Детонація ДВЗ – причини та наслідки

Детонація двигуна внутрішнього згоряння може призвести до серйозного зношування таких деталей ДВС, як прокладання ГБЦ, елементів циліндропоршневої групи, поршнів, циліндрів та інших деталей. Все це значно зменшує ресурс силового агрегату до повного виходу його з ладу. При виникненні цього шкідливого явища потрібно якнайшвидше діагностувати причину, через яку виникла детонація і позбутися її. Як це робити і на що звернути увагу читайте далі.

Що таке детонація

Детонація - це порушення процесу спалювання паливної суміші в камері згоряння, коли горіння відбувається не плавно, а вибухоподібно. При цьому швидкість розповсюдження вибухової хвилі збільшується зі стандартних 30...45 м/с до надзвукових 2000 м/с (перевищення швидкості звуку вибуховою хвилею є причиною виникнення бавовни). При цьому пальне повітряна суміш вибухає не від іскри, що йде від свічки, а мимоволі від високого тиску в камері згоряння.

Природно, що сильна вибухова хвиля дуже шкодить стінам циліндрів, які перегріваються, поршням, прокладці ГБЦ. Остання страждає найбільше й у процесі детонації вибух і високий тиск її банально спалюють (на сленгу називається "видує").

Детонація властива ДВСм, що працюють на бензині (карбюраторним та інжекторним), у тому числі, оснащених газобалонним обладнанням (ГБО), тобто працюючих на метані або пропані. Однак найчастіше вона з'являється саме у карбюраторних машинах. Дизельні мотори працюють за іншою схемою, і там інші причини виникнення цього явища.

Причини виникнення детонації ДВЗ

Як показує практика, найчастіше детонація з'являється на старих карбюраторних ДВСх, хоча в деяких випадках цей процес може виникнути і на сучасних моторах інжекторних, обладнаних електронним блоком управління. До причин, через які може виникнути детонація, належить:

• Надмірно збіднена пально-повітряна суміш. Її склад може спалахнути також до того, як у камеру згоряння потрапить іскра. При цьому високі температури провокують виникнення окисних процесів, які і є причиною вибуху, тобто детонування.
• Раніше запалення. При збільшеному куті запалювання процеси займання пальнеповітряної суміші починаються також до попадання поршня в так звану верхню мертву точку.
• Використання невідповідного пального. Якщо в бак автомобіля був залитий бензин з нижчим октановим числом, ніж це пропонує виробник, то велика ймовірність виникнення процесу детонації. Пояснюється це тим, що низькооктановий бензин більш хімічно активний і швидше входить у хімічні реакції. Аналогічна ситуація буде, якщо замість якісного бензину в бак буде залитий якийсь сурогат на кшталт конденсату.
• Високий ступінь стиснення в циліндрах. Іншими словами, закоксованість або інше забруднення в циліндрах ДВЗ, що поступово накопичується на поршнях. І що більше нагару перебуває у ДВС — то вища ймовірність виникнення детонації у ньому.
• Несправна система охолодження ДВЗ. Справа в тому, що якщо ДВЗ перегріватиметься, то тиск у камері згоряння може зростати, а це, у свою чергу, може стати причиною детонації пального у відповідних умовах.

Датчик детонації схожий на мікрофон

Це загальні причини, характерні як карбюраторних, так інжекторних ДВСй. Однак у інжекторного ДВЗ може бути також одна причина - вихід з ладу датчика детонації. Він подає відповідну інформацію на ЕБУ про виникнення цього явища і блок управління автоматично змінює кут запалення з тим, щоб позбутися його. При виході датчика з ладу ЕБУ цього робити не буде. При цьому на панелі приладів активізується лампочка Check Engine, а сканер видасть помилку детонації ДВС (діагностичні коди P0325, P0326, P0327, P0328).

В даний час існує багато різних варіантів перепрошивки ЕБУ з метою знизити витрати пального. Однак їх використання — це не найкраще рішення, оскільки нерідкі випадки, коли така перепрошивка призводила до сумних наслідків, а саме, некоректної роботи датчика детонації, тобто блок управління ДВС просто відключав його. Відповідно, якщо детонація таки трапляється, то датчик про це не повідомляє і електроніка нічого не робить для її усунення. також у поодиноких випадках можливе пошкодження проводки від датчика до ЕБУ. У цьому випадку сигнал також не доходить до блоку керування та відбувається аналогічна ситуація. Однак, всі ці помилки легко діагностуються за допомогою сканера помилок.

також існує низка об'єктивних факторів, що впливають на появу детонації в окремих ДВСх. а саме:

• Ступінь стиснення ДВЗ. Її значення обумовлено особливостями конструкції ДВС, тому якщо мотор має високий ступінь стиснення, теоретично він більш схильний до появи детонації.
• Форма камери згоряння та днища поршня. Це також конструктивна особливість мотора, і деякі сучасні невеликі за обсягом, але потужні ДВС також схильні до детонування (проте їхня електроніка контролює цей процес і детонування в них - це рідкість).
• Форсовані двигуни. Зазвичай вони мають високу температуру горіння пального і високий тиск, відповідно, вони також схильні до детонації.
• Турбовані двигуни. Аналогічно до попереднього пункту.

Що стосується детонації на дизельних ДВСх, то причиною її виникнення може бути кут випередження упорскування пального, низька якість солярки, проблеми з системою охолодження ДВС.

також причиною виникнення детонації можуть бути умови експлуатації автомобіля. а саме, ДВС більш схильний до цього явища за умови, що машина їде на високій передачі, проте з малою швидкістю і оборотами мотора. При цьому має місце високий ступінь стиснення, який може спровокувати появу детонації.

також деякі автовласники прагнуть зменшити витрати пального, і для цього перепрошують ЕБУ своїх машин. Однак після цього можливе виникнення ситуації, коли бідна пальне повітряна суміш знижує динаміку автомобіля, при цьому збільшується навантаження на його мотор, і при підвищених навантаженнях з'являється ризик виникнення детонування пального.

Які причини плутають із детонацією

Існує таке поняття під назвою «гартове запалення». Багато недосвідчених водіїв плутають його з детонацією, оскільки при напальному запаленні ДВС продовжує працювати навіть тоді, коли запалення вимкнено. Насправді при цьому пальнеповітряна суміш займається від нагрітих елементів ДВС і до детонації це не має жодного відношення.

також одне явище, яке помилково вважають причиною детонації ДВЗ при вимкненому запаленні, називається дизелінг. Така поведінка характеризується нетривалою роботою мотора після вимикання запалення при підвищеному ступені стиснення або використання пального, що не відповідає за детонаційною стійкістю. А це призводить до мимовільного займання пальне повітряної суміші. Тобто запалення відбувається як у дизелях, під високим тиском.

Ознаки виникнення детонації

Існує ряд ознак, якими побічно можна визначити, що у ДВС конкретного автомобіля відбувається детонація. Відразу варто зазначити, що деякі з них можуть вказувати на інші поломки в автомобілі, проте все ж таки варто і перевірити наявність детонування в моторі. Отже, до ознак належить:

• Поява металевого звуку з ДВЗ при його роботі. Особливо це актуально, коли мотор працює під навантаженням та/або на високих оборотах. Звук дуже схожий на той, який відбувається, коли ударяються одна об одну дві металеві конструкції. Звук цей якраз і викликаний вибуховою хвилею.
• Падіння потужності ДВЗ. Зазвичай при цьому ДВЗ працює не стабільно, може глухнути при роботі на неодружених оборотах (актуально для карбюраторних машин), довго набирає обертів, у автомобіля падають її динамічні характеристики (не розганяється, особливо якщо машина завантажена).

Діагностичний сканер Rokodil ScanX для підключення до ЕБУ авто

Відразу варто навести ознаки виходу з ладу датчика детонації. Як і в попередньому списку, ознаки можуть вказувати і на інші поломки, але в інжекторних машин краще перевірити помилку за допомогою електронного сканера (зручніше зробити це мультимарочним сканером Rokodil ScanX який сумісний з усіма авто з 1993 р.в. і дозволяє підключитися до смартфону на iOS та Android через Bluetooth). Такий пристрій дасть змогу бачити показники датчика детонації та інших у режимі реального часу.

Отже, ознаки виходу з ладу датчика детонації:

• нестабільна робота ДВЗ на неодружених оборотах;
• падіння потужності мотора та в цілому динамічних характеристик автомобіля (слабко розганяється, не тягне);
• підвищена витрата пального;
• утруднений пуск ДВЗ, за низьких температур це особливо помітно.

Загалом же, ознаки ідентичні тим, що виникають при пізньому запаленні.

Наслідки детонування

Як зазначалося вище, наслідки детонації в ДВЗ автомобіля дуже серйозні, і в жодному разі не можна затягувати виконання ремонтних робіт, адже чим довше їздити з цим явищем — тим більшим руйнуванням піддається ДВЗ та його окремі елементи. Так, до наслідків детонування належить:

• Згоряння прокладки ГБЦ. Матеріал, з якого вона виконана (навіть найсучасніші), не розрахований на роботу в умовах підвищеної температури та підвищеного тиску, що виникають у процесі детонування. Тому вона дуже швидко вийде з ладу. А пробита прокладка ГБЦ спричинить інші неприємності.
• Прискорене зношування елементів циліндропоршневої групи. Це стосується всіх його елементів. І якщо ДВС вже не новий або на ньому давно не проводили капітальний ремонт, то це може дуже погано скінчитися, аж до повного виходу з ладу.
• Проби головки блоку циліндрів. Це випадок один із найскладніших і найнебезпечніших, але якщо довго їздити з детонацією, то його реалізація цілком можлива.

Згоріла прокладка ГБЦ

Пошкодження та руйнування поршня

• Прогорання поршня/поршнів. зокрема, його дна, нижньої частини. При цьому найчастіше його ремонт неможливий і його потрібно буде міняти повністю.
• Руйнування перемичок між кільцями. Під впливом високих температури та тиску вони можуть зруйнуватися одними з перших серед інших деталей ДВС.

Проби головки блоку циліндрів

Підгоряння поршня

• Вигин шатуна. Тут аналогічно, за умов вибуху його корпус може змінити свою форму.
• Підгоряння тарілок клапанів. Цей процес відбувається дуже швидко і має неприємні наслідки.

Наслідки детонації

Прогар поршнів

Як видно зі списку, наслідки процесу детонації найсерйозніші, тому не можна допускати роботи ДВЗ в її умовах, відповідно, ремонт потрібно зробити якнайшвидше.

Як прибрати детонацію та методи профілактики

Вибір методу усунення детонації залежить від причини, що викликала цей процес. У деяких випадках для того, щоб її позбудеться доводиться зробити два і більше дій. Загалом методами боротьби з детонуванням є:

• Використання пального з параметрами, рекомендованими автовиробником. зокрема, це стосується октанового числа (не можна занижувати його). необхідно заправлятися на перевірених заправках і не заливати в бак всякий сурогат. До речі, навіть деякі високооктанові бензини мають у своєму складі газ (пропан чи інший), який недобросовісні виробники закачують до нього. Це підвищує його октанове число, проте ненадовго, тому намагайтеся лити якісне пальне у бак свого автомобіля.
• Встановити пізніше запалення. За статистикою, саме проблеми із запаленням найчастіше є причиною виникнення детонації.
• зробити розкоксування, почистити ДВС, тобто, здійснити об'єм камери згоряння нормальним, без нагару та бруду. Це цілком можна робити самостійно в гаражних умовах, з використанням спеціальних засобів для розкоксування.
• провести ревізію системи охолодження ДВЗ. зокрема, перевірити стан радіатора, патрубків, повітряного фільтра (при необхідності замінити його). також не забудьте перевірити рівень антифризу та його стан (якщо він давно не змінювався, то краще поміняйте).
• У дизелів потрібно коректно виставити кут випередження упорскування пального.
• коректно експлуатувати машину, не їздити на високих передачах із малою швидкістю, не перепрошувати ЕБУ з метою економії пального.

Як профілактичні заходи можна порадити стежити за станом ДВЗ, періодично чистити його, вчасно міняти масло, виконувати розкоксування, не допускати перегріву. Аналогічно підтримувати у справному стані систему охолодження та її елементи, вчасно змінюйте фільтр і антифриз. також одна хитрість полягає в тому, що періодично потрібно давати ДВС попрацювати на підвищених оборотах (але без фанатизму!), Виробляти це потрібно на нейтральній передачі. При цьому з ДВЗ під впливом високої температури та навантаження вилітають різні елементи бруду та сміття, тобто він очищається.

Детонація зазвичай відбувається на гарячому ДВЗ. Крім того, вона більш вірогідна на двигунах, які експлуатуються при мінімальних навантаженнях. Це пов'язано з тим, що у них на поршнях і стінках циліндрів знаходиться багато нагару з усіма наслідками, що випливають. І зазвичай ДВЗ детонує на низьких оборотах. Тому намагайтеся експлуатувати двигун на середніх оборотах і з середніми ж навантаженнями.

Окремо варто згадати про датчик детонації. Принцип його роботи заснований на використанні п'єзоелемента, який переводить механічний вплив на нього електричний струм. Тому перевірити його роботу досить просто.

перший метод - За допомогою мультиметра, що працює в режимі вимірювання електричного опору. Для цього потрібно від'єднати фішку від датчика і замість неї підключити щупи мультиметра. На екрані приладу буде видно значення опору (у цьому випадку саме значення не важливо). далі за допомогою гайкового ключа або іншого важкого предмета вдарити по болту кріплення ДД (проте дотримуйтесь при цьому обережності, не перестарайтеся!). Якщо датчик справний, він сприйме удар як детонацію і змінить свій опір, про що можна буде судити за показаннями приладу. Через пару секунд значення опору повинне повернутися у вихідне положення. Якщо цього не сталося, датчик несправний.

другий метод перевірки простіше. Для цього потрібно запустити ДВЗ і встановити його обороти десь на рівні 2000 об/хв. Відкрити капот і за допомогою того ж ключа або невеликого молотка вдарити на кріплення датчика. Справний датчик має сприйняти це як детонацію та повідомити про це ЕБУ. Блок управління після цього дасть команду зниження оборотів ДВС, що можна буде почути на слух. Аналогічно, якщо цього не сталося, датчик несправний. Цей вузол ремонту не підлягає, і його потрібно тільки міняти цілком, благо варто його недорого. Зверніть увагу, що при встановленні нового датчика на його посадкове місце потрібно забезпечити хороший контакт між датчиком і його системою. В іншому випадку він некоректно працюватиме.