Факторы, влияющие на процесс сгорания в дизеле. Как зажигание влияет на температуру двигателя
К чему приводит детонация двигателя
Процесс, при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом, он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну, созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.
Описание детонации и ее последствий
Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.
Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.
Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет вразнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.
Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:
- Срыв кромок поршней.
- Повреждение стенок цилиндров.
- Разрыв прокладки головки цилиндров.
- Поломка датчика дроссельной заслонки.
При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.
Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную
Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.
При появлении засоров, нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения, необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки, а также фильтров каждой форсунки.
Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.
Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления
Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.
Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.
Детонация мотора после прогрева
Причины детонации прогретого мотора:
- поломан датчик заслонки;
- использование топлива, имеющего низкое октановое число;
- неисправность и засор форсунок.
После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.
Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.
Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.
Влияние качества топлива и свечей зажигания
Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:
- качество свеч зажигания;
- сила сжатия топлива.
Применение неверно подобранных свечей зажигания, может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя, от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.
При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.
Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.
Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.
Устранение детонации мотора
На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:
- Угол опережения зажигания.
- Обеднение топливной смеси.
Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:
- Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
- Замена свечей зажигания.
- Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
- Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
- Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
- Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
- Торможение двигателя для опережения момента зажигания.
Применение метода корректировки положения трамблера используется на короткое время, чтобы добраться до ближайшей автозаправки и сменить топливо на более высокооктановый бензин. После этого трамблер необходимо установить в прежнее положение для обеспечения оптимального значения угла опережения.
Бывают случаи, когда автовладельцы осознанно производят корректировку угла опережения зажигания в сторону увеличения, обедняя горючую смесь. В результате происходит повышение динамических характеристик автомобиля, увеличивается крутящий момент. При проведении данной операции существенно возрастает вероятность появления детонации двигателя.
Устранение или уменьшение детонации двигателя является сложной задачей. Чтобы выявить настоящую причину возникновения взрывов внутри мотора, необходимо тщательно изучить принцип работы силового агрегата и понять, что способствует их появлению.
Признаки появления детонации движка
В результате ударных нагрузок, возникающих при взрывах, появляются характерные звуки в виде звонкого стука, изменяется состав и цвет выхлопных газов, детали двигателя получают серьезные дефекты. Кроме ярких шумовых эффектов, имеются внешние признаки появления детонации:
- кратковременный выход черного дыма из выхлопной трубы;
- уменьшение температуры отработавших газов;
- кратковременная потеря мощности двигателя;
- потеря управления работой двигателя вследствие ее неустойчивости;
- критический перегрев элементов движка.
Элементы, входящие в состав силового агрегата, изготовлены с расчетом на работу при определенных значениях температуры и давления. Ударные нагрузки, возникающие при детонации, превышают все допустимые значения.
Детонационный эффект является наиболее опасным для транспортного средства. Он может возникнуть при неравномерном распределении воздуха и топлива внутри цилиндров, что приводит к внезапным неконтролируемым взрывам.
Для своевременного выявления данного дефекта нужно регулярно контролировать появление посторонних звуков и постукиваний, исходящих со стороны силового агрегата транспортного средства. Именно источники этих звонких сигналов нужно выявить и немедленно убрать причину их возникновения.
Детонация является потенциальной опасностью для движка, поэтому ее нужно постоянно держать под контролем. Она не должна присутствовать при нормальной работе двигателя. Даже небольшой шум в двигателе необходимо постоянно исследовать и убирать причины, вызвавшие его.
avtodvigateli.com
Причины возникновения и последствия детонации двигателя авто
Силовая установка автомобиля работает за счет сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах. Процесс горения должен проходить по определенным условиям, чтобы обеспечить максимальный выход энергии с дальнейшим её преобразованием в механическое действие. Одно из нарушений процесса горения топлива — детонация двигателя.
Содержание статьи
Как проявляется детонация
Возникновение детонации в цилиндрах сопровождается металлическим звоном. При этом сам мотор вибрирует, что передается на кузов, а также запозданием прекращения работы (после отключения зажигания двигатель некоторое время еще работает). Если эти симптомы появились – в цилиндрах двигателя происходит детонационное сгорание.
В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь, которая закачана в цилиндры, предварительно сжимается поршнем, что обеспечивает смесеобразование и повышение температуры, которая сказывается на воспламеняемости. Находящуюся под давлением смесь поджигает искра свечи зажигания. При этом образуется фронт пламени, который распространяется по всему объему от точки воспламенения к краям. Процесс распространения медленный – 20-30 метров в секунду. Сгорание топлива сопровождается возрастанием температуры внутри цилиндра и давления, которое и выступает как энергия, преобразуемая в механическое действие.
Детонационное сгорание – процесс, при котором возрастание давления и температуры приводит к появлению окислительных процессов компонентов смеси, что становится причиной возникновения дополнительного очага воспламенения. В результате фронт пламени распространяется быстрее, чем при нормальном горении (скорость распространения пламени превышает 1500 м/сек). Вместо одного очага (от свечи) становится два (второй – самопроизвольный), при этом фронт пламени каждого из них идет навстречу друг другу.
Видео: ДЕТОНАЦИЯ НАГЛЯДНО
В цилиндре от такого процесса происходит взрыв смеси, а не постепенное распространение пламени. Столкновение двух фронтов пламени приводит к увеличению давления и температуры. А это приводит к усилению ударных нагрузок на цилиндропоршневую группу и кривошипно-шатунный механизм, а из-за температуры перегревается мотор.
Детонационное сгорание и калильное зажигание
Детонационное сгорание и калильное зажигание часто путают между собой. Коротко охарактеризовать их можно так: калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение смеси от сильно разогретых элементов, расположенных в цилиндре. Детонация – самостоятельное поджигание смеси в результате воздействия давления (при сильном сжатии смеси происходят процессы, приводящие к самовоспламенению).
При этом детонация — процесс, который возникает при резкой смене режима работы двигателя и носит кратковременный характер. Она появиться может при резком нажатии на педаль газа. В результате смесь обогащается, но обороты двигателя еще не соответствуют требуемым. Из-за богатого топливом состава смеси возникает детонационное сгорание, но как только мотор выйдет на нужные обороты, детонация исчезает и процесс горения становится нормальным.
Калильное зажигание – следствие детонации. Если по каким-то причинам детонационное сгорание продлится длительное время, высокая температура, появляющаяся при детонации, разогреет элементы в камере сгорания и самовольное возгорание смеси будет происходить уже от них.
Причины возникновения
Причины появления детонации:
- Несоответствие пропорций топливовоздушной смеси. Рабочей считается пропорция воздуха к бензину на уровне 14,7 к 1. Если эта пропорция снизится до 9 к 1, то в топливе при сжатии происходят окислительные процессы, воспламеняющие смесь. Это наблюдается при резком изменении режима работы мотора. Но там детонация кратковременна. Длительный же процесс происходит из-за нарушения работы системы питания автомобиля.
- Несоответствие угла опережения зажигания. Смесь поджигается, пока поршень не пройдет ВМТ. Но при нормальных процессах, пока фронт пламени распространится на весь объем, поршень уже пройдет точку и направится вниз. И в этот момент произойдет повышение давления, которое дополнительно толкает поршень вниз. Если же поджигание смеси происходит постоянно чуть раньше (ранее зажигание), то смесь горит, что сопровождается повышением давления и в дополнение давление создает и поршень, которые еще пока движется вверх. В итоге создаются условия для появления стороннего источника воспламенения.
- Низкая детонационная устойчивость топлива. Этот показатель характеризует октановое число. Чем оно выше, тем больше бензин «сопротивляется» появлению окислительных процессов при воздействии давления. Это зависит от степени сжатия в цилиндрах силовой установки. Для наглядности эту причину рассмотрим так: степень сжатия мотора составляет 12, и в документации указывается, что требуется бензин с октановым числом не ниже, чем 92. Это указывает на то, что только топливо с таким показателем и выше сможет устоять воздействию давления, которое создаётся в цилиндре. Если в такой мотор залить 80-й бензин, то детонационной устойчивости будет недостаточно, чтобы не самовоспламеняться. Примечательно, что не всегда именно бензин «виноват» в детонации. Если в цилиндры попадает масло, то оно понижает октановое число. В результате даже на 95-м бензине двигатель будет детонировать.
- Степень сжатия. Она тоже влияет на вероятность появления детонации. Если она увеличилась, то топливо уже не противостоит воздействию давления. Яркий пример – заливка масла в цилиндры изношенного двигателя перед запуском. Масло повышает давление, что приводит к детонационному воспламенению, и двигатель запускается. Но в таком моторе детонационное сгорание происходит только на начальном этапе – пуске. А вот если степень сжатия повысилась из-за большого количества отложений в цилиндре или попадающего в него масла, то детонация будет постоянной.
Видео: Детонация двигателя и методы устранения в прошивке
Последствия детонации
Воздействия ударных нагрузок и температуры пагубно влияет на элементы ЦПГ, клапанов, свечей.
Ударные нагрузки приводят к:
- интенсивному износу кривошипно-шатунного механизма;
- износу цилиндропоршневой группы;
- разрушению стенок цилиндров и днищ поршней.
Высокая температура оплавляет днище поршня (вплоть до полного прогорания), подгорают седла и кромки клапанных тарелок, оплавляются свечные электроды, повреждается прокладка ГБЦ.
Где искать причину?
- Детонация на всех режимах («виноват» скорее всего некачественный бензин или нарушение угла зажигания). Если мотор «ест» масло, то детонация может происходить и из-за этого.
- Детонирует на холостых оборотах. Проявляется, если двигатель был под нагрузкой, а затем обороты были сброшены. Детонация из-за смены режима может усиливаться неправильным зажиганием, сильной закоксовкой мотора, неправильным смесеобразованием.
- Детонирует после выключения зажигания (в этом случае детонация переросла уже в калильное зажигание. Причина кроется в изменении любых условий – зажигания, степени сжатия, топливе).
При появлении детонации в первую очередь обращаем внимание на качество бензина. Благодаря смене топлива от проблемы избавляемся. Далее уже проверять остальные условия – выставить зажигание, проверить работу топливной системы и т. д.
Если появляется калильное зажигание, то в этом случае помогает раскоксовка мотора.
avtocity365.ru
Факторы, влияющие на процесс сгорания в дизеле.
Свойства топлива. Элементарный и групповой химический состав топлива существенно влияет на продолжительность периода задержки воспламенения. Чем выше его цетановое число, тем короче период задержки и мягче работа двигателя.
На рис. 38 приведены три совмещенные индикаторные диаграммы, полученные при работе дизеля на разных топливах при одинаковом моменте начала впрыска и прочих равных условиях. При работе на парафиновом топливе задержка воспламенения короче, наблюдается более плавное нарастание давления и ниже его максимальное значение, так как большая часть топлива сгорает во втором периоде. Физические характеристики топлива – его вязкость, поверхностное натяжение и испаряемость – также влияют на процесс сгорания. Первые два фактора влияют на мелкость распыливания, а испаряемость – на скорость образования горючей смеси. Использование более легкого топлива
|
Рис. 38.Влияние изменения длительности задержки воспламенения на характер индикаторной диаграммы дизеля в зависимости от цетанового числа топлива. |
Степень сжатия. С увеличением степени сжатия ε повышаются температура и давление воздуха в момент начала впрыска. В результате этого задержки воспламенения сокращаются, снижается скорость нарастания давления, и работа двигателя становится более мягкой. Однако при больших ε вследствие более высоких давлений в цилиндре необходимо увеличивать массу деталей кривошипно-шатунного механизма для повышения прочности, что приводит к возрастанию механических потерь.
Угол опережения впрыска топлива. При большом опережении впрыска задержки воспламенения увеличиваются, так как давление и температура воздуха в момент начала впрыска понижаются. Соответственно резко возрастают значения Pz и dp/φ вследствие накопления в камере сгорания к моменту воспламенения большего количества топлива, а также из-за того, что большая часть топлива сгорает вблизи в. м. т. при V = const. При малых углах опережения впрыска задержки воспламенения уменьшаются, двигатель работает мягче, но его мощность и полнота сгорания падают, так как большая часть топлива сгорает в процессе расширения (в третьем периоде). На рис. 39 приведены совмещенные индикаторные диаграммы, снятые при различных углах опережения
|
Рис. 39. Индикаторная диаграмма дизеля при различных углах φвп |
Качество распыливапия и продолжительность подачи топлива. Мелкость распыливания улучшается с повышением давления впрыска. При мелком распыливании сокращаются задержки воспламенения, но уменьшается дальнобойность топливных струй, что в некоторых случаях может ухудшить распределение топлива в воздушном заряде, а следовательно, и полноту сгорания.
Продолжительность впрыска и закон подачи (характер изменения количества подаваемого топлива по углу φ существенно влияют на протекание рабочего процесса. С уменьшением продолжительности впрыска при одной и той же цикловой подаче задержка воспламенения остается примерно такой же, но скорость нарастания давления увеличивается, так как к моменту воспламенения в цилиндр подается большее количество топлива, в связи с чем возрастают максимальные давления сгорания и значения dp/dφ.
Частота вращения. Изменение частоты вращения коленчатого вала влияет на коэффициент наполнения цилиндра (а следовательно, на давление воздуха в конце сжатия), качество распыливания топлива, интенсивность вихревого движения воздуха и тепловое состояние камеры сгорания.
С увеличением частоты вращения абсолютные длительности задержек воспламенения (в миллисекундах) сокращаются, по относительные длительности (в градусах поворота коленчатого вала) возрастают. Поэтому с повышением частоты вращения обычно приходится несколько увеличивать угол опережения впрыска.
studfiles.net
Какая рабочая температура двигателя оптимальна
На приборной панели двигателя расположено достаточное количество измерительных приборов, которые, так или иначе, несут всегда самую важную информацию для водителя. Одним из таких приборов является датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя. Рабочая температура двигателя – это нормированная величина, которая должна придерживаться определенных рамок. Постараемся разобраться, как она влияет на работу мотора, какая температура является оптимальной и каковы последствия переохлаждения или перегрева двигателя?
Почему важно знать рабочую температуру двигателя?
Все двигатели внутреннего сгорания склонны к перегревам. Это связано с тем, что их работа связана с высоким температурным режимом.
Дело в том, что для того, чтобы опустить поршень в нижнюю мертвую точку, нужна очень большая энергия, которая не может происходить без отдачи большого количества теплоты. Как известно металл – это материал, который очень чувствителен к широкому диапазону температурных изменений. При нагревании металла, происходит его расширение, соответственно в двигателе происходит деформация тех участков, в которых соблюдение точных размеров является залогом успешной работы силовой установки.
Для того, чтобы не нарушать работу мотора предусмотрена система охлаждения, цель которой обеспечить наиболее оптимальную рабочую температуру двигателя, при которой не происходит деформация важных частей.
Оптимальная рабочая температура для инжекторного, карбюраторного и дизельного двигателя
Все водители знают, что рабочая температура карбюраторного и инжекторного двигателя составляет порядка 90 градусов Цельсия. Для дизельного мотора эта величина может варьироваться от 80 до 90 градусов Цельсия.
После запуска двигателя и в процессе дальнейшей эксплуатации автомобиля очень важно все время контролировать рабочую температуру двигателя по датчику. Водитель должен знать, что в процессе работы мотора она должна находиться на строго заданном уровне и не иметь отклонений. Любые отклонения от нормы могут рассказать вам о неисправности какой-либо системы (в основном, охлаждения).
Последствия перегрева и переохлаждения двигателя
Для начала постараемся рассказать о том, чем опасен перегрев мотора. Прежде всего, повышение температуры ведет к интенсивному кипению и испарению охлаждающей жидкости. Как только жидкость полностью выйдет из системы, охлаждение прекратится и тогда температура двигателя станет расти намного быстрее. Перегрев двигателя приводит к изменению свойств металла и к его расширению. Детали начинают деформироваться и менять свои нормальные размеры. Все это приводит к их заклиниванию и, в конечном счете, оживить мотор без дорогостоящего ремонта станет невозможным.
В настоящий момен все автомобили с бензиновым двигателем имеют опасную температуру двигателя, которая составляет 130 градусов Цельсия. При достижении температуры этой отметки как раз и происходит заклинивание двигателя.
Предельно допустимые температуры ограничиваются свойствами охлаждающей жидкости. Если температура кипения воды составляет 100 градусов, то температура кипения тосола может варьироваться от 108 до 138 градусов Цельсия. Поэтому, есть ряд двигателей, которые допустимо эксплуатировать и при 120 градусах.
Видео - Главная дорога - к чему приводит перегрев двигателя
- Переохлаждение
Как бы это странно ни звучало, но переохлаждение двигателя тоже может быть. Речь идет об автомобилях, эксплуатируемых в районах крайнего севера, где минусовая погода является повседневностью. Переохлаждение двигателя происходит, в основном, во время движения автомобиля, когда поток холодного воздуха со стремительной скоростью обдувает радиатор и сам мотор. Прежде всего, очень быстро достигает низкой температуры охлаждающая жидкость, которая со стремительной скоростью остужает мотор даже во время работы при больших нагрузках.
Пониженная температура двигателя может привести к следующим неприятностям:
- Для карбюраторного двигателя – замерзание системы питания двигателя. В этом случае, жиклер, через который должен поступать воздух очень быстро покрывается льдом, и свечи автомобиля попросту заливает. В этом случае, продолжить движение, пока свечи не высохнут - невозможно. Решают такую проблему установкой специальной гофры на воздушном фильтре, которая набирает поток теплого воздуха возле выпускного коллектора двигателя.
- Замерзание охлаждающей жидкости. В основном такая проблема касается автомобилей, эксплуатируемых на воде. Дело в том, что при нормальном режиме работы в холодный период, температура падает до таких значений, что термостат закрывает допуск воды к радиатору. Соответственно, при движении вода в радиаторе замерзает и при выходе двигателя на повышенные нагрузки, даже с открытым термостатом, не циркулирует по радиатору, соответственно двигатель начинает перегреваться. Вот так переохлаждение может привести к перегреву. Чтобы этого не допускать, на решетку радиатора подвешивают перегородку из плотной ткани или жалюзи.
- Переохлаждение может привести к плохой работе системы отопления салона, которая так важна для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека в машине. Так как охлаждающая жидкость остывает, остывает и воздух, попадающий в салон автомобиля, соответственно, управление автомобилем начинает нести определенный дискомфорт.
Вот так рабочая температура двигателя отвечает за многие процессы, протекаемые в различных системах двигателя внутреннего сгорания. Старайтесь как можно чаще уделять этому параметру повышенное внимание, так как от него зависит жизнь вашего мотора.
vipwash.ru
