Детонация двигателя причины и методы устранения

Недостатки

Зависимость от оборотов. «Турбояма». Проблема заключается в следующем: нет активного ускорения при разгоне на малых оборотах. Динамика разгона слабая, уступающая даже машинам с атмосферным нагнетанием. А все дело в том, что при малых оборотах энергия выхлопных газов слабая, и, соответственно, турбина нагнетателя тоже вращается слабо, создавая минимальное давление смеси в камере сгорания. То есть, нужный эффект от турбонаддува возникает только при высоких оборотах двигателя.

Кроме этого, есть еще одна проблема: медленность процесса нагнетания воздуха. Действительно, для того, чтобы создать нужное давление на впуске, необходимо некоторое время. Специалисты проводят инженерные исследования в этой области, и уже в какой-то степени удалось уменьшить этот интервал в динамике работы нагнетателя.

Помимо этого, наличие вариатора или автоматической трансмиссии дает возможность машине во время разгона автоматически переключаться на пониженную передачу. За счет этого вредные последствия от инертности нагнетателя ликвидируются.

Сегодня имеются следующие способы решения проблемы инертности турбонаддува:

• битурбонаддув (двойной наддув);
• турбина с адаптивной геометрией;
• комбинированный наддув.

При двойном турбонаддуве применяются две небольшие турбины, которые в совокупности работают намного быстрее, чем одна с номинальным размером. Число цилиндров распределяется между этими турбинами поровну. Аналогом такой системы может быть применение нескольких компрессоров, которые приходят в движение на разных оборотах мотора, каждый в своем режиме.

Турбина с адаптивной геометрией способна изменять размер впускного канала и тем самым регулировать силу потока выхлопных газов, что также повышает эффективность работы системы.

Комбинированный наддув состоит из турбокомпрессора и механического нагнетателя. Нагнетатель создает нужное давление на малых оборотах, но как только обороты возрастают до определенной величины, в работу включается турброкомпрессор.

Высокая температура. Как уже было сказано, сжатие воздуха влечет за собой его нагрев, что отражается на работе мотора не самым лучшим образом. Поэтому зачастую приходится подключать дополнительное охлаждение, и на это уходит часть энергии.

Однако несмотря на перечисленные недостатки, турбонаддув – это отличное средство для повышения мощности и эффективности ДВС, а также его экономичности. Кроме того, многолетний опыт специалистов показывает, что варианты усовершенствования этой системы еще не исчерпаны.

Видео об особенностях и принципах работы турбонаддува:

https://youtube.com/watch?v=_bGTRlobIFc

Черный дым из выхлопной дизель

Заметьте что выхлоп даже исправного дизельного двигателя имеет черно-синий оттенок, в отличие от бензина или сжиженного газа. Поэтому нужно различать нормальное количество выхлопных газов и их чрезмерное количество, тем более с учетом того, что газы имеют характерный черный цвет.

Для любого дизеля характерны 4 основные причины по которым из выхлопной трубы идет черный дым:

• недостаток воздуха (как забитый воздушный фильтр так и повреждение впускного патрубка);
• слабая компрессия;
• подтекание форсунок (особенно заметно при резком нажатии на газ или при движении с нагрузкой);
• нарушен угол момента впрыска (ранний угол влечет за собой повышенного сажеобразования).

Далее об этих и других причинах подробнее.

Сажевый фильтр

Черный дым из выхлопной у дизеля будет зависеть от того каким экологическим нормам соответствует двигатель авто. Современные экологические нормы, в частности «Евро-5», предполагает установку сажевого фильтра, задача которого состоит в очистке выхлопных газов от вредных веществ. Соответственно если он вышел из строя будет валить черный дым.

При частично забитом сажевом фильтре из выхлопной трубы идет черный дым при перегазовке или просто при работе в нормальном режиме. Выхода из данной ситуации два — замена сажевого фильтра или его чистка.

Насос высокого давления

В дизельных двигателях за подачу и дозирование топлива отвечает насос высокого давления (ТНВД). Соответственно, при увеличении его интенсивности работы он выдает большее, чем необходимо, количество солярки, из-за чего и возникает перелив, приводящий в том числе к выхлопным газам насыщенного черного цвета.

На дизельных двигателях старого типа (классических) достаточно проверить работу насоса — его производительность, выдаваемое давление. В современных дизельных моторах, в частности, оборудованных системой Common Rail, также имеет смысл проверить работу датчиков, от которых информация поступает на электронный блок управления двигателем. Получение от них некорректной информации может стать причиной в том числе черного дыма из выхлопной трубы при резком нажатии на педаль газа или же просто в нормальном режиме работы двигателя.

Угол опережения зажигания

Речь идет о том, что в обычных (классических) системах дизельных двигателей может быть неправильно выставлен угол зажигания, в том числе и вследствие растяжения цепи. Это может стать причиной появления черного дыма из выхлопной на холодную, на горячую и в других условиях.

Обратите внимание, что в современных дизельных системах Common Rail такой проблемы нет, поскольку угол опережения выставляется автоматически блоком управления двигателя. Если же в такой системе угол сбивается — необходимо проверить работоспособность непосредственно электронного блока управления, а также работу датчиков, влияющих на корректную работу двигателя

Турбированные двигатели

У двигателей, оснащенных турбинами, есть свои нюансы. В частности, причиной появления черного дыма из выхлопной трубы может быть как раз турбина. При нормальных условиях работы давление должно быть выше стандартного атмосферного на 0,8…1 атмосферу. Если измеренное давление выше или ниже указанного, то и тот и другой случай может привести к возникновению черного дыма в выхлопных газах.

Впускной тракт

Достаточно распространенной причиной черного дыма из выхлопной трубы является сниженная пропускная способность впускного тракта. Чаще всего критическим элементом в данном случае является воздушный фильтр. Он может быть забить по банальным причинам — его давно меняли, не в соответствии с действующим регламентом.

Соответственно через него проходит меньше воздуха, чем это необходимо для нормальной работы, тогда как топлива, на прежнем уровне. А значит, необходимо проверить состояние воздушного фильтра и в случае, если он был забит — поменять его на новый.

Система EGR

Достаточно распространенной причиной, почему валит черный дым из выхлопной трубы, является неисправная система рециркуляции отработанных газов — EGR (Exhaust Gas Recirculation). Дело в том, что системами ЕГР, в основном, оснащаются двигатели европейских машин с умеренным климатом. А вот при значительных морозах дизельный мотор прогревается не так быстро из-за чего заслонки и сервоприводы компонентов EGR попросту забиваются сажей. Ведь обогащенная смесь подается дольше чем обычно.

Соответственно, в режиме нормальной работы много выхлопных газов возвращается обратно во впускной коллектор. Это естественным образом приводит к нехватке воздуха для двигателя, что в свою очередь, приводит к появлению черного дыма из выхлопной. Если система рециркуляции исправна, то при полной нагрузке на двигатель она полностью закрывается.

Что собой представляет интеркулер

Устройство

Сама конструкция интеркулера не отличается особенной сложностью. Тем не менее это никоим образом не влияет на её эффективность. Если смотреть исключительно на внешние атрибуты — то это большой радиатор, имеющий множество патрубков и пластин.

Внимание! Данное устройство выполняет роль теплообменника. Главной его задачей является эффективное рассеивание тепла.. От длины патрубков напрямую зависят охлаждающие свойства всей системы

Чем они длиннее, тем лучше радиатор будет охлаждать потоки воздуха. Мало того, если данные элементы будут согнуты — это может привести к тому, что давление внутри системы сильно упадёт. Поэтому в интересах водителя сохранять их прямыми

От длины патрубков напрямую зависят охлаждающие свойства всей системы. Чем они длиннее, тем лучше радиатор будет охлаждать потоки воздуха. Мало того, если данные элементы будут согнуты — это может привести к тому, что давление внутри системы сильно упадёт. Поэтому в интересах водителя сохранять их прямыми.

Дополнительные пластины радиатора интеркулера позволяют в значительной мере увеличить продуктивность работы устройства. За счёт дополнительных элементов удаётся ещё лучше отводить тепло.

В качестве материала для создания радиатора интеркулера обычно используют медь. Иногда производители выбирают алюминий из-за его лёгкости и хороших теплопроводных качеств.

Интеркулер монтируется между турбиной и коллектором. Идеальным местом для установки считается свободное пространство под бампером. Также его можно установить неподалёку от радиатора.

Внимание! В некоторых автомобилях интеркулер устанавливается прямо в крыло машины.

Так как габариты воздушного и водного интеркулера сильно отличаются между собой, то и процесс монтажа имеет существенные отличия. В первом варианте производителям приходится освобождать дополнительное пространство, чтобы аппарат нормально работал.

Принцип работы

Как уже было сказано выше, теплый воздух менее плотный, нежели холодный. Это значит, что его вес намного меньше. Тем не менее именно масса воздуха, потребляемого двигателем, определяет его мощность.

Внимание! Потребление тёплого воздуха крайне негативно сказывается на работе двигателя.

Тёплый воздух, попадая в цилиндры, увеличивает детонацию. В результате возрастает риск повреждения поршней и колец. Снижение температуры помогает избежать подобных последствий.

Температура воздуха внутри системы может повышаться из-за таких причин, как:

1. Рост давления.
2. Малая эффективность компрессора.
3. Постоянная смена условий функционирования двигателя.

Интеркулер помогает нивелировать данные причины, значительно понизив температуру воздуха. В результате мощность двигателя вырастает на 25—30 процентов. При этом увеличивается и расход топлива.

Основной принцип работы интеркулера следующий: он понижает температуру воздуха, делая его гораздо плотнее. Это позволяет создавать высокопродуктивную топливно-воздушную смесь, что, в свою очередь, позитивно сказывается на давлении в цилиндрах.

В контексте данной ситуации учёными-инженерами используется закономерность, которая была обнаружена много лет назад. Холодный воздух обладает куда большей плотностью. Соответственно благодаря охлаждению он в гораздо большем количестве попадает внутрь цилиндров.

В результате понижения температуры воздуха и увеличения его количества внутри цилиндров — растёт и давление. Это позволяет сделать топливно-воздушную смесь более обогащённой.

В действительности каждому водителю уже не один раз приходилось видеть эту зависимость. Вспомните лето — ночью, когда воздух более холодный двигатель работает куда лучше.

Внимание! В моторах, оснащённых турбиной, воздух может нагреться до 200 градусов по Цельсию.

Воздух в турбированных моторах нагревается по нескольким причинам. Основной считается сжатие, именно из-за него температура растёт больше всего. Но не стоит списывать со счетов и выхлопные газы. Они также сильно влияют на данный параметр.

В результате действия этих двух факторов эффективность турбины понижается в несколько раз. Для того чтобы добавить вашему автомобилю резвости и нужен интеркулер.

Как добиться увеличения эффективности работы интеркулера

В самом начале интеркулеры использовались исключительно на спортивных автомобилях. Неудивительно, что автомобильными инженерами было придумано множество способов увеличения их эффективности.

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

Турбокомпрессор является сложным устройством, используемым в целях увеличения мощностных характеристик двигателя благодаря большему количеству воздуха, который подается в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора сводится к следующему:

• при попадании в мотор топливовоздушной смеси происходит ее сгорание, которая затем выходит через выхлопную трубу. В начале выпускного коллектора установлена крыльчатка, крепко соединенная с другой крыльчаткой, расположенной уже во впускном коллекторе;
• поток выходящих из двигателя выхлопных газов раскручивает крыльчатку, находящуюся в выпускном коллекторе, которая в свою очередь приводит в движение крыльчатку, установленную на впуске;
• так, в мотор поступает большее количество воздушной массы, а значит, в него подается и больше топлива. Как известно, чем больше сгорает топливной смеси, тем мощнее становится двигатель. Задача автомобильного турбокомпрессора как раз и состоит в том, чтобы поставлять в силовой агрегат больше воздуха для сжигания большего количества топлива, за счет чего и достигается значительная прибавка мощности.

Топливные насосы с клапанным регулированием

Топливные насосы с клапанным регулированием цикловой подачи топлива могут дозировать подачу изменением начала активного хода плунжера, его конца изменением начала и конца этого хода.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда дозируют изменением начала и конца подачи. Такое регулирование называется смешанным. В насосе со смешанным регулированием при набегании кулачковой шайбы 15 на ролик толкателя 1 плунжер 2 поднимается и вытесняет топливо через открытый всасывающий клапан 6 в приемную магистраль насоса. Одновременно с толкателем поднимается и левый конец рычага 13, противоположный выступ которого находится в контакте с толкателем 12 стержня 10, управляющего всасывающим клапаном 8 Рычаг 13 вращается на эксцентриковой оси 14. Начало подачи топлива через нагнетательный клапан 4 к форсунке совпадает с моментом отхода стержня 10 от торца клапана 6 и посадки всасывающего клапана на гнездо. Подача продолжается до подхода стержня 9 к торцу перепускного клапана 3.

Цикловая подача (активный ход) плунжера изменяется при повороте эксцентриковой оси 14. При повороте оси изменяется расстояние между осями эксцентрика и толкателей, поэтому меняется начало и конец подачи топлива. Привод эксцентриковой оси обычно связан с регулятором дизеля. Равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам регулируют изменением зазора между торцами толкателей и стержней при помощи болтов 11, ввертываемых в толкатели.

Преимуществами такого насоса являются простота конструкции плунжера, автоматическое изменение начала и конца подачи при изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля, возможность использования одной и той же кулачковой шайбы для переднего и заднего хода, удовлетворительная характеристика цикловой подачи с изменением частоты вращения коленчатого вала дизеля. К недостаткам относится усложненная конструкция насоса вследствие наличия специальных устройств для регулирования всасывающего и перепускного клапанов.

Применение этих насосов в быстроходных дизелях затруднительно в результате наличия сложного привода клапанов, а также увеличенных масс подвижных деталей. При отсутствии перепускного клапана и детален его привода насос характеризуется регулированием подачи только по началу, а при отсутствии всасывающего клапана — только по концу подачи.

В топливном насосе начало и конец подачи регулируют одним и тем же клапаном. Насос имеет всасывающий 1, нагнетательный 2 и отсечной 3 клапаны. Отсечной клапан 3 приводится в движение основным рычагом 10, связанным с толкателем насоса через стержень 4 клапана. Кроме основного рычага 10 имеется дополнительный рычаг 6. Этот рычаг одним концом входит в специальное гнездо толкателя клапана, а другим упирается в регулировочный болт 8, установленный в выступе основного рычага 10 При движении плунжера насоса вверх перемещается и конец рычага 10, установленного на эксцентриковой оси 9. Тогда регулировочный болт 8 отходит от конца дополнительного рычага 6, а пружина отсечного клапана перемещает стержень 4 клапана вниз. Когда отсечной клапан при движении вниз достигает своего гнезда, утечки через него топлива прекращаются и начинается активный ход плунжера, в течение которого сжатое топливо поступает через нагнетательный клапан 2 к форсунке. При подходе основного рычага 10 к торцу стержня 4 отсечной клапан открывается и активный ход плунжера насоса прекращается. Изменением расстояний l1 и l2 при повороте эксцентриковых осей 9 и 7 меняют начало и конец подачи, а также количество впрыскиваемого в цилиндр дизеля топлива. При увеличении расстояния l1, отсечка наступает раньше и подача топлива уменьшается, а при увеличении расстояния l2 отсечной клапан садится на гнездо позже, поэтому активный ход запаздывает и цикловая подача уменьшается. Равномерность подачи по отдельным цилиндрам изменяют регулировочным устройством 5.

Несмотря на то, что насосы с клапанным регулированием имеют удовлетворительную характеристику, простую конструкцию плунжера (гладкий), их ограниченно применяют в дизелях вследствие конструктивной. сложности и наличия дополнительных элементов. В настоящее время стремятся заменять клепанные насосы насосами золотникового типа даже на тех дизелях, на которые клапанные насосы устанавливали раньше.

Детонация двигателя что это

Вместе с появлением на свет ДВЗ (двигателей внутреннего сгорания) появилась и детонация, представляющая собой процесс автоматического сжигания газа в камере сгорания. Раньше метода проверки действия детонации не существовало, поэтому люди полагали, что проблема кроется в зажигании. Но с начала 40-х годов появилась теория возникновения этого явления, а также методы обнаружения и дальнейшего устранения детонации.

Что называют детонацией двигателя

Двигатели современных автомобилей оснащены специальными датчиками, способными следить за уровнем опасности и контролировать его. Работа устройства заключается в восприятии механической энергии колебаний, поступающей от цилиндров, и преобразовании ее в электрический импульс. Этот датчик шлет в блок управления специальные сигналы, а контролем угла опережения зажигания, так же как и составом рабочей смеси занимается сам блок. Такая работа устройств улучшает максимальную мощность и повышает экономичность силового агрегата.

Понятие и действие интеркулера в машине

Перед автомобильными производителями стоят многие задачи для создания мощного, экономичного и безопасного автомобиля. И тут стоит большая дилемма между увеличением мощности двигателя внутреннего сгорания и высокими экологическими требованиями. Можно ли объединить эти две важные задачи? Да можно, для этого необходим термодинамический процесс полного сгорания топлива. Для решения этой задачи и устанавливают специальное устройство – интеркулер.

Вроде бы все кажется просто и понятно — создаем необходимые условия для процессов сгорания топлива и на этом достигаем полученный результат. Но эти задачи решают с тех пор, когда был создан первый двигатель. Но со временем возникали новые требования перед конструкторским персоналом. Так возникла турбина двигателя — устройство для подачи (нагнетанию) сильно сжатого воздуха в камеру сгорания цилиндра двигателя.  В последнее время мы часто встречаем современные автомобили с дизельными двигателями с установленными турбинами.

Турбина обеспечивает мощное сжатие воздуха и в определённом объеме подает его в цилиндр дизельного двигателя. Тем самым обеспечивая объем кислорода для более полного сгорания топлива, увеличивая его мощность и уменьшая вредные выбросы. Но при достаточно сильном сжатии воздуха, повышается его температура. И горячий воздух (газ) может способствовать более быстрому износу двигателя и его разрушению. Задача интеркулера подать в двигатель охлажденный воздух под давлением.

Конструктивно он напоминает систему охлаждения двигателя, аналогичные процессы теплообмена. Горячий воздух отдает тепло холодному воздуху или охлажденной жидкости. Рассмотрим более подробно оба варианта охлаждения сжатого воздуха:

1. Двигатель оснащают специальным дополнительным радиатором интеркулера. Теплообмен происходит по схеме « воздух- воздух». Нагретый воздух омывается более холодным и отдает тепло атмосфере. Эта конструкция довольно часто применяется в современном автомобилестроении. Она отработана, более проста и дешевле.
2. Для более качественного охлаждения воздуха используют схему «воздух — вода». Сразу после сжатия горячий воздух по трубопроводу проходит через радиатор с охлажденной жидкостью и далее в камеру сгорания цилиндров. Конструкция более сложная и дорогая (дополнительно необходим радиатор, насос и система управления).

В упрощенном понимании, интеркулер представляет собой дополнительную систему охлаждения сжатого горячего воздуха, поступающего от турбины.

Следующая важная задача – это как конструктивно правильно разместить интеркулер в подкапотном пространстве двигателя.

В автомобилях интеркулер устанавливают в вертикальном и горизонтальном виде. Расположение будет завесить от конструктивной особенности автомобиля и установки двигателя. Интеркулер, работающий по схеме «воздух-воздух» требует радиатора значительных размеров и размещение его важная и непростая задача. Если поток воздуха будет недостаточно омывать радиатор, то охлаждение горячего воздуха будет некачественным

Также важно следить за чистотой охлаждающих пластин радиатора, для обеспечения нормального теплообмена

Один из лучших вариантов установки радиатора интеркулера, это установка пред радиатором охлаждения двигателя. В этом случае достигается максимально эффективная работа интеркулера и двигателя в целом. Если технические условия монтажа нарушены или выполнены некачественно, может происходить процесс нагрева сжатого воздуха вместо охлаждения. В этом случае дизельный двигатель будет работать с потерей мощности и со временем может выйти из строя.

Вторая схема работы интеркулера « воздух-вода» более удобна, так как не требует большого места под капотом, не зависит от воздушного потока и дает более лучший эффект охлаждения сжатого воздуха. Дополнительные устройства не занимают много места все можно установить компактно.

Для того чтобы добиться оптимальной работы двигателя автомобиля, нужно обеспечить горючую смесь значительным объемом воздуха. Так вот интеркулер обеспечивает не только охлаждение сжатого воздуха, но и необходимую плотность и массу. Что увеличивает КПД двигателя до 30%. Простая и надежная конструкция интеркулера в России находиться в следующем ценовом диапазоне от пяти тысяч до трехсот тысяч рублей.

Устанавливаем дизельный мотор на Ниву

Одним из доступных вариантов становится самостоятельная установка дизельного двигателя на Ниву. Для этого можно воспользоваться услугами крупных тюнинг-ателье или частных профессионалов, которые занимаются доработкой автомобилей. Установить дизель на Ниву можно также самому при наличии определенного опыта и специализированного инструмента. Нужно быть готовым к тому, что для законной эксплуатации автомобиля после замены двигателя обязательно потребуется регистрировать внесенные изменения в соответствующих государственных органах.

В процессе подбора дизельного агрегата многие задаются вопросом, какой дизель поставить на Ниву. Существует достаточное количество дизельных двигателей, которые могут быть установлены на этот автомобиль. На Ниву своими руками чаще всего устанавливают дизельные моторы японских и европейских брендов. Главным требованием становятся подходящие физические размеры силового агрегата для размещения в подкапотном пространстве Нивы.

Необходимость внести изменения в конструкцию начинается с особенностей крепления дизеля. Вторым нюансом выступает увеличение нагрузки на передней оси после установки дизельного ДВС на Ниву, так как мотор данного типа зачастую оказывается более тяжелым. По этой причине необходимо дополнительно усилить как подвеску, так и кузов после размещения мотора. Практически всегда замене будет подлежать и штатная коробка передач.

В списке общих изменений в конструкцию Нивы под дизельный мотор отмечены: замена передних опор двигателя, доработанный поддон, изменения выпускной системы. Модернизации подлежит и система охлаждения двигателя. Радиатор охлаждения зачастую меняют (подходит радиатор от автомобиля ГАЗ Газель).

Также вносятся изменения по ходовой части, отдельные элементы заменяются на усиленные. Для обычной Нивы их можно позаимствовать у Niva-Chevrolet. Что касается эксплуатации дизеля, отдельно рекомендуется установка системы подогрева дизтоплива.

На Ниву также можно установить дизель Peugeot с индексом xud 11, но в данном случае КПП уже нужно будет менять. Коробка ВАЗ с этим мотором долго не выдержит. Решением становится КПП от модели Fiat Polonez. Дополнительно потребуется установка другого сцепления. Не менее часто на Ниву устанавливают дизельные двигатели с японских автомобилей. Подходят агрегаты c индексом Toyota 3c/ct мощностью 80 и 100 л.с. Для замены КПП можно использовать 5-ступенчатую коробку от модели Noah производства Toyota.

Оптимальным вариантом станет дизельный двигатель и КПП, которые изначально были спроектированы для работы в паре. В этом случае задача упрощается благодаря соответствию всех точек крепления, а также совпадению по осям валов ДВС и трансмиссии. Данный подход позволяет исключить сложности в процессе совмещения дизельного двигателя и коробки передач, а также значительно увеличивает срок службы сопряженных узлов. Нет необходимости высчитывать, какой показатель крутящего момент способна выдержать та или иная коробка с различными дизельными двигателями.

Преимущества установки дизельного силового агрегата вместо бензина или ГБО. Выбор подходящего дизеля для ГАЗели и УАЗ (UAZ) на замену бензиновому мотору.

Сравнение бензинового и дизельного двигателя. Преимущества и недостатки дизеля, надежность дизельного мотора, особенности его обслуживания и эксплуатации.

Почему дизельный мотор имеет больший коэффициент полезного действия по сравнению с двигателями на бензине. Крутящий момент и обороты, энергия дизтоплива.

Почему масло течет из сапуна двигателя: признаки и основные причины такой неисправности. Как понять, почему через сапун гонит масло, диагностика неполадок.

Причины шумов и стуков при работе бензинового двигателя на разных режимах. Детонация, стук гидрокомпенсаторов, неисправности зажигания и другие причины.

Модуль увеличения мощности дизельного двигателя. Виды чип-боксов, особенности подключения и работы данных блоков. Преимущества и недостатки тюнинг-бокса.