W procesie działania silnika spalinowego, jak wynika z nazwy, paliwo jest zapalane i spala się. Nie jest to jednak proces chaotyczny, lecz precyzyjnie kontrolowany. A kiedy idzie na manowce, silnik wydaje obce dźwięki. Najważniejszym z nich jest metaliczne “dzwonienie” charakterystyczne dla detonacji. Podpowiadamy, czym jest detonacja w silniku samochodowym i dlaczego nie należy jej ignorować.
Co to jest detonacja w silniku samochodowym
W silniku spalinowym zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze następuje w ściśle określonym momencie, gdy w komorze spalania znajduje się niezbędna porcja powietrza, dodawana jest odpowiednia ilość paliwa, tłok spręża powstałą mieszankę i uruchamiana jest świeca zapłonowa.
Dalej mieszanka spala się – front spalania rozprzestrzenia się od elektrody świecy zapłonowej równomiernie we wszystkich kierunkach z prędkością poddźwiękową. Dzięki temu temperatura i ciśnienie w komorze spalania wzrastają stosunkowo płynnie i bez nagłych skoków. Jest to normalny tryb pracy silnika, w którym może on działać przez bardzo długi czas.
Ale czasami w silniku występuje detonacja, ale co to jest – nie wszyscy właściciele samochodów rozumieją. W rzeczywistości detonacja benzyny nie jest spalaniem, ale jej eksplozją, niemal natychmiastową. W rezultacie powstaje fala, skok ciśnienia, rozprzestrzeniający się przez komorę spalania z prędkością naddźwiękową. Odbijając się od ścian, powoduje metaliczny dźwięk, o którym mówi się: “palce stukają”. Choć w rzeczywistości palce tłoka nie mają bezpośredniego związku z tym, co się dzieje.
Sprawność silnika gwałtownie spada, podczas gdy obciążenia, wręcz przeciwnie, rosną. Podobnie jak temperatura części otaczających komorę spalania. W przypadku dość ekstremalnej detonacji silnik może ulec awarii już po kilku minutach takiej pracy.
Nowoczesne silniki są w stanie samodzielnie walczyć z detonacją. W tym celu stosowane są specjalne czujniki, które instalowane są na bloku cylindrów. Ze względu na swoją zasadę działania są one zbliżone do mikrofonów, to znaczy słyszą samo “pukanie palcem” i odczuwają wibracje spowodowane detonacją.
Czujnik (lub czujniki) przesyłają polecenia do elektronicznej jednostki sterującej silnika, a ta koryguje kąt wyprzedzenia zapłonu w celu wyeliminowania detonacji. Optymalny kąt wyprzedzenia zapłonu jest wybierany na podstawie liczby oktanowej stosowanego paliwa, aktualnego obciążenia silnika i warunków, w których występuje detonacja.
Ważne jest, aby nie mylić detonacji z dwoma innymi zjawiskami. Pierwszym z nich jest tak zwany zapłon caliche, który pojawia się, gdy silnik pracuje przez długi czas w upale, przy dużym obciążeniu i na benzynie niskiej jakości. W takim przypadku żarzące się elementy w komorze spalania powodują samoistny zapłon paliwa bez iskry – z reguły najgorętsza jest elektroda samej świecy. Problem ten można rozwiązać, instalując bardziej odpowiednie “zimne” świece o wysokim numerze kalibru. Jednak przy silnej detonacji cała komora spalania nagrzewa się – a zapłon kaloryczny może trwać nawet po ustaniu spalania wybuchowego.
Drugi to “dithering” charakterystyczny dla silników gaźnikowych. Jest to nazwa samozapłonu paliwa po wyłączeniu zapłonu przy niskiej prędkości obrotowej wału korbowego. W tym momencie powietrze prawie przestaje dostawać się do komory spalania, temperatura w niej wzrasta – a to ponownie prowokuje zapłon kaliche. Ale tutaj trwa to tylko 2-3 sekundy, więc nie powoduje krytycznych uszkodzeń.
Jak rozpoznać detonację silnika
Najbardziej oczywistym objawem wskazującym na pojawienie się detonacji jest charakterystyczne metaliczne stukanie spod maski, dość dzwoniące i często powtarzające się. Dźwięk detonacji silnika trudno pomylić z innymi: wyobraź sobie, że ktoś uderza w blok cylindrów metalowym przedmiotem. W rzeczywistości tak właśnie objawia się fala uderzeniowa, która powstaje w komorze spalania i jest przenoszona na jej ścianki, a te już “zgłaszają” problem na zewnątrz. Często spalaniu stukowemu towarzyszą wzmożone wibracje, są one również przypisywane do charakterystycznych objawów detonacji silnika. Jednak w nowoczesnych samochodach detonacja może być dość trudna do odróżnienia od kabiny: izolacja akustyczna kabiny i samego silnika stała się lepsza. Trzeba więc słuchać. Przez muzykę z zestawu stereo “stukanie palcami” może nie przenikać.
Warto zwrócić uwagę na problemy z rozruchem silnika, zwiększone zużycie paliwa i spadek mocy, co z kolei może objawiać się brakiem trakcji pod obciążeniem i ogólnym pogorszeniem dynamiki przyspieszania. Oczywistym jest, że takie zjawiska mogą wskazywać na inne usterki silnika, ale jeśli temu wszystkiemu towarzyszy metaliczny brzęk spod maski, to problem jest oczywisty.
Czym grozi detonacja silnika
Kiedy silnik detonuje, obciążenia mechaniczne i termiczne rosną jednocześnie i działają na prawie wszystkie części. Jako pierwsze uderzane są tłoki – dosłownie kruszą się od skoków ciśnienia i wyłamują przegrody pierścieni tłokowych. Jednocześnie cierpią zawory, których płytki nie są w stanie wytrzymać wysokiej temperatury. Uszczelka głowicy cylindrów przepala się, tuleje korbowodów szybko się zużywają, a w szczególnie zaniedbanych przypadkach nawet blok cylindrów lub głowica cylindrów mogą wymagać naprawy.
W tym trybie wystarczy kilka minut pracy jednostki napędowej, aby zapewnić jej awarię, a właścicielowi samochodu – kosztowne naprawy. Nowoczesne silniki wykonane z lekkich stopów są szczególnie narażone na detonację, ponieważ nie są w stanie wytrzymać ciśnień i temperatur kilkukrotnie przekraczających normy. Może się nawet zdarzyć, że z powodu kalibru zapłonu mechanizm korbowy obraca się w kierunku przeciwnym do roboczego – a silnik na pewno będzie musiał zostać naprawiony.
Główne przyczyny detonacji
Nie ma tak wielu przyczyn detonacji, więc można zrozumieć bez pomocy specjalistów, co powoduje detonację w silniku samochodu. Oto główne opcje.
Paliwo o nieodpowiedniej liczbie oktanowej
Najczęstsza przyczyna detonacji silnika spalinowego. Każdy silnik jest zaprojektowany dla określonego rodzaju paliwa, biorąc pod uwagę parametry, które określa stopień sprężania. Dlatego minimalna dopuszczalna liczba oktanowa benzyny, która jest odpowiednia do tankowania, jest koniecznie wskazana na pokrywie klapy zbiornika paliwa. Jeśli do zbiornika zostanie wlane nieodpowiednie lub niespełniające norm paliwo, po prostu nie będzie ono w stanie prawidłowo spalić się przy kompresji mieszanki paliwowej nieodłącznie związanej z konstrukcją silnika. W nowoczesnych samochodach elektronika jest w stanie dostosować silnik do takiej benzyny, ale tylko w pewnych granicach. Jednocześnie jego moc nadal będzie spadać, a temperatura silnika nieznacznie wzrośnie. Zazwyczaj taka detonacja objawia się po tankowaniu.
Problemy z zapłonem
Detonacja może być również wywołana przez nieprawidłowe ustawienia zapłonu. Zbyt duży kąt wyprzedzenia zapłonu spowoduje, że iskra pojawi się zanim tłok znajdzie się w górnym martwym punkcie, co oznacza, że zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej nastąpi zanim zostanie ona rozprowadzona w komorze spalania. Podobne problemy wystąpią w przypadku zamontowania niewłaściwych świec zapłonowych.
Nieprawidłowy skład mieszanki paliwowej
Detonacja na biegu jałowym zwykle nie występuje: obciążenia są zbyt niskie. Częściej detonacja silnika jest odczuwalna podczas przyspieszania, gdy stosunek paliwa do powietrza w cylindrach jest szczególnie krytyczny. Zbyt uboga mieszanka (dużo powietrza, mało benzyny) zwiększa temperaturę spalin, a w rzeczywistości także komory spalania. Powoduje to wybuchowe spalanie.
Innym źródłem problemów może być przedostanie się zbyt dużej ilości oleju silnikowego do komory spalania, co zmniejsza odporność mieszanki paliwowo-powietrznej na detonację.
Zanieczyszczenie cylindrów
Osady nagromadzone w cylindrach silnika powodują detonację. Po pierwsze, osady na wewnętrznej powierzchni komory spalania zmniejszają jej objętość, a tym samym zwiększają stopień sprężania. Dlatego nawet paliwo o odpowiedniej liczbie oktanowej zapala się nieprawidłowo. Po drugie, osady pogarszają chłodzenie cylindra, a w trakcie pracy silnika stają się tak gorące, że zapalają mieszankę paliwową, zanim zostanie ona zapalona przez iskrę świecy zapłonowej. Jeśli masz do czynienia z zapłonem świecy żarowej, prawdopodobnie jest to również spowodowane zanieczyszczeniem.
Awaria układu chłodzenia
Gdy detonacja pojawia się przy przyspieszaniu, jest to pewna oznaka problemów z układem chłodzenia silnika. Silnik przegrzewa się, komora spalania nagrzewa się, a mieszanka paliwowo-powietrzna spala się w nieprzewidywalny sposób. Przyczyn detonacji silnika pod obciążeniem należy szukać w układzie chłodzenia.
Jak wyeliminować detonację silnika
Każda przyczyna detonacji silnika wymaga własnego rozwiązania, ale generalnie mówimy o nie najbardziej skomplikowanych i dość oczywistych sposobach na wyeliminowanie problemów.
Jakość paliwa
W sytuacji, gdy detonację wywołuje benzyna o niskiej liczbie oktanowej, dość łatwo jest wybierać sprawdzone stacje benzynowe, które gwarantują paliwo wysokiej jakości. W przypadku zatankowania paliwa niespełniającego norm i braku możliwości spuszczenia go ze zbiornika, można zastosować dodatek z korektorem oktanowym, który pozwoli dotrzeć do źródła benzyny dobrej jakości przy minimalnych stratach. Co najmniej warto rozcieńczyć paliwo w zbiorniku benzyną o najwyższej możliwej liczbie oktanowej.
Fabryczne ustawienia zapłonu i odpowiednie świece
W tym przypadku można zalecić tylko jedno: udać się do serwisu w celu sprawdzenia kąta zapłonu i w razie potrzeby przywrócić go do ustawień fabrycznych. To samo dotyczy świec: upewnij się, że są w dobrym stanie i spełniają wymagania producenta samochodu, a jeśli nie, wymień je na odpowiednie.
Regularne obciążenie silnika
Radzimy nie jeździć wyłącznie na niskich obrotach i nie bać się od czasu do czasu rozpędzić silnik do wysokich obrotów. Przy takich prędkościach nagar nagromadzony podczas przepychanek w korkach nagrzewa się i wypala – w ten sposób silnik skutecznie się oczyszcza. W przypadku podejrzenia masywnych osadów wewnątrz, można zastosować procedurę krakingu.
Sprawdzenie poziomu płynu chłodzącego i sprawności układu
Jeśli detonacja została sprowokowana przegrzaniem silnika, pierwszą rzeczą do zrobienia jest sprawdzenie poziomu płynu chłodzącego. Jeśli jego poziom jest w normie, należy upewnić się, że termostat i wentylator działają prawidłowo, przepłukać chłodnicę. Zwykle to wystarcza.
Krótkie informacje
- Detonacja to proces wybuchowego zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania silnika.
- Detonacja silnika objawia się przede wszystkim charakterystycznym metalicznym “dzwonieniem”.
- Detonacja silnika jest obarczona jego awariami z powodu zwiększonych obciążeń mechanicznych i termicznych.
- Główne przyczyny detonacji silnika to nieodpowiednie (niskiej jakości lub niezgodne z wymaganiami producenta) paliwo, nieprawidłowe ustawienia układu zapłonowego, wewnętrzne zanieczyszczenie cylindrów, awarie układu chłodzenia.
0 Comments