ћосква +7 495 545 6936
E-mail: ab@ab-engine.ru
YouTube Instagram
Ќаш опыт ремонта двигателей Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя
Ќеправильное сгорание

јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬, кандидат технических наук, директор моторного центра ЂјЅ-»нжинирингї
—ергей —амохин

" акие нарушени€ процесса сгорани€ действительно возможны в современном массовом двигателе?  акие они могут иметь последстви€ и как их распознать?

«лободневность этой темы определ€етс€ отсутствием ее правильного понимани€ у большей части населени€, имеющего отношение к автотехнике. — р€довых автолюбителей, как говоритс€, спрос невелик. ’уже, когда понимание отсутствует и у некоторых специалистов, которые профессионально занимаютс€ ремонтом и даже экспертной де€тельностью и дают заключени€ о причинах отказов ƒ¬—. ƒл€ обосновани€ своей (или той, что устраивает клиента) точки зрени€ некоторые используют в работе техническую литературу, котора€ была написана лет сорок и более тому назад.  онечно, физические основы рабочих процессов в ƒ¬— остались неизменными, но конструкци€ и услови€ эксплуатации моторов кардинально изменились. ѕоэтому теори€ частично устарела, в каком-то смысле даже оторвалась от реальности и все в большей степени не согласуетс€ с практикой. Ќесмотр€ на это, классическа€ книга остаетс€ авторитетом, на который сплошь и р€дом ссылаютс€, по делу и нет.

јпофеоз

¬ышел из стро€ двигатель 2,0 V6 Nissan Maxima - мотор "зап€терил" и потер€л мощность. ¬ладелец обратилс€ в мастерскую, где ему сказали, что прогорел выпускной клапан, а виной тому плохой бензин. ¬ пробе, вз€той из топливного бака, действительно обнаружились некие отклонени€ от стандарта дл€ автомобильных топлив.   делу подключились эксперты, которые в один голос прин€лись клеймить топливную компанию, цитиру€ авторитетные теоретические источники. »х заключени€ пестрели фразами: "нарушение процессов сгорани€", "неуправл€емый процесс воспламенени€", "п€тикратное увеличение давлени€", "троекратное увеличение температуры деталей". » тут же - "сильное нарушение испарени€ бензина", "снижение скорости сгорани€" и прогар выпускного клапана вследствие "догорани€ топлива на выхлопе". ƒефектовка двигател€ также показала небольшой износ двух шатунных вкладышей. "–азжижение масла несгоревшим топливом", - отреагировали эксперты. ѕосле этого был вынесен окончательный вердикт: "причина неисправности - в использовании топлива несоответствующего качества".

ќднако при ближайшем рассмотрении вы€снилось, что концентраци€ обнаруженных в бензине примесей была всего 2%, что лишь незначительно превышало норматив. »х фракционный состав примерно соответствовал керосину, то есть легкому авиационному топливу. ѕрисутствие примесей чуть снизило октановое число бензина, но оно осталось в пределах допуска дл€ данного типа двигател€. Ќа самом деле наличие таких примесей никакого вреда двигателю нанести не могло. » уж тем более - вызвать в процессе что-то неуправл€емое. ¬едь керосин - это не легковоспламен€ющийс€ эфир, не правда ли? Ћарчик открывалс€ просто - пробег двигател€ оказалс€ более 200 000 км. ƒл€ маленького мотора т€желой машины представительского класса это прилична€ цифра - он оказалс€ банально изношен самым что ни есть естественным образом. » "умер" вполне прогнозируемой естественной "смертью"Е

— подобными истори€ми приходитс€ сталкиватьс€ довольно часто. Ќе перевод€тс€ умные головы, которые, вс€кий раз ссыла€сь на теорию, допускают, что действительно возможно, чтобы процесс воспламенени€ стал неуправл€емым, в результате чего давление в камере сгорани€ подн€лось в 5 раз, а скорость сгорани€ при этом уменьшилась. Ёто возможно только в случае вольной трактовки отдельных положений теории, оторванных от контекста.

—лово теории

“еори€ рабочих процессов ƒ¬— отмечает три вида нарушений сгорани€ топливовоздушной смеси. ѕервый и наиболее часто встречающийс€ на практике - детонационное сгорание или просто детонаци€. Ќесмотр€ на то, что этот термин у всех на слуху, напомним суть €влени€ детонации.

Ќормальное сгорание зар€да топливовоздушной смеси происходит в режиме турбулентного горени€. ‘ронт пламени, сформировавшийс€ в результате поджига смеси искровым разр€дом свечи зажигани€, распростран€етс€ по зар€ду со скоростью до 60-80 м/с, расшир€€сь и захватыва€ все новые области смеси. Ётот процесс сопровождаетс€ ростом давлени€ и температуры в камере сгорани€. ≈го основна€ фаза, в которой сгорает 80-85% топлива, завершаетс€ уже после прохождени€ поршнем ¬ћ“, к моменту, когда давление в цилиндре достигает максимума. ќставша€с€ часть смеси, котора€ располагаетс€ в пристеночных сло€х, где температура и турбулентность меньше, сгорает в фазе догорани€. ¬следствие начавшегос€ расширени€ продуктов сгорани€ и увеличени€ теплоотдачи в стенки камеры давление в цилиндре падает. ј температура какое-то врем€ продолжает расти, так что на некоторых режимах работы двигател€ температура остатков смеси может превысить порог их самовоспламенени€.   счастью, самовоспламенению предшествует временна€ задержка, необходима€ дл€ протекани€ так называемых предпламенных реакций. ѕри нормальном режиме сгорани€ этого оказываетс€ достаточно, чтобы избежать самовоспламенени€ - фронт пламени успевает поджечь остатки смеси "естественным" образом.

ƒругое дело, когда задержка самовоспламенени€ оказываетс€ намного меньше времени распространени€ фронта пламени. “огда в несгоревшей части смеси, расположенной на периферии камеры сгорани€, возникают очаги объемного воспламенени€. —горание в них носит взрывной характер, оно порождает ударные волны, которые распростран€ютс€ по камере сгорани€ с огромной скоростью (до 1500 м/с), в дес€тки раз превышающей скорость распространени€ фронта турбулентного пламени. ѕроход€ по камере сгорани€, ударные волны, в свою очередь, повышают температуру остатков смеси, чем способствуют их самовоспламенению и, многократно отража€сь от стенок камеры, вызывают звонкий металлический стук.

Ќо внешнее про€вление детонационного сгорани€ - пуст€к в сравнении с его "внутренними" последстви€ми. —ильна€ и продолжительна€ детонаци€ может привести к механическим и термическим повреждени€м деталей двигател€, наход€щихс€ в камере сгорани€. „аще от детонации страдают детали цилиндропоршневой группы - поршни и кольца. ѕоломки поршней по перемычкам между канавками колец - пожалуй, самое распространенное последствие детонации. Ќар€ду с механическими поломками на поверхности деталей могут отмечатьс€ и следы эрозии - характерные мелкие каверны на днище поршней и стенках камеры сгорани€.

¬озникновению детонации преп€тствуют различные факторы, увеличивающие задержку самовоспламенени€ и сокращающие врем€ прохождени€ фронта пламени. —реди них можно отметить ограничение степени сжати€, уменьшение диаметра цилиндра, центральное расположение свечи зажигани€ или использование двух свечей, применение высокооктановых топлив, турбулизаци€ топливного зар€да, улучшение охлаждени€ стенок камеры сгорани€, увеличение частоты вращени€ и снижение нагрузки двигател€, а также уменьшение угла опережени€ зажигани€. ѕоследний успешно используют дл€ борьбы с детонацией в системах управлени€ с обратной св€зью по сигналу датчика детонации. “ак что детонаци€ сегодн€ - вполне контролируемый процесс, чтобы можно было ожидать от него чего-то сверхъестественного. ѕодчеркнем главную особенность детонации - она возникает после воспламенени€ топлива искровым разр€дом свечи зажигани€. “ак что "неуправл€емый процесс воспламенени€" - это не про нее.

¬торой вид "неправильного" сгорани€ смеси - преждевременное воспламенение или калильное зажигание. —ам термин - "калильное зажигание", говорит о том, что топливный зар€д поджигаетс€ не искровым разр€дом, а нагретыми (раскаленными) до высокой (более 700-800 —) температуры участками поверхности камеры сгорани€: электродом свечи, острыми кромками тарелки выпускного клапана, поршн€, головки или частицами нагара. ¬оспламененна€ калильным зажиганием смесь сгорает обычным образом. Ѕеда лишь в том, что горение начинаетс€ преждевременно, как будто бесконтрольно увеличилс€ угол опережени€ зажигани€. ¬ результате пики давлени€ и температуры в цилиндре смещаютс€ по времени и могут наблюдатьс€ еще до прихода поршн€ в ¬ћ“. ѕри этом мотор тер€ет мощность, а детали цилиндропоршневой группы и камеры сгорани€ перегреваютс€, тем самым дава€ пищу дл€ дальнейшего развити€ калильного зажигани€ - оно наступает все раньше и раньше. ≈сли не прин€ть контрмер (не выключить зажигание), двигатель может в течение нескольких секунд выйти из стро€ - чаще всего из-за прогорани€ поршн€.

“ак вот оно - "нарушение процессов сгорани€"? «начит, правы были эксперты? Ќо не будем торопитьс€ с выводами. Ћучше вспомним то, о чем нередко забывают: калильное зажигание возникает только под нагрузкой, на высоких частотах вращени€ мотора. »менно на таких режимах в двигатель подаетс€ большое количество топлива, которое при сгорании выдел€ет значительное количество тепла. »наче откуда вз€тьс€ энергии, достаточной, чтобы не только накалить внутренности камеры сгорани€, но и расплавить днище поршн€?

≈сли же преждевременное воспламенение смеси происходит без нагрузки, калильное зажигание здесь не причем. —корее всего, в этом виноват третий вариант нарушени€ сгорани€. ¬ англо€зычных источниках его называют dieseling, то бишь, "дизеление". ¬ отечественной технической литературе он носит более длинное название - воспламенение от сжати€ при выключенном зажигании. Ётот термин трудно произносимый, но точно отражающий суть €влени€. ќно состоит в том, что хорошо прогретый двигатель после выключени€ зажигани€ не останавливаетс€, а продолжает конвульсивно работать.  амера сгорани€ сильно разогрета, а частота вращени€ невысока - этого оказываетс€ достаточно, чтобы смесь воспламен€лась от сжати€.

¬ отличие от калильного зажигани€ "дизелинг" хот€ и не очень при€тен, но практически безопасен дл€ двигател€. ¬ цилиндр поступает настолько мало топлива, что прогореть ничего не может в принципе. ƒа и конвульсии мотора быстро прекращаютс€ после нажати€ на педаль газа...

ѕродолжение следуетЕ



ƒругие наши статьи...




—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены