Детонация двигателя – причины возникновения, способы устранения

Современные автомобили оснащаются четырехтактными бензиновыми и дизельными моторами, которые были разработаны еще в конце 19-го столетия, несмотря на значительный прогресс в автомобилестроении, они с того времени не претерпели принципиальных изменений. Основным недостатком силовых установок считается низкий коэффициент полезного действия, и, конечно же, немало неприятностей доставляет детонация двигателя. Детонационный процесс представляет собой самопроизвольное воспламенение воздушно-топливной смеси, напоминающее по своему характеру сильный взрыв, к тому же это явление происходит раньше момента, нужного при рабочем цикле. В результате протекания параллельных процессов повышается давление в цилиндре, внутри камеры сгорания происходит перегрев, появляется металлический стук.

Детонация двигателя причиняет силовому агрегату серьезный вред, из-за нее выходят из строя различные детали: происходит оплавление алюминия, появляются прогары, задиры на юбках поршней, разрушаются поршневые кольца, камеры сгорания. Отчего возникает детонация, как с ней бороться и предотвратить преждевременный выход из строя двигатели внутреннего сгорания – основная тема нашей статьи, и в ней мы постараемся ответить на эти вопросы.

Причины возникновения детонационного процесса

Детонация может возникать как на горячем, так и на холодном двигателе, проявляться на большой нагрузке, при резком ускорении, реже на холостых оборотах, но достаточно часто после выключения зажигания. Взрывное сгорание топлива в цилиндрах происходит по различным причинам, которые сразу все сложно и перечислить, но стоит рассмотреть основные из них, и это:

• некачественное или несоответствующее октановому числу топливо, например, автомобиль заправлен девяносто вторым бензином вместо Аи-95;
• образование нагара, за счет него уменьшается объем камер сгорания, увеличивается степень сжатия, в результате снижается теплопроводность, происходит перегрев;
• неправильно подобранные по калильному числу свечи зажигания, также детонирование происходит, если свечи закоксованы, не дают нормальное искрообразование, в целом требуют замены;
• слишком ранний угол зажигания, из-за чего повышается давление в цилиндрах, соответственно, и температура;
• неправильно отрегулированные клапана (зажаты);
• обедненная топливовоздушная смесь, процесс происходит по причине того, что бедный состав сгорает медленно, и догорание уже происходит не от свечи зажигания, а в хаотичном порядке;
• перегрев мотора на холостом ходу;
• некорректная перепрошивка блока управления ДВС.

Также детонировать мотор может в силу особенностей конструкции (характерные для конкретной модели ДВС неисправности), в результате неграмотно проведенного ремонта. Допустим, во время выполнения ремонтных работ мастер решил отфрезеровать поверхность головки блока, тем самым уменьшив камеры сгорания, в итоге октановое число бензина перестало соответствовать новой, уже увеличенной степени сжатия.

Значение датчика детонации в электронной системе двигателя

На карбюраторных ДВС практически не было никакой электроники, поэтому с детонационными процессами бороться было сложно, а корректировка угла зажигания производилась вручную. Датчики детонации стали применяться с появлением инжекторов, позднее ДД появились и на дизелях, оснащенных электронным управлением. Принцип работы этого устройства заключается в том, что оно, контролируя уровень взрывного воспламенения, передает соответствующий сигнал на электронный блок управления, и ЭБУ, согласно полученным данным, корректирует автоматически угол зажигания, делая его гораздо позднее.

Даже если происходит сильная детонация, гибкая корректировка позволяет максимально смягчить детонационный стук, свести его практически на «нет». Правда, при этом теряется и динамика, машина при разгоне начинает «тупить», но глобального разрушения поршневой группы, цилиндров и камер сгорания не происходит. ДД практически всегда размещается на блоке цилиндров ДВС, в точке самого высокого нагрева, представляет собой пьезоэлектрический элемент, улавливающий все шумы и стуки, преобразуя механическую энергию в электрический сигнал.

Детонирование при разгоне

Теперь нужно рассмотреть, как определить детонацию на двигателе, признаки ее проявления. При возникновении этого процесса происходит хаотичный звонкий металлический стук, отсюда и возникло распространенное среди автомобилистов выражение «стучат пальцы» (имеются в виду поршневые пальцы, другой устойчивый оборот – «звон клапанов»). При разгоне машины стук может быть отчетливо заметен при резком нажимании на педаль газа, и чем больше нагрузка, тем отчетливее прослушивается детонирование мотора. Причин, почему появляется цокот в движке при увеличении нагрузки, в целом на практике не так и много, и основные из них:

• заправка автомобиля низкооктановым бензином или низкокачественным топливом;
• отложение в камерах сгорания большого количества нагара (нередко в результате повышенного расхода масла на днищах поршней образуется кокс);
• перегрев, здесь много разных факторов, влияющих на повышенную температуру ДВС;
• некорректная система ЭБУ, в основном связанная со сбоями в программе, ошибками при перепрошивке.

Также звук детонации появляется, если выходит из строя ДД, в этом случае уже не происходит корректировка зажигания при резком ускорении. Настройка электронного блока может быть неверной, допустим, перепрошивка выполнялась в холодное время года без учета температурных перепадов погоды, поэтому в жару возможность появления детонации на прогретом двигателе вполне вероятна.

Детонация мотора при выключении

Часто водители и собственники машин путают появление детонации на холодном двигателе с вибрацией или неустойчивой работой ДВС, все-таки взрывное воспламенение топливовоздушной смеси в основном происходит из-за чрезмерного давления в цилиндрах при повышенной температуре, а с подтраиванием мотора это не всегда связано. Причиной неустойчивой работы движка, особенно на холостом ходу, может быть:

• оборванные подушки двигателя или КПП;
• неисправность датчиков расхода воздуха или регулятора холостого хода;
• неотрегулированные (зажатые) клапана;
• обедненная смесь;
• пропуск искры на свечах зажигания;
• пробивающие высоковольтные провода;
• неисправный модуль зажигания.

Еще достаточно распространенное явление – детонирование мотора после выключения зажигания, проявляется это следующим образом:

• воспламенения топлива искрой не происходит, но коленчатый вал продолжает вращаться рывками с разной частотой;
• продолжительность такого цикла может быть от 2-3 до 20-30 секунд;
• коленвал может почти совсем остановиться, но затем не исключено повторение хаотичного вращения.

Самодетонация происходит из-за очень сильного перегрева двигателя, она наиболее характерна для карбюраторных ДВС, еще подобное явление имеет название «дизелинг». На инжекторах процесс такого рода возникает значительно реже, преимущественно по причине отказа ДД, в жаркую погоду, при запуске двигателя на холодную детонация не проистекает, слишком мала температура внутри цилиндров. Еще причины дизелинга – повышенное нагарообразование в цилиндрах, установка свечей с низким калильным числом на высокофорсированный мотор. Поэтому для устранения такого дефекта в некоторых ситуациях достаточно просто поменять свечи, подборку деталей рекомендуется выполнять в соответствии с рекомендациями изготовителей, для этого разработаны специальные таблицы подбора.

Детонация газовых и дизельных двигателей

Есть убеждение, что процесса детонирования у моторов, работающих на пропан-бутане или метане, не бывает, но это совершенно ошибочное мнение. Достаточно часто на машинах, где используется в качестве топлива газ, возникает дизелинг, преимущественно явление происходит из-за следующих факторов:

• не отрегулирован газовый редуктор (бедная смесь);
• стоит позднее зажигание;
• образовался кокс в камерах сгорания;
• установлены свечи с низким калильным числом.

Чаще всего детонация здесь проявляется при глушении двигателя на газу, причем, на бензине нередко она вовсе отсутствует. Если на бензиновом топливе детонирования нет, а на газу есть, скорее всего, нужно разбираться с настройкой ГБО, также в значительной степени влияет на работу газового ДВС свечи, потому что для воспламенения газового топлива требуется более мощная искра.

Детонация дизельного двигателя в привычном понимании отсутствует: в дизелях топливовоздушная смесь не воспламеняется от искры, энергия преобразуется в движение, а не в тепло, значит, и температура внутри цилиндров меньше. Но дизельный ДВС может «жестко» работать из-за неверно выставленного угла впрыска топлива, плохого сгорания солярки, объединенной смеси, такая работа похожа на детонирование. На современных авто датчик детонации устанавливается на дизелях с электронным топливным насосом высокого давления, он корректирует угол впрыска, и при отказе ДД или обрыве в проводах мотор начинает работать со стуком, увеличиваются обороты.

Как устранить детонацию на бензиновом моторе

Чтобы не возникала детонация на бензиновом ДВС, следует придерживаться следующих правил:

• заливать в топливный бак бензин, рекомендованный заводом изготовителем, заправляться на проверенных заправках;
• не допускать перегрева двигателя, следить за температурой в охлаждающей системе по датчику на панели приборов;
• при увеличенном расходе масла производить ремонт поршневой группы, если расход относительно небольшой, как вариант можно попробовать произвести раскоксовку двигателя;
• устанавливать свечи с соответствующим калильным числом.

Если на приборном щитке загорается лампа диагностики Check Engine, и при этом движок детонирует, необходимо провести компьютерную диагностику. Наиболее частые ошибки, связанные с неисправностью ДД или его цепи:

• Р0327 – слабый сигнал;
• Р0328 – высокий уровень сигнала;
• Р0325 и Р0326 – повреждение электроцепи ДД.

Как устранить «стук пальцев» в жаркую погоду, вопрос волнует многих водителей, особенно, если при обычной температуре окружающей среды детонирования не возникает. Пожалуй, самое разумное решение в этом случае – заправка автомобиля топливом с более высоким октановым числом, ведь если заливать в бак вместо Аи-92 бензин Аи-95, хуже от этого точно не будет, зато детонационные стуки пропадут. Многое зависит от качества топлива, поэтому лучше заправляться на АЗС с хорошей репутацией.

Способы проверки исправности датчика детонации

Диагностику датчика можно произвести различными способами, в том числе, не имея специального диагностического сканера, наиболее простой вариант – снять деталь с двигателя, выполнить ее визуальный осмотр. На ДД не должно быть видимых следов прогара, трещин, сколов, окислившихся контактов, также обрыва подходящих проводов. Достаточно часто здесь встречается плохое соединение в штекере, поэтому на это следует обратить больше внимания. Датчики детонации бывают нескольких видов, наиболее распространенный из них – широкополосный, это деталь в виде толстой шайбы с отводом под контакты, и такой же тип, но с проводами в изоляции, в некоторых случаях ДД можно проверить на месте, без снятия элемента с ДВС.

Первый вариант проверки датчика:

• снимаем керамический элемент с движка;
• к контактам 1 и 2 подсоединяем мультиметр, выставляем на приборе предел 200 мВ;
• ударяем по датчику, или сдавливаем его, через 1-3 секунды мультиметр должен менять показания, если прибор не реагирует, проверяемая деталь, возможно, неисправна;

Однако у этого способа есть недостаток, так как не все датчики «прозваниваются» с помощью постукивания на вольтметре, в некоторых случаях (зависит от конкретной модели авто) уловить импульс можно только с помощью осциллографа. Еще минус – не до каждого элемента на машине легко добраться, чтобы произвести демонтаж детали, приходится много затрачивать времени, производить разборку.

Другой метод достаточно простой и эффективный, тем более что снимать ДД и замерять параметры не нужно:

• запускаем мотор, выставляем дроссельной заслонкой 1500-2000 об/мин (можно это делать с помощником, другой вариант – проложить какой-либо предмет между дросселем и регулировочным винтом);
• берем в руки гаечный ключ, во время работы ДВС стучим им по датчику детонации;
• если ДД работает исправно, при постукивании будет происходить заметное снижение оборотов.

При установке датчика нужно хорошо очистить его металлическую плоскость, также поверхность блока цилиндров для обеспечения надежного контакта, крепить лучше не болтом, а сажать на шпильку. Не помешает все металлические части обработать WD-40 или другим подобным составом, усилие затяжки гайки – 15-20 Н·м, перетягивать нельзя, иначе не исключена возможность срыва резьбы.

Еще способы проверки ДД – замеры сопротивления или емкости на контактах, для иномарок нормальным сопротивлением считается 500-600 кОм, емкость должна находиться в пределах 800-1500 pF. Сопротивление так же, как и напряжение, меняется при постукивании, при исправном датчике оно увеличивается до 800-1300 кОм.