ДЕТОНАЦИЯПАМЯТКА АРТИЛЛЕРИСТУПришедшее из латыни красивое слово «детонация» (по-нашему взрыв) охватывает множество явлений, без которых человечество и сегодня помаленьку воевало бы разве что холодным оружием. А мы, просвещенные, вон как продвинулись... Любой взрыв, даже мирный, в основе своей разрушительный процесс. Едва появились двигатели внутреннего сгорания, инженеры тут же столкнулись с печальным фактом: в некоторых случаях вместо обычного сгорания в цилиндрах происходят аномальные явления: он работает с резкими, высокого тона металлическими стуками, теряет мощность, перегревается. Такое отклонение от нормы назвали детонацией - ниже вы убедитесь, что неспроста.ше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки, - это называют опережением зажигания (см. рис. 1). Оно не может быть одинаковым для совершенно различных режимов работы двигателя и должно изменяться в широких пределах. Оптимальный угол опережения зажигания устанавливает автоматика от простейшей механической до современной электронной. А теперь об аномальном процессе детонации. Для острастки начнем с последствий. Они довольно многообразны, но больше всего достается поршням. Примеры - на фото. Механические и тепловые нагрузки, хотя и действуют локально, огромные. Кромки поршней нередко оплавляются, перемычки между кольцами ломаются, достается иИЛЛЮЗИЯМ ВОПРЕКИ Кто не встречал красочных описаний того, как в цилиндре от искры «взрывается» рабочая смесь! Не верьте любителям красного словца - при нормальной работе мотора никаких взрывов нет. Когда сгорание идет «как по писаному» (в учебниках для студентов), давление газов на поршень меняется плавно, мягко - это показано зеленой кривой на рис. 1. Пламя от искры свечи разбегается своеобразным фронтом, постепенно захватывая весь объем камеры сгорания. Скорость движения фронта пламени в современных двигателях при интенсивной турбулизации (завихрении) рабочей смеси - до 50-80 м/с. У спокойного сгорания свои достоинства: оно хорошо поддается расчету, с ним легче оптимизировать передачу энергии газов поршням, шатунам, коленвалу, трансмиссии, исключив перегрузку деталей, нарушение их смазки, быстрый износ, поломку, опасные колебания и т. д. «Жесткость» процесса (отношение скорости нарастания давления к углу поворота коленвала) обычно не выше 1,5-2 бар/градус. На графике (рис. 1) об этом можно судить по наклону кривых к горизонтали. Практически весь заряд в камере сгорания должен сгореть прежде, чем откроется выпускной клапан, а от того, как соотносится этот процесс с углом поворота коленвала, зависят мощность, крутящий момент, экономичность двигателя, поле температур и т. д. Поэтому искра между электродами свечи должна появиться несколько рань188 За рулем 6/2004ВМТколенвалаРис. 1. Характер изменения давления в цилиндре двигателя: 1 - нормальный процесс; 2 - е детонацией; 3 - е уменьшенным («поздним») УОЗ.Рис. 2. Камера сгорания двигателя ВАЗ2103: 1 - зона нормального сгорания; 2 - зона детонации.кольцам. Детонация повреждает и другие детали: поршневые пальцы, шатунные вкладыши и т. д. Одна из причин беды - недостаточная детонационная стойкость горючего. Например, бензин АИ-80 (А-76) даже прежним моторам ВАЗа со степенью сжатия всего 8,5 противопоказан. Вы это, конечно, знаете - и на АЗС зальете АИ-92. Для моторов с еще большей степенью сжатия (9,8-10,5) нужен АИ-95. Но кто гарантирует, что вас не надули? Порой в бензобак попадает тот еще коктейль! Как мы уже отметили, смесь, воспламенившись от искры, сгорает не мгновенно. Фронт пламени постепенно приближается к дальнему углу камеры сгорания (зона 2 на рис. 2), и хотя там еще ничего не горит, давление и температура за счет «поджатия» уже сгоревшей частью заряда становятся выше, что ускоряет ход окислительных реакций. Если топливо не обладает достаточной детонационной стойкостью, в сжатой смеси образуются неустойчивые химические соединения, способные самовоспламениться от малейшего дополнительного «толчка». Но концентрация этих соединений по объему зоны 2 неодинакова: в точке, где они наименее устойчивы, происходит первый локальный взрыв, вокруг которого с огромной скоростью (до 2500 м/с) разбежится ударная волна, скачком поднимающая давление и температуру. Пробегая через другие части заряда, близкие к самовоспламенению, ударная волна легко «поджигает» их, рождая новые волны. За фронтом каждой ударной волны, как за локомотивом, движется детонационная волна, но процесс сгорания не мгновенен, после прохождения волн смесь какое-то время догорает. Тем не менее скорость детонационного сгорания в десятки раз больше обычного (его часто так и называют - «быстрым»). Кстати, «частокол» на красной кривой (см. рис. 1) - это лишь результат реакции датчика давления на ударные волны и отражения их от стенок. Высокие значения давления действуют локально, а среднее эффективное давление в камере меньше, чем при нормальном сгорании. Результат примерно такой, как при очень резких ударах ювелирным молоточком по головке блока и поршню - следы останутся, а сдвинуть с места массивные детали трудно. Вот эти стуки ударных волн и слышны при детонации. При работе ДЕТОНАЦИЯможна и на повышенных оборотах! У моторов переднеприводных ВАЗов с высокой степенью сжатия (9,8-10,5) это бывает и при максимальной мощности - в реве мотора не каждый выделит посторонние стуки. Если услышал сбавь нагрузку, мощность. Иначе говоря, поезжай медленней. Следующий фактор - угол опережения зажигания. Уменьшив его, сдвинем максимум давления (синяя кривая на рис. 1) правее, не давая чрезмерно выПоршни, разрушенные детонацией. расти вблизи BMT. Часть мощности пос высокой нагрузкой для некоторых бензины с октановым числом 91 и вытеряем, но побережем двигатель! Электронные системы современных автомодвигателей допускается кратковременше только во вред. билей по сигналу датчика детонации саная (одна-две секунды) детонация. Длими корректируют УОЗ. Естественно, потельная же приводит к такому перегреПОМОГИ МОТОРУ ву поверхностей, образующих камеру Как быть, если после заправки в пути нака исправны. И - в ограниченных предесгорания, что поршень начинает оплавчалась сильная детонация, заменить лах. Так, на ВАЗ-2110 многие сознательляться. Также вследствие перегрева модрянной бензин нечем, а доехать нужно? но используют АИ-92 вместо АИ-95. Но жет начаться самовоспламенение смеВспомним, что еще провоцирует деот опытов с АИ-80 лучше воздержаться. си до появления искры - так называетонацию. Во-первых, увеличенная наА вот прием необычный, проверенмое калильное зажигание, еще больше грузка на двигатель: чем сильнее отный «бывалым» на 1,5-литровом мотоподхлестывающее детонацию. В выкрыт дроссель, тем лучше наполнение ре ВАЗ-21083: сместить зубчатый рехлопных газах вы заметите черно-зелецилиндров, больше масса смеси, сжатой мень относительно шкива распредвала ный дым (вылетают частицы металла) в камере сгорания, выше ее давление и на один зуб в сторону запаздывания га- двигателю конец! В лучшем случае температура. Отсюда повышенный зораспределения. Наполнение цилиндего ждет очень дорогостоящий ремонт. риск детонации. К тому же система пиров ухудшается _и детонации нет. Детонационная стойкость бензина тания устроена так (ЗР, 2004, № 2), что Что еще ей способствует? Конечно, обозначена в его октановом числе. В то при больших нагрузках несколько обоповышенная температура в камере сгоже время вероятность появления детогащает смесь для получения максимума рания. А она зависит от тегаюотвода: нации зависит от конструкции двигатекрутящего момента или мощности - танемного перегрелся мотор - и уже отвеля, так что рекомендации завода-изгокая горит быстрее и жарче, тоже способчает звоном на открытие дросселя. Вытовителя по части применяемого топствуя детонации. вод: пора привести в порядок систему лива игнорировать не стоит. НаприКаждому следует знать об особенноохлаждения. мер, для двигателя ЗМЗ-24-01 («Волга») стях двигателя. Неопытный водитель Вероятность детонации выше, когда со степенью сжатия 6,7 оптимальным «Жигулей» штурмует подъемы «внатяг» на поверхностях, образующих камеру оказывается бензин АИ-80. Но для двии, даже заслышав стуки, не сбавляет сгорания, много нагара; он тоже ухудгателя 24Д со степенью сжатия 8,2 он газ. Это верный способ вызвать сильшает теплоотвод и несколько повышауже неприемлем. Необходим, как миную детонацию и на хорошем бензине: ет степень сжатия. Обычный источник нимум, АИ-92. у нее появляется больше времени для нагара - дешевые масла с высокой Но и обратная замена недопустима! развития. Сделаем наоборот: прикроем зольностью, а порой и бензин туманПри низкой степени сжатия сгорание дроссель, а обороты повысим, перейдя ного происхождения. Надежно избавиться от нагара, не разобрав двигавысокооктанового топлива затягиваетна пониженную передачу. Но это верно, только если исправен тель, трудно - выходит, ездить на высося, это ведет к перегреву выпускных клапанов и даже их обгоранию. Щедцентробежный регулятор распределикокачественном масле и бензине зача• рость здесь неуместна - мотору 24-01 теля зажигания, иначе детонация возстую дешевле!На правах рекламыЗа рулем 6/2004 189