преждевременно воспламенять распыленное топливо.
Неправильный выбор топлива для авто
Двигатели со степенью сжатия более 10 единиц и агрегаты с наддувом рассчитаны на горючее с октановым числом не ниже 95. При использовании бензина низкого сорта или испарении присадок (используются некоторыми нефтеперерабатывающими компаниями для повышения детонационной устойчивости) происходит преждевременное воспламенение смеси взрывного характера. Контроллер инжекторного мотора способен снизить вероятность детонации корректировкой опережения зажигания и фаз газораспределения (при наличии системы поворота распределительных валов).
Особенности эксплуатации двигателя
Детонация возникает при работе мотора с перегрузкой (например, во время движения с небольшой скоростью на затяжном подъеме на повышенной передаче). Для устранения дефекта необходимо перейти на пониженную скорость, что позволит повысить частоту вращения и нормализовать процесс сгорания.
Детонация двигателя автомобиля при запуске холодного силового агрегата указывает на обеднение смеси из-за засора распылителей форсунок. По мере прогрева проблема исчезает (производительность системы впрыска соответствует требуемому составу топливовоздушной смеси).
Неверно настроенное зажигание
Прошивка
Детонацию может вызвать некорректная прошивка, установленная в блоке управления двигателем (например, после снятия каталитического нейтрализатора владельцы загружают программу с измененным алгоритмом работы). В случае обнаружения проблем необходимо установить прошивку, соответствующую характеристикам силового агрегата. Самопроизвольное изменение заданных параметров настройки в процессе эксплуатации двигателя невозможно.
Неисправные свечи зажигания
При выборе свечей зажигания необходимо учитывать не только размеры резьбовой втулки, но и калильное число (информация о допусках указывается в инструкции по обслуживанию и специализированных каталогах). Применение изделий с пониженным или повышенным числом приводит к затрудненному запуску и нарушению процесса искрообразования. Мотор теряет мощность и крутящий момент, нарушается нормальное сгорание топлива и падает динамика разгона автомобиля.
Обедненная топливовоздушная смесь
Владельцы машин с карбюратором стремятся сократить расход бензина путем обеднения топливной смеси, что приводит к некорректному сгоранию. Техника с электронным управлением автоматически поддерживает стехиометрический состав смеси, ориентируясь на информацию от датчиков температуры, расхода воздуха или концентрации кислорода в отработавших газах (расположены до и после корпуса каталитического нейтрализатора). При поломке катализатора или выходе из строя сенсоров возможно обеднение рабочей смеси, вызывающее детонационные процессы при сгорании.
Нагар на стенках цилиндра
Образующийся на стенках рабочей камеры и тарелках выпускных клапанов нагар ухудшает условия охлаждения деталей. В процессе сжатия смесь воздуха с топливом воспламеняется раньше допустимого момента, что приводит к детонационному сгоранию. Проблема часто встречается на силовых агрегатах с большими пробегами, моторное масло попадает в камеры сгорания и образует слой плотного нагара.
Особенности конструкции ДВС
Двигатели легковых машин со степенью сжатия от 10 единиц склонны к детонации при использовании бензина с октановым числом менее 95. В некоторых моторах на поршнях и поверхности камер сгорания имеются острые кромки, вызывающие нарушение нормального процесса сгорания. В этом случае проблема решается использованием качественного топлива, но остается кратковременная детонация при переходных режимах работы.
Силовые агрегаты с повышенной литровой мощностью (например, с нагнетателем) отличаются увеличенным давлением рабочей смеси на впуске в цилиндр. При использовании некачественного топлива или нарушении условий охлаждения возрастает риск детонации.
В конструкции предусмотрен датчик, который определяет момент начала взрывного сгорания топливной смеси и регулирует работу систем (например, снижает давление в системе наддува при помощи специального клапана в турбине либо корректирует момент зажигания).
Неисправность системы охлаждения
Недостаточный уровень антифриза приводит к образованию паровых пробок в рубашке и повышению температуры головки и блока цилиндров. Часто проблема наблюдается в жаркую погоду, при разгоне автомобиля либо при движении с небольшой скоростью в условиях бездорожья. Раскаленные детали вызывают преждевременное зажигание и детонацию. Необратимые температурные деформации приводят к нарушению герметичности линии соприкосновения головки и блока и пробитию прокладки.
Причины, которые часто путают с детонацией
Двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием способны работать некоторое время после отключения зажигания. Причиной воспламенения смеси являются нагретые элементы в камере сгорания или повышенная степень сжатия. Равномерно снизить температуру головки и поршней поможет работа двигателя на холостом ходу на протяжении 1-2 минут после прекращения поездки.
Калильное зажигание
Калильное воспламенение наблюдается при выключении зажигания карбюраторных двигателей. Раскаленные частицы нагара поджигают рабочую смесь, и мотор может работать 5-10 секунд после попытки глушения. Проблема не встречается на технике с двигателями, оснащенными системой распределенного впрыска, поскольку при повороте ключа в замке отключаются форсунки и помпа, подающая горючее из бака.
Дизелинг
Карбюраторные двигатели с искровым зажиганием и высокой степенью сжатия могут продолжить работать за счет самовоспламенения смеси. Проблема встречается при использовании топлива с недостаточным октановым числом. Топливовоздушная масса воспламеняется в результате сжатия, вызванного инерционным движением поршней после прекращения подачи напряжения к свечам. Агрегат нестабильно работает 2-3 секунды на холостых оборотах, а затем останавливается из-за падения температуры стенок цилиндров.
Последствия детонации двигателя автомобиля
Последствия эксплуатации мотора с детонационным процессом сгорания рабочей смеси:
Методы предупреждения детонации двигателя автомобиля
Способы недопущения детонации:
Для снижения риска детонации двигателя автомобиля была разработана система форкамерно-факельного зажигания с расположением электродов свечи в отдельной полости, связанной с основной камерой узким каналом. Подобные моторы производились небольшими партиями на заводе ГАЗ и устанавливались на машинах ГАЗ-3102. В головке имелся дополнительный клапан, через который от отдельной секции карбюратора в форкамеру подавалась обогащенная смесь. По мере развития систем электронного впрыска горючего работы над такими агрегатами прекратились.
Существуют бензиновые 4-тактные двигатели, работающие по циклу Миллера, предусматривающему преждевременное закрытие впускного клапана на этапе заполнения цилиндра либо позднее запирание на этапе начала сжатия. За счет подачи меньшего объема рабочей смеси возможно повышение геометрической степени сжатия до 12-14 единиц без риска детонационного сгорания. Цикл обеспечивает увеличенную степень расширения и повышает КПД силового агрегата, но наблюдается падение мощности и крутящего момента из-за неполноценного заполнения цилиндров.
Способы профилактики
Основные методы, позволяющие снизить риск детонационного сгорания:
Использование датчика детонации
Для определения детонационных процессов используется датчик детонации, установленный на специальной плоскости на блоке цилиндров. При фиксации ударных нагрузок акселерометр сенсора генерирует электрические сигналы и передает информацию, которая обрабатывается блоком управления.
Сила импульса зависит от интенсивности взрывного сгорания в цилиндрах. Контроллер корректирует момент опережения зажигания, состав топливной смеси либо изменяет положение распределительных валов, что позволяет сократить продолжительность и полностью устраняет детонацию.
Датчик оснащается корпусом из ударопрочного пластика, выдерживающего длительный нагрев до +150°С и выше, для крепления используется болт. Резьбовое соединение позволяет прижать чувствительный элемент к поверхности блока. На боковой части корпуса предусмотрен разъем для подключения жгута проводки. При поломке датчика в комбинации приборов включается индикатор Check Engine, а в памяти блока управления фиксируется ошибка. Некоторые моторы с впрыском (например, для классических моделей ВАЗ) не оснащены сенсором в силу особенности конструкции.
Полезные советы и рекомендации опытных автомобилистов
Формируемая при взрывном сгорании ударная волна изменяет тональность работы двигателя. Водителю необходимо научиться улавливать появление посторонних звуков, указывающих на некорректную работу силового агрегата. Следует учитывать, что в процессе движения не допускается изменение звучания мотора. Любой посторонний шум косвенно указывает на неисправность агрегата.
Если детонация появилась после заправки автомобиля, то необходимо долить в бак бензин с повышенным октановым числом. В случае, когда двигатель рассчитан на топливо типа А-98 или выше, доливка не поможет. Необходимо слить горючее с промывкой рампы и форсунок. При длительной эксплуатации машины в условиях городских пробок на деталях поршневой группы оседает нагар. Для устранения отложений необходимо совершить поездку протяженностью 50-70 км по загородному шоссе с максимально допустимой скоростью.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Предотвращение детонации в карбюраторном двигателе достигается в основном применением топлив с повышенным октановым числом. Увеличение степени сжатия значительно повышает также максимальное давление сгорания ( pz), что приводит к утяжелению деталей двигателя. Следует отметить, что повышение мощности современного автомобильного карбюраторного двигателя, достигаемое только за счет увеличения его степени сжатия, относительно невелико. [1]
К эксплуатационным мерам предотвращения детонации относятся: применение соответствующего бензина, поддержание нормальных тепловых режимов работы, удаление нагара из камеры сгорания, установка правильного угла опережения зажигания и использование свечей зажигания соответствующей тепловой характеристики. [5]
Для снижения взрывоопасности и предотвращения возможной детонации топлива практикуется разбавление однокомпонентного топлива бензином, спиртами и другими органическими растворителями. Это снижает взрывоопасность и создает более спокойное сгорание. [6]
АНТИДЕТОНАТОРЫ, вещества, прибавляемые к бензину для предотвращения детонации в двигателях внутр. [7]
По вопросу о работе на богатой смеси как способе предотвращения детонации следует указать, что в авиации этот метод применялся с большим успехом ( стартовый режим), но не давал вполне удовлетворительных результатов для автомобильных двигателей, хотя иногда к нему и прибегали. Трудности подавления детонации путем применения богатой смеси в автомобильном двигателе заключаются в том, что детонация часто происходит в неустановившемся режиме, существующем при разгоне автомобиля. При этом неустановившемся режиме отношение воздух: топливо может временно сместиться в область более бедных смесей и, если работа двигателя на богатой смеси ограничена детонацией, то в условиях неустановившегося режима переход на более бедные смеси неизбежно вызовет детонацию двигателя. [8]
Рассматривая теорию гетерогенного отрицательного катализа применительно к реакции окисления водорода кислородом и к предотвращению детонации при сгорании бензина в двигателях добавками соединений свинца, Семенов [376] пришел к выводу, что вероятность обрыва цепей на поверхности пропорциональна массе и обратно пропорциональна квадрату размера частиц. Чем мельче частицы, тем больше вероятность обрыва на поверхности и тем в большей степени подавляется реакция. [9]
В самом ли деле причины детонации в двигателях и трубах столь противоположны, что для предотвращения детонации в двигателях следует стремиться к увеличению скорости нормального сгорания фронта пламени, которое в трубах, наоборот, вызывает детонацию. [11]
Перед промышленностью поставлена задача прекратить производство содержащих свинец химических средств ( тетраметилового и тетразтилового свинца), используемых для предотвращения детонации в двигателях автомобилей. Под детонацией понимают преждевременное зажигание смеси бензина и воздуха, вызванное сжатием в цилиндрах двигателя. Добавление свинца препятствует этому, но выхлопные газы становятся особо токсичными. [12]
Бензины являются топливом для карбюраторных двигателей с принудительным воспламенением от искрового разряда, Для обеспечения надежной работы двигателей на всех режимах бензины должны обладать следующими свойствами: полной испаряемостью для достижения максимально возможной полноты сгорания; высокой детонационной стойкостью для предотвращения детонации при эксплуатации двигателя; высокой химической стабильностью, предопределяющей отсутствие склонности к образованию отложений в топливной системе двигателя, а также нагарообразования в камере сгорания; хорошей совместимостью с материалами ( низкой коррозионной агрессивностью по отношению к металлам и отсутствием воздействия на резинотехнические изделия); хорошей прокачиваемостью и низкотемпературными свойствами, обеспечивающими бесперебойную подачу бензинов в двигатель. [13]
У карбюраторных двигателей с верхним расположением клапанов перемычки между клапана ми и клапаны наиболее сильно нагреваются в процессе работы двигателя. Для предотвращения детонации свечи зажигания помещают вблизи нагретой зоны у выпускного клапана. В этом случае в первую очередь воспламеняется более нагретая часть рабочей смеси. При верхнем расположении клапанов в карбюраторном двигателе свечи зажигания располагают наклонно сбоку в углублении в наиболее нагретом месте стенки головки цилиндра. [14]
У некоторых двигателей пуск осуществляется на бензине с последующим переводом на дизельное топливо. Недостатком этих двигателей является необходимость снижения степени сжатия на период пуска для предотвращения детонации и дополнительное оборудование двигателя карбюратором и системой зажигания. [15]
