Частенько в разных социальных сетях и форумах слышатся фразы типа «Звенят пальцы» и все такое… Когда я еще плохо разбирался в машинах, эта фраза меня настораживала, но когда я стал немного разбираться, я понял всю абсурдность этого высказывания. Какие пальцы? Где звенят? Как они могут звенеть вообще? В общем, бред…

Металлический звон – это не что иное как детонация. В этой статье я постараюсь углубиться в это явление и рассказать что это такое, или, по крайней мере, как я понимаю это явление. Я буду признателен, если кто-нибудь решит дополнить что-то в комментариях или указать на мои ошибки. Итак, поехали…


Детонация (франц. detoner — взрываться — от лат. detono — гремлю), процесс химического превращения взрывчатого вещества, происходящий в очень тонком слое и распространяющийся со сверхзвуковой скоростью (до 9 км/с). Детонация представляет собой комплекс мощной ударной волны и следующей за ее фронтом зоны химического превращения вещества (детонационная волна). Взято из Википедии.

Для того чтобы понять что такое детонация, надо осознать как работает двигатель. Для примера можно рассмотреть ролик о работе четырехтактного ДВС:

Двигатель называется четырехтактным, потому что у него действительно 4 такта работы:
1. Впуск воздуха (бензо-воздушной смеси);
2. Сжатие смеси, поджигание смеси;
3. Расширение;
4. Выпуск отработавших газов.

Стадия 1
Поршень движется вниз, выпускной клапан закрыт, впускной открыт. За счет движения поршня вниз смесь всасывается в цилиндр. Клапан закрывается.

Стадия 2
Поршень идет вверх к ВМТ (верхняя мертвая точка), сжимая смесь. Так как горение смеси происходит не мгновенно, а со скоростью примерно 20-30 м/с, то поджигать смесь нужно чуть раньше, чем поршень дойдет до ВМТ, чтобы пик давления при сгорании смеси пришелся на положение чуть позже ВМТ (3 стадия). Поэтому поджог смеси осуществляется чуть раньше. Это время обычно меряют не секундами, а углом поворота коленвала. В одном источнике читал, что если прикинуть скорость горения смеси 20-30 м/с, а также скорость движения поршня, то можно сделать вывод что на 1000 оборотов коленвала оптимально поджигать смесь с опережением 6 градусов, и тогда пик давления от горения смеси приходится на ВМТ. Соответственно если обороты двигателя выше, то поджигать надо еще раньше. Угол коленвала, на котором осуществляется поджог смеси, называют «углом опережения зажигания», сокращенно УОЗ. Чуть ниже поговорим об этом подробнее.

Стадия 3
Смесь вовсю горит и расширяется, сгорает примерно на 60-80% , толкая поршень вниз.

Стадия 4
Смесь окончательно сгорела, открывается выпускной клапан и поршень идет наверх, выталкивая выхлопные газы из цилиндра.

Теперь остановимся на 2 и 3 стадии более детально. Если сделать УОЗ слишком поздним, то смесь будет поджигаться позже оптимального момента, и максимум давления будет приходиться на момент, когда поршень уже давно движется вниз. Если УОЗ сделать слишком ранним, то пик давления от сгорания смеси придется раньше ВМТ, и поршень, который идет вверх, будет получать дополнительную нагрузку от расширения смеси. Т.е. и в том и в другом случае двигатель не будет развивать оптимальной мощности.
Горючая смесь бывает разной. Все мы знаем 76, 80, 92, 95 и 98 бензин. Разница, как думаю многие знают, в октановом числе. Что это такое особо вдаваться не будем… Типа сопротивление детонации скажут одни, чистота скажут другие и т.д. На самом деле октановое число влияет на скорость горения смеси. Чем выше октановое число, тем медленнее горит смесь. Поэтому на 92 бензине она будет сгорать быстрее, нежели на 95 или 98. А значит нельзя сделать большой УОЗ – появится детонация.
К примеру, возьмем машину, которая работает на 76ом бензине. Заправим ее 95ым, при этом не будем менять УОЗ. Вопрос — что будет? Очень просто, смесь будет поджигаться намного позже, чем этого требует октановое число топлива, гореть будет дольше и пик давления будет намного позже, чем ВМТ. Смею предположить, что смесь может окончательно догорать даже в глушителе. А значит — потихоньку будут прогорать выпускные клапана, будут слышны хлопки в глушителе и т.д. Так что стоит задуматься, стоит ли карбюраторную машину, работающую на 92ом бензине, кормить 98ым? :)

Вот фотка прогоревшего клапана:

Много мыслей высказал, но надеюсь не загрузил особо. В общем, основная мысль в том, что каждой марке бензина соответствуют свои УОЗ в зависимости от оборотов двигателя.

Теперь про детонацию. Представим ситуацию: идет такт сжатия, свеча поджигает смесь. Смесь начинает гореть от свечи к днищу поршня. Поршень тем временем сжимает смесь. Давление и температура растет. И тут из-за чрезмерного давления и температуры в районе днища поршня (с обратной стороны от того места где горит смесь) часть смеси начинает взрываться. Взрыв это не горение. Горение протекает со скоростью десятки метров в секунду, а взрыв это тысячи метров в секунду. Взрывы эти небольшие по величине, но их много. Т.е. за те доли секунды, что поршень идет вниз, с одной стороны смесь горит, а с другой она взрывается кучей мелких взрывов, каждый из которых создает ударную волну. Кстати, именно эти волны, отражаясь от камеры сгорания, поршня и стен цилиндра, издают тот металлический звон, который многие называют «пальцы стучат».
Опасность не в самих нагрузках, а в их количестве. Точно так же они бьют по днищу поршня, стенкам цилиндра. В цилиндрах они смывают защитную масляную пленку, оголяя стенки цилиндра и подвергая их излишнему нагреву. Так же и с поршнем. Эти же ударные волны бьют по кольцам поршня, ломая перегородки между ними.

Типичная картина детонации:

Эти же нагрузки ломают электроды свечи:

Идет нагрев всех деталей, частенько прогорают/пробиваются прокладки ГБЦ.

В общем, детонация опасна для двигателя. Ездить с таким «звоном» нельзя.

Что нужно делать?
В общем случае надо просто уменьшить УОЗ, т.е. поджигать смесь позже. Нужно обеспечить хороший отвод тепла от деталей двигателя (масляные форсунки), использовать бензин с более высоким октановым числом.

На детонацию сильно влияет степень сжатия, марка топлива, форма КС, расположение свечи, УОЗ. Также влияет качество смесеобразования.

Современные инжекторные системы управления ДВС защищены от детонации специальным датчиком. При появлении детонации датчик детонации обнаруживает ее по характерному шуму, и ЭБУ уменьшает УОЗ, пока детонация не прекратится. Оптимальная работа двигателя, при которой развивается максимальная мощность, осуществляется именно при УОЗ на границе с детонацией. т.е. еще чуть-чуть и она проявится. Этого позволяет достичь инжекторная система управления.

Ну вот и все, что я хотел сказать на эту тему. У кого есть мысли, чем дополнить, или желание указать на мои недочеты и опечатки — постим комментарии.

P.S. Фотки и видео для статьи найдены на просторах интернета. Особое спасибо Кириллу(Kirill111) за редактирование и приведение в читабельный вид этой статьи.

  1. Аноним:

    всё достаточно понятно кроме некоторых нюансов!!Если этот датчик есть то почему у меня всё равно детонация при больших оборотах????

  2. Админ:

    потому что бензин настолько хреновый или прошивка настолько косячная что мозг не может бороться с ней. если все звенит , то никакой датчик не поможет.

  3. ВАЛЕРА:

    на двигателе ВАЗ-21213 ломает перегородки между кольцами на 4 цилиндре , три раза перебирал двигатель и одна и таже причина ломает перегородки ! что мне делать и в чём причина ?

  4. admin:

    я же в статье написал
    «Эти же ударные волны бьют по кольцам поршня, ломая перегородки между ними.»

    если карбюратор — смени карбюраторщика
    если инжектор — посмотри что за прошивка стоит.
    заливай 95 проверенный бензин, настрой машину.

    • ВАЛЕРА:

      Но у меня три раза подряд именно четвёртый цилиндр ? причём здесь карбюратор ? остальные три в порядке ! авто ВАЗ- 21213 ни кто не знает истинной причины одни догадки я устал перебирать двигатель и тратить деньги в пустую ! ЛОМАЕТ всегда в области свечи — на 100 км 1 литр масла! мне сказали что у НИВЫ это ( болезнь) А ЧЕМ ЕЁ ЛЕЧИТЬ ? не знаю

  5. admin:

    ты думаешь если ты сам вживую понять причину не можешь, тебе в интернете поставят точный диагноз ? оптимистично.

    как варианты:
    1. Я с нивой не знаком, но к примеру на карбе на зубиле в впускном коллекторе в районе вроде 4 цилиндра стоит сапун на вакумник и если к примеру вакумник подсасывает воздух, то естественно в этом горшке смесь беднее чем в других и зачастую это может служить причиной проблем именно в этом цилиндре
    2. Когда движок собирался, кто-нибудь проверял зазоры в кольцах ? Если нет, то ничего удивительного в таких проблемах нет. может именно 4 горошок чуть меньше и поэтому зазор меньше положенного. А в других трех зазор нормальный. Отсюда и вытекает данный косяк. Вообще в мануалах по капремонту это все сказанно.

  6. fxden:

    1. Ты когда 1ый раз перебрал, блок точил?
    2. может ты первый раз перебрал зазор не посмотрел на колььцах, а когда поломало на стенках цилиндра риску какую нибудь сделало или ступеньку и теперь пока не расточишь будет бесполезно менять что либо.

  7. Димка:

    а компрессию мерил? одинаковая во всех цилиндрах?

  8. albertt:

    Хорошая статья ,и сайт тоже.

  9. лёха:

    какая причина взрывов(стука) на дизельном моторе? ( электронный впрыск)

  10. baer:

    Октановое число это стойкость к детонации, а 95 бензин горит быстрее 75, но выделяет меньше энергии.