Co vede k detonaci motoru – hlavní příčiny a faktory

Detonace je narušení procesu spalování palivové směsi ve spalovací komoře, kdy ke spalování nedochází plynule, ale explozivně. Pokud je proces narušen, tlak prudce vzroste, objeví se rázová vlna, teplota stoupne a objeví se nové zdroje samovznícení směsi

Za normálních podmínek se směs začne vznítit, když je píst mírně pod horní úvratí, časování zážehu je obvykle 2-3 stupně. Záblesk skončí poté, co píst projde TDC. V případě detonace se směs vznítí uprostřed kompresního zdvihu. Píst zažívá silný odpor, v důsledku toho se ztrácí výkon motoru a výrazně se zvyšuje spotřeba.

Detonaci lze rozdělit na přijatelnou a nepřijatelnou. Přípustné, dochází při nízkých rychlostech a netrvá dlouho. Nejčastěji se to děje u malých motorů s relativně vysokým výkonem a točivým momentem. Neplatný, se vyskytuje u motorů s nuceným oběhem při zvýšeném zatížení při vysokých otáčkách po několika sekundách provozu v takových podmínkách utrpí motor vážné poškození.

Jak to jde

Zdravý motor bude klepat, pokud je provozován na palivo, které nemá správné oktanové (benzín) nebo cetanové (nafta) číslo. Pokud je použito správné oktanové nebo cetanové číslo, pak je něco v nepořádku s chodem rozvodu plynu, s nastavením zapalovacího systému, rovnováhou vzduchu a paliva ve směsi vzduch-palivo.

Při správném pracovním cyklu spalovacího motoru se palivo ve válci rovnoměrně rozstřikuje na drobné kapičky, mísí se se vzduchem a postupně hoří, přičemž svou tepelnou energii plynule přenáší na spodek pístu a následně na kliku. Rychlost šíření plamene je v tomto případě 20–30 m/s. Během detonace je téměř 10krát větší a dosahuje nadzvukové rychlosti (přes 1200 m/s). Palivo již nevytváří takovou „měkkou“ vlnu, která tlačí dopředu na spodní část pístu, ale téměř „exploduje“ a vytváří rázovou sílu, která má destruktivní účinek na CPG. Je to jako stisknout prstem tlačítko nebo do něj udeřit kladivem – rozdíl v dopadu je přibližně stejný.

Čím déle budete tento příznak poruchy ignorovat, tím menší je šance, že se vyhnete generální opravě skupiny válec-píst.

Jaká nebezpečná detonace

Motor pracující se silnou detonací při velkém zatížení během okamžiku selže. Poškození je způsobeno mechanickým namáháním a silným přehřátím dílů.

Díly náchylné k poškození:

• Píst je zničen – část, která nemá přímý chladič a je vyrobena ze slitiny s relativně nízkým bodem tání;
• Přepážky mezi pístními kroužky jsou zničeny;
• Desky ventilů mohou prasknout;
• Těsnění hlavy válců může vyhořet;
• Vibrace způsobené detonací mohou vést ke zničení pístních čepů a ojnicových ložisek.

Následky detonace

To má zvláště neblahý vliv na moderní lehké motory vyrobené z hliníkových slitin. Pokud má ale váš motor litinový blok, neznamená to, že motor nic neslibuje.

Obzvláště obtížný případ pro motorkdy se klikový mechanismus otočí a klikový hřídel se začne otáčet v opačném směru. To vede ke zničení součástí motoru.

V okamžiku detonace motoru při otáčkách dosahuje teplota v některých bodech spalovací komory 3500 °C a rychlost nárůstu tlaku několikanásobně převyšuje vypočítanou hodnotu.

Příčiny

Důvody, proč k tomuto jevu dochází, lze rozdělit do tří hlavních skupin, ale všechny možné zvážíme níže v článku.

• oktanové číslo benzínu;
• konstrukční vlastnosti spalovacího motoru;
• provozní podmínky vozidla.

Oktanové číslo

Jednou z nejčastějších příčin detonace motoru je použití benzínu s nízkým číslem, který se pro tento typ spalovacího motoru nedoporučuje. Kupujete záměrně benzín s nižším oktanovým číslem, než je doporučeno výrobcem motoru? To dříve nebo později způsobí detonaci motoru.

Pokud je automobil, jehož pohonná jednotka je navržena pro použití paliva s číslem alespoň 95, naplněn benzínem AI-92, pak lze s vysokou mírou pravděpodobnosti tvrdit, že při vysokém zatížení je palivo ve válcích vybuchne.

Problém však může nastat i v případě, že značka dodrží doporučení výrobce. Vše je o kvalitě benzínu. Bezohlední prodejci často sami zvyšují oktanové číslo přidáním zkapalněného propanu nebo metanu do paliva. Tyto plyny se velmi rychle vypařují a v nádrži zůstávají nízkooktanové benzíny.

V důsledku detonace nízkooktanového paliva se ve spalovací komoře intenzivně tvoří karbonové usazeniny, které zase mohou způsobit jev, jako je doutnavý zápal. V tomto případě motor běží i po vypnutí zapalování. Důvody jeho výskytu spočívají v tom, že směs paliva a vzduchu není zapálena jiskrou, ale horkými elektrodami zapalovací svíčky nebo sazemi.

Benzín má znatelně nižší odolnost proti detonaci ve srovnání s naftou. Oktanové číslo je charakteristika, která odráží odolnost benzinu proti klepání. Čím vyšší číslo, tím větší komprese je povolena bez rizika.

Nesprávně nakonfigurované zapalování

Pokud se porucha objevila po pokusech o nastavení úhlu zapalování v motoru, důvodem je nesprávné nastavení. I mistři se mohou mýlit, tím spíše, že chyba je možná při nekvalifikovaném zásahu.

Totéž lze říci o manipulaci s chudostí směsi vzduchu a paliva. Tato operace často vede k detonaci VAZ, UAZ nebo jiných značek automobilů. Před změnou továrního nastavení si to dvakrát rozmyslete.

Zapalovací svíčky

Pokud vám po výměně svíček začne vybuchovat motor, zkontrolujte, zda ty současné skutečně splňují parametry doporučené výrobcem. Pokud specifikace nevyhovují, nešetřete, nahraďte je těmi, které odpovídají parametrům.

Benzínový motor detonuje v důsledku přehřátí hlavy válců, zejména pokud je „vyprovokován“ zevnitř. K samovznícení benzinu může dojít, když zapalovací svíčky v motoru nesplňují požadované teplotní charakteristiky. „Horší“ zapalovací svíčky mají dlouhý plášť, který stíní centrální elektrodu, což zabraňuje jejímu rychlému ochlazení.

chudá směs vzduchu a paliva

Méně paliva znamená více vzduchu, vyšší teplotu spalování, vyšší sklon k samovznícení od komprese. Ve snaze o efektivitu mohou motoristé záměrně snižovat směs vzduchu a paliva.

To je další důvod, proč dochází k detonaci motoru. Kvůli nedostatečné koncentraci palivových par nemůže jiskra směs zapálit. Během dalšího vstřikovacího cyklu jsou naopak výpary paliva vyšší než obvykle. Nadměrně obohacený se v důsledku stlačení předčasně vznítí.

Proč jinak může dojít k vyčerpání:

• výkon palivového čerpadla se snížil;
• palivový filtr je ucpaný;
• nízký tlak v palivovém potrubí;
• vzduchové kapsy v systému;
• selhání nebo nesprávné hodnoty lambda sondy.

Systém chlazení motoru

Faktem je, že pokud se motor přehřeje, může se zvýšit tlak ve spalovací komoře a to může za vhodných podmínek způsobit detonaci paliva.

Při tomto problému dochází při akceleraci k detonaci motoru. Při zátěži se motor přehřívá, vnitřní prostor spalovacího prostoru se zahřeje na teplotu, kdy se samovolně vznítí benzinové páry.

Vroucí motor znamená, že existuje téměř 100% šance na detonaci, i když je vše v pořádku s palivovým systémem nebo zapalováním.

Konstrukční vlastnosti motorů

Tvar spalovací komory je velmi odlišný od „ideálního“ polokulového. V závislosti na konstrukčním provozním režimu spalovacího motoru může ovlivnit snadnost startování, účinnost, hlučnost, úroveň vibrací a tepelné provozní podmínky. Specifickým příznakem je doutnavé zapálení, ke kterému dochází v důsledku špatného odvádění zplodin hoření. Nahromaděné saze se zahřívají, předčasně zapalují čerstvé části v „rozích“ komory nebo vyvolávají vibrace motoru po vypnutí zapalování.

Mezi designové prvky patří:

• kompresní poměr;
• tvar spalovací komory;
• tvar korunky pístu;
• přítomnost přeplňování;
• umístění zapalovacích svíček.

Snížení vzdálenosti, kterou čelo plamene urazí, pomáhá odolávat detonaci. Pro zkrácení vzdálenosti lze válec vyrobit s menším průměrem a je možné instalovat i další zapalovací svíčku.

Provozní podmínky

Důležitou roli hrají také podmínky, ve kterých je stroj provozován. Při jízdě na vysoký převod při nízké rychlosti může dojít k detonaci. Pokud se tedy pokusíte vyjet horu na čtvrtý rychlostní stupeň rychlostí 30 km/h, okamžitě se zpod kapoty ozve charakteristické kovové klepání.

Majitelé aut, kteří se snaží jakýmkoliv způsobem snížit apetit vozu, se vystavují nebezpečí. Za tímto účelem je elektronická řídicí jednotka „přeflashována“, aby připravila chudší směs, než je nutné. V důsledku toho se dynamika vozu zhoršuje a při zvýšeném zatížení dochází k detonaci.

Metody prevence

• Používejte palivo s parametry doporučenými výrobcem vozu. Zejména se to týká oktanového čísla (nelze ho podceňovat). Je nutné tankovat na osvědčených čerpacích stanicích a netankovat nádrž žádnou surogátní.
• Proveďte odkoksování, vyčistěte motor, to znamená, aby byl objem spalovací komory normální, bez sazí a nečistot.
• Zkontrolujte chladicí systém motoru. Zkontrolujte zejména stav chladiče, potrubí a vzduchového filtru.
• Vznětové motory potřebují správně nastavit úhel předstihu vstřiku.
• Neproplachujte ECU, abyste ušetřili palivo;
• Provozujte vůz správně, nejezděte na vysoké převodové stupně při nízkých rychlostech.

Tabulka definice poruch

znamení	Porucha	důvod	rozhodnutí
Po doplnění paliva se objevila detonace	Směs paliva a vzduchu se samovolně vznítí	Nízká kvalita paliva s nevhodným oktanovým číslem	Vypusťte palivo a propláchněte motor
Detonace ihned po nastartování motoru	Jiskra zapálí směs vzduchu a paliva příliš brzy	Nesprávně nakonfigurované zapalování	Upravte úhel zapalování
Detonace motoru při volnoběhu	chudá směs vzduchu a paliva	Nesprávně nastavený vstřik	Upravte vstřikování
Detonace po vypnutí zapalování	Směs vzduchu a paliva se samovolně vznítí bez jiskry	Usazeniny uhlíku na stěnách válců	Použijte proplach nebo přísadu SGA od Suprotec
Detonace v jakémkoli provozním režimu	Nevhodné nebo vadné zapalovací svíčky	Předčasné zapálení směsi vzduchu a paliva	Vyměňte zapalovací svíčky
Detonace pod zatížením	Přehřívání pohonné jednotky	Porucha chladicího systému motoru	Zkontrolujte provozuschopnost všech součástí chladicího systému
Detonace se objeví během dlouhé cesty	Přehřívání pohonné jednotky	Porucha chladicího systému motoru	Zkontrolujte provozuschopnost všech součástí chladicího systému
Při detonaci je výfuk černý nebo zelený	Hliníkové částice v produktech spalování paliva	Zničení součástí motoru	Kompletní výměna CPG a dalších poškozených dílů