Детонация и стук пальцев в двигателе: причины и способы устранения

Причины возникновения

При корректной работе силового агрегатасохраняется последовательность процесса сгорания топлива. Стартует он со свечей зажигания, а затем равноудаленно заполняет всю камеру.

Детонационное горение происходит абсолютно по-другому. Весь объем топливно-воздушной смеси взрывается одномоментно, резко, провоцируя значительное повышение показателя давления и температуры самих цилиндров. При таких условиях в местах наибольшей концентрации несгоревшего топлива образовываются химические активные соединения.

При достижении критических величин возникают цепные химические реакции, способствующие воспламенению взрывного типа. Образовавшаяся волна, двигается достаточно быстро, сильно ударяет стенки камеры и поверхности цилиндров, одновременно организуются новые точки самовозгорания. Итогом становятся многочисленные колебательные явления, провоцирующие вибрации силового агрегата.

Может возникнуть по разным причинам, самыми распространенными являются:

Состав топлива. Если воздух и топливо находятся в пропорции 9-0, чем нарушают средний показатель, то в случае проникновения в камеру с повышенной температурой и давлением на отдаленных участках формируются различные реакции окислительного вида, являющиеся первоисточником процесса самовоспламенения, то есть детонации.
Величина угла опережения зажигания. Повышение данного показателя провоцирует сдвиг максимального пика давления, что становится фактором возникновения детонационных процессов.
Октановое число топливной смеси. Чем ниже этот показатель, тем больше вероятность возникновения детонации. Уменьшение данного критерия приводит к росту химической активности горючего к процессу окисления. Поэтому автовладельцы, использующие 76-й бензин намного чаще отмечают стук поршневых пальцев, чем водители, заливающие в бак 92-й бензин.
Степень сжатия. Показатель, характеризующий соотношение объема одного цилиндра к общему объему камеры сгорания. Его увеличение приводит к тому, что неизменно начинают возрастать давление и температура, а значит, увеличивается риск возникновения детонации. Поэтому, если установлен силовой агрегат с достаточно большим показателем степени сжатия, то автовладельцу рекомендовано использовать высокоэтилированный бензин.
Калильное зажигание, вызывающее сгорание самопроизвольного характера топливной смеси в цилиндрах. Возникает из-за наличия горящей сажи либо от высокой температуры в камере

Не менее важно грамотно подбирать тип свечи зажигания. Различают «холодную», «теплую» и «среднюю» свечу, характеризующуюся разным калильным показателем

Это необходимо для того, чтобы не вызвать возгорание приперегреве изолятора центрального электрода свечи.
Увеличенная нагрузка на мотор. Если водитель будет предпринимать попытки каждый раз стартовать, например, с третьей передачи, то в определенный момент он неизменно услышит, как стучат пальцы его двигателя.

Стук – поршневой палец

Стуки поршневых пальцев резко металлические, исчезающие при выключении зажигания. Наличие стука указывает на повышенный зазор в сопряжениях палец – втулка верхней головки шатуна или палец – бобышки поршня.

Стук поршневых пальцев – двойной, металлический и резкий.

Стук поршневого пальца – ритмичный, высокого тона с резким металлическим оттенком и слышен он в зоне 2 расположения цилиндров на всех режимах работы двигателя. Усиливается он с повышением нагрузки. Этот стук может полностью исчезнуть при отключении свечи неисправного цилиндра. Если стук поршневых пальцев прослушивается в нескольких цилиндрах, то для конкретного их определения необходимо отсоединить высоковольтный провод от свечи. Обычно стук может возникнуть по двум причинам: из-за слишком раннего зажигания или большого увеличения зазора между втулками и поршневыми пальцами.

Стук поршневых пальцев слышен как слабые четкие металлические удары. Он хорошо прослушивается при изменении оборотов двигателя. Стук может появиться в результате износа поршневых пальцев и отверстий в бобышках поршней или при износе пальцев и отверстий втулок головок шатунов.

Стук поршневых пальцев – металлический резкий. Иногда его путают со стуками, вызываемыми детонацией в цилиндрах двигателя, однако природа у них разная. Стук поршневых пальцев в отличие от детонации лучше прослушивается на холостом ходу. В результате интенсивного износа пальца или головки шатуна увеличиваются зазоры, что и порождает стук.

Обычно стук поршневых пальцев двойной металлический и резкий; вызывается чрезмерным зазором и лучше слышен на холостом ходу двигателя.

Для предотвращения стука поршневых пальцев , воспринимающих во время работы большие динамические нагрузки, их подбирают к поршням и шатунам с минимальными необходимыми для обеспечения нормальной смазки зазорами. Поэтому диаметр отверстий под поршневой палец в поршне делают несколько меньшим, чем диаметр самого пальца. Поэтому при нормальной комнатной температуре палец сидит в поршне не с зазором, а с небольшим натягом, который при нагревании поршня ( в рабочем состоянии) исчезает и вместо него появляется зазор.

К стукам, при появлении которых требуется немедленная остановка двигателя для ремонта, относится стук подтип пиков коленчатого вала и стук поршневых пальцев . При этом не следует принимать детонационные стуки ( звонкий удар высокого тона) за стук пальцев.

Признаком износа поршневого пальца могут быть резкие отчетливые стуки высокого тона при работе двигателя, значительно отличающиеся от стуков поршня. Стук поршневого пальца вызывается износом бронзовой втулки верхней головки шатуна, увеличением диаметра отверстия в бобышках поршня и износом пальца.

При детонации слышен звонкий стук в цилиндрах, особенно сильный при работе двигателя с полной нагрузкой. Детонацию обычно ошибочно определяют как стук поршневых пальцев .

Во время горячей обкатки без нагрузки проверяют давление масла в магистрали, измеряют и при необходимости регулируют минимально устойчивую и максимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу. При помощи стетоскопа ослушивают двигатель в зонах возможных стуков поршневых пальцев , поршней, шатунных и коренных подшипников.

Для предотвращения появления остаточных деформаций в поршне и повреждения посадочных поверхностей под палец в нем демонтаж и монтаж поршневого пальца должен производиться после предварительного нагревания всего комплекта ( при демонтаже) или только поршня ( при монтаже) в горячей воде до 70 С. Рас-комплектовывать поршни с подобранными к ним на заводе поршневыми пальцами нельзя, так как при этом нарушается их посадка, обеспечивающая нормальную работу сочленения: при более плотной посадке, чем предусмотрено заводской сборкой, возможны стуки поршней на непрогретом двигателе, а при менее плотной – стуки поршневых пальцев на прогретом двигателе.

Стучат поршневые пальцы: почему так происходит

Начнем с того, что стук поршневых пальцев в двигателе может быть вызван несколькими причинами. Условно эти причины можно разделить на две группы:

• механические неисправности;
• особенности сгорания топливно-воздушной смеси и нагрузки на силовой агрегат;

В первом случае стук поршневых пальцев возникает по причине износа нагруженных элементов. Также возможен вариант, когда во время ремонта ДВС и установки новых поршневых пальцев были допущены ошибки. Если иначе, пальцы по размеру могут не соответствовать посадочному месту или при их установке возникли дефекты. Результатом становится то, что в месте соединения поршня и пальца возникают люфты и появляется стук. Указанные стуки хорошо прослушиваются на холодном двигателе, также стучать может и после прогрева. Постукивание наиболее отчетливо слышно в моменты нахождения поршня в ВМТ и НМТ.

Во втором случае водитель может услышать отчетливый стук поршневых пальцев, который возникает только при определенных условиях. Такое явление называется детонация двигателя и никак не означает, что в связке палец-поршень-шатун возникли какие-либо проблемы по механике. Получается, пальцы стучат на ДВС с исправным КШМ. Давайте разбираться.

Если представить, что во время хода поршня вверх смесь взрывается, а не горит, тогда скорость распространения пламени сильно возрастает. Расширяющиеся газы с огромной силой давят на днище поршня, препятствуя его подъему в ВМТ. В результате поршень буквально «шатается» в гильзе, значительно растут нагрузки на КШМ, в том числе и на поршневые пальцы. Водитель слышит отчетливый металлический стук в двигателе именно в такие моменты, так как давление газов в цилиндре сильно возрастает. Параллельно с этим снижается мощность мотора, двигатель начинает дымить и вибрировать, повышается температура силового агрегата. Отметим, что детонация может возникать как в бензиновом, так и в дизельном двигателе.

Такой аномальный процесс горения смеси разрушает ДВС, приводит к прогару поршней, ломает поршневые кольца и т.д. Последствия детонации могут быть очень серьезными, так как детали двигателя испытывают значительно повышение нагрузки и разрушаются. Дефекты возникают как на днище поршня, так и на его головке. Ударная волна от взрыва топливного заряда сбивает масляную пленку на стенках цилиндров, в результате чего изнашиваются как кольца, так и сами стенки цилиндров. Вибрации от детонационного горения вызывают разрушение подшипников шатунов (вкладышей), дефекты возникают в области перегородок, которые присутствуют между поршневых колец. Одним словом, детонация способна в разы сократить ресурс любого двигателя внутреннего сгорания.

По причине возникновения детонации кратковременно стучат пальцы при разгоне. Особенно часто это проявляется тогда, когда водитель пытается ускориться во время движения, например, на подъем, оставаясь при этом на повышенной передаче. Такую детонацию называют стуком пальцев при езде в натяг. Для того чтобы не перегружать двигатель, необходимо своевременно переключаться на ту передачу, которая соответствует условиям движения. Все это зависит только от водителя. Параллельно с этим существует еще несколько причин, по которым пальцы начинают стучать.

В двигателе существует специальная система гашения детонации, включающая в себя особую часть программы управления двигателем, датчики и исполнительный блок. Датчик устроен таким образом, чтобы реагировать на детонацию. При ее возникновении на пьезокристаллической пластине датчика возникнет напряжение, зависящее от амплитуды и частоты колебаний звуковой волны взрыва. Блок управления принимает сигнал с датчика и, при обнаружении детонации, оптимизирует работу системы зажигания до ее прекращения. Однако эта система не всесильна. Если топливом является бензин с низкооктановым числом, она помочь не сможет.

Повязки на руку при переломе: лангеты и пластиковые гипсы на плечевой сустав и кисть

О чем свидетельствует стук пальцев при разгоне?

Само определение «стук пальцев»  в корне неверно. Дело в том, что посторонние шумы не являются признаком  стука самих пальцев. Характерный звук появляется в результате возникновения ударной волны взорвавшегося топлива о стенки цилиндров. В нормальном состоянии горючая смесь воспламеняется равномерно. Начинается взрывное сгорание топливной смеси возле свечи и после равномерно распространяется в различные стороны. Как правило, скорость распространения ее составляет 20-30 м/с.  При детонации обогащенная смесь взрывается сразу после попадания в камеру сгорания. Взрывная волна начинает распространяться и сталкивается со стенками цилиндра на огромной скорости. В результате этих столкновений и появляется характерный шум. При хаотичном движении элементов сгорания в топливе повышается температура стенок цилиндров. При постоянной работе в таком режиме возникает дополнительная нагрузка на все элементы. Игнорирование данной проблемы может привести к следующим проблемам:

• Искривлению блока цилиндров;
• Деформации поршня;
• Повреждению клапана и шатунов.

Здесь важно понимать, что игнорирование стука пальцев может привести к дорогостоящему ремонту. Поэтому не стоит запускать проблему, иначе необходимость капитального ремонта возникнет быстрее, чем ожидалось

Откуда в двигателе возникает стук на горячую?

Причины могут быть самые разные, и первоочередная задача при обнаружении стуков, понять какие детали его вызывают. От своевременно найденной причины и быстрого решения проблем зависит срок службы двигателя в целом.

1. Самая безобидная причина кроется не в механизме, а в понижении уровня моторного масла. Когда двигатель стучит на горячую, в дорожных условиях самое большее, что можно сделать — это при помощи щупа выяснить уровень моторного масла в текущий момент. Нехватка смазки провоцирует трение смежных деталей друг о друга, они могут повреждаться, что и вызывает появление характерных стуков.

При доливании масла до требуемого уровня, стук должен прекратиться.

Необходимо прислушиваться к интенсивности стуков, если отмечается явное их нарастание, то лучше обратиться в автосервис и провести диагностику двигателя. Если стуки в двигателе на горячую равномерные и характеризуются затиханием с нарастанием температуры, при этом видимых неисправностей и проблем не обнаружено, автомобиль может эксплуатироваться еще десятки тысяч километров до того, как встанет на ремонт.
Стук может исходить из коленчатого вала. Если мотор находится под нагрузкой, и при этом стуки проявляются с нарастающей силой, прогрессируя с течением времени, то поиск проблемы сужается до подшипников коленчатого вала. Продолжать движение при такой неисправности опасно, иначе ситуация усугубится и мотор потребуется ремонтировать капитально.
Стук в двигателе на горячую способен издаваться клапанами при повышении числа оборотов коленвала и одновременном уменьшении давления в системе уровня смазки. Для того чтобы избавиться от стука, для начала потребуется привести в норму давление в системе, чтобы двигатель нормально функционировал

Важно подобрать только такое моторное масло, вязкость и свойства которого удовлетворяют климатическим условиям конкретного региона с учетом сезона.

Если давление масла нормализованно, а стуки не прекращаются, тогда придется снимать крышку клапанов и сделать проверку зазоров. Увеличение зазоров — главная причина появления стука и последующего износа деталей.

Это явление характерно для машин со значительным пробегом, где зазоры появляются по причине долгого использования и естественного износа деталей. Зазоры нужно выставить правильно, регулируют их с помощью специального набора щупов, которые помещаются в промежутки между коромыслом и верхней частью клапана.

1. При изменениях температуры двигателя стуки могут либо усиливаться, либо ослабевать. Первый случай связан с тем, что изношенные детали при прогревании могут немного расшириться, тем самым уменьшив зазор, а это в свою очередь, приводит к естественному исчезновению стука. Такая ситуация часто наблюдается в цилиндропоршневой группе двигателя. Второй случай связан с нагревом моторного масла. Как известно, при горячем двигателе оно разжижается, что может усилить стуки в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Продолжать движение на автомобиле во время стука двигателя весьма опасно, Во избежание серьезных поломок моторного агрегата, лучше вызвать эвакуатор и отвезти машину на станцию техобслуживания, где специалисты будут выявлять точную причину и сразу ее устранять.
2. Иногда стук появляется из-за человеческого фактора. Простой пример — форсирование лужи на большой скорости приводит к гидроудару, что может повлечь за собой прогибание шатуна. Бывает, что замененная при ремонте деталь была с нарушенной геометрией, некачественной, либо установка ее была выполнена с перекосом. На подобные детали в разы возрастает нагрузка, что неизбежно приводит к ухудшению смазки и повышению температуры в зоне их работы. Как результат — быстрая изнашиваемость, увеличение зазоров, и впоследствии — стук.

Если после проверки зазоров соединенных деталей выяснилось, что они соответствуют норме, можно предположить, что двигатель стучит на горячую из-за интенсивных нагрузок, либо по причине долгой работы в перегретом состоянии. В результате чего сильное трение деталей быстро разрушает смазку.

Почему стучат пальцы в двигателе при разгоне? Разбираемся в проблеме »

Почему стучат пальцы в двигателе при разгоне? Разбираемся в проблеме

Почему стучат пальцы в двигателе при разгоне? Чтобы ответить на этот вопрос нужно разобраться, отчего возникает это явление. В нормальном состоянии воспламенение горючей смеси происходит равномерно. Взрывное сгорание топлива начинается возле свечи и одновременно распространяется в разные стороны. Скорость распространения взрыва около 20-30 м/сек. В случае детонации переобогащенная смесь начинает взрываться сразу после попадания в камеру сгорания. Взрывная волна движется хаотично, наталкиваясь на стенки цилиндра, остатки смеси взрываются. Скорость волны при этом может достигать 1000 м/сек.

Последствия. Как мы уже выяснили детонация, это по сути неуправляемое сгорание топлива. При этом, стенки цилиндра нагреваются неравномерно, в местах ударов взрывной волны температура повышается значительно. Это может приводить к деформации блока цилиндров. Также может перегреться и деформироваться поршень. Взрывная волна при определенных условиях может испортить клапана. Также она может повредить шатуны. В любом случае, систематическая и сильная детонация приведет к необходимости капитального ремонта двигателя.

Данное явление может вызывать большое количество факторов. Они имеют разную степень опасности. Иногда, небольшая детонация вполне допустима. Ниже будут рассмотрены все возможные варианты появления этого явления.

Самой безобидной можно назвать детонацию, которая возникает при резком увеличении оборотов. Если при 1000 об/мин резко выжать педаль газа, ускоряя работу силового агрегата до 4000-5000 об/мин, то можно услышать кратковременную детонацию. Это вполне рядовое явление. Бояться этого не стоит, в этом случае детонация не приведет к печальным последствиям. Причина в резком увеличении топлива, подаваемого в двигатель, количество воздуха сначала остается на прежнем уровне, это и вызывает преждевременно окисление топлива, которое сопровождается взрывами. Единственный способ борьбы с этим явлением – отказ от резкого увеличения оборотов.

Но, иногда детонация может появляться при нормальной работе силового агрегата. Вот в таких случаях необходимо максимально быстро выявить и устранить неисправность. Иначе, это приведет к ремонту мотора. Итак, у детонации могут быть следующие причины:

• Неправильно выставленный угол опережения зажигания. При увеличении этого показателя, точка с максимальным давлением при сгорании топлива смещается к ВМТ. Из-за этого возникает повышенное давление в цилиндре, и соответственно появляется . При появлении беспричинных стуков, обязательно проверьте правильность работы зажигания;

Практически все современные машины оборудованы датчиком гашения детонации. Если вы наблюдаете явление регулярно, то проверьте состояние этого небольшого прибора. При необходимости нужно заменить его;

Низкое октановое число. У каждого автомобиля имеется своя степень сжатия, соответственно, рассчитывается этот показатель, исходя из топлива, которое будет использоваться в двигателе. Чем выше степень сжатия, тем большим должно быть октановое число. Если залить в бак топливо с меньшим показателем, то в цилиндре возникнет неуправляемая реакция. Если вы в целях экономии залили менее качественный бензин, то желательно слить его, и залить топливо с подходящим октановым числом. Иногда, подобное явление может возникать .

В двигателе стучат пальцы – каковы причины

«Умная» тормозная система от ZF

Многие автомобилисты хоть раз в жизни сталкиваются с таким явлением, как стук пальцев.

В современных автомобилях стучат, собственно, не пальцы, а происходит детонация. В старых же двигателях стучат именно пальцы поршня.

Что происходит при детонации?

В камере сгорания самовоспламеняется топливная смесь. Это происходит, когда нагрузка на двигатель стремительно увеличивается. Толчком к этому может служить движение машины при въезде на подъём или при вынужденном ускорении.

Также в этом выпуске

Преимущества и недостатки оппозитного двигателя

Что такое закрытый блок двигателя

В камере сгорания в процессе движения может возникнуть критическое давление. Причин этому две:

1. При сжатии поршень направляется вверх, топливная смесь сжимается и создаётся избыточное давление.
2. После того как горючая смесь воспламенилась, образовавшаяся взрывная волна расходится полностью по камере сгорания и возникает повышенное давление.

В результате всего этого в тех местах, где скапливаются остатки топливной смеси, могут образоваться активные химические соединения. Если возникает критическая величина, то соединения вступают в реакцию друг с другом и смесь начинает самовоспламеняться.

Температура растёт, образуется взрывная волна, которая способствует появлению новых очагов возгорания.

Так называемый стук пальцев – это удары образовавшихся взрывных волн, они стучатся о стенки цилиндра.

Отчего может возникнуть детонация?

Общая причина – возникновение условий в камере внутреннего сгорания, достаточно благоприятных для того, чтобы химические окислительные процессы ускоряли своё протекание.

• Одна из причин кроется в топливно-воздушной смеси, вернее, в её составе.
• Увеличение угла опережения зажигания. При этом процессе резко увеличивается давление, а это прямой путь к проявлениям и появлению детонации.
• Горючее, а скорее, его октановое число тоже одна из причин. Чем меньше октановое число, тем больше возможность возникновения окислительной реакции. Это может происходить оттого, что автомобиль заправляется неподходящим бензином.
• Окислительные процессы могут возникать и при высокой степени сжатия. Для таких моторов рекомендуется использовать бензин с достаточно высоким октановым числом.

Как снизить вероятность возникновения детонации?

Увеличить число оборотов. При таком режиме работы время, которое тратится на возникновение окислительной реакции, значительно уменьшается. Таким образом, и возникновение стука уменьшается.

Потоки горючей смеси, находящейся в камере сгорания, при вращении ускорят распространение площади взрывного огня.

Уменьшение пути, который должен пройти фронт огня. Это достигается при установлении двух свечей на каждом цилиндре. Также можно для достижения такого же эффекта уменьшить диаметр цилиндров.

Диагностика неисправности по характеру и локации звука

Посторонний стук в двигателе

Больше всего опасения вызывают посторонние стуки в двигателе, которые имеют разную природу, тональность, периодичность. Они могут возникать в нижней части движка, в середине, вверху. Звук может быть глухим или звонким с металлическим оттенком. Он может появляться в момент запуска мотора и исчезать после его прогревания. Стук может быть громким, а может быть, тихим, приглушённым. Поскольку принцип работы дизельного двигателя кардинально отличается от способа образования и воспламенения рабочей смеси бензинового движка — у них звуковое сопровождение работающего мотора совершенно не похожее. У бензинового ДВС — мягкое, приглушённое, очень тихое, равномерное; у дизеля — булькающее, разной тональности, средней громкости. Посторонние звуки в дизельном и карбюраторном силовом агрегате могут иметь одну природу возникновения (в шатунно-поршневой группе, клапанах, распределительном вале и т. д.), но иметь разное звучание.

Причины образования стуков

Причины стуков в двигателе

В двигателе стуки могут появляться по разным причинам. Обоснование этого тезиса самое простое. Силовой агрегат состоит из множества подвижных деталей, которые подвержены воздействию различных механических нагрузок и высоких температур. Причём нагрузки постоянно меняются. Периодичность изменения зависима от числа оборотов коленчатого вала. Чаще всего эти звуки в силовом агрегате появляются по следующим причинам:

• в сопряжениях появился увеличенный зазор в результате естественного износа — ресурс сопрягаемых деталей закончился, и они подлежат замене;
• неумелые действия неопытного водителя привели к грубому нарушению правил эксплуатации двигателя — перегрев, форсаж, использование моторного топлива ненадлежащего качества и др.;
• был сделан некачественный ремонт двигателя с грубыми нарушениями технического регламента или были установлены бракованные неоригинальные запчасти.

Негативные последствия от детонации

Детонация по своей природе несет разрушающий характер, может привести к поломке различных деталей и узлов, а также стать основополагающей причиной для проведения капитального ремонта двигателя. Поэтому, современные ДВС, функционирующие на высоких оборотах, могут в короткие сроки выйти из строя, именно из-за детонационных процессов.

Среди автовладельцев очень распространенно ошибочное мнение, что рост показателя давления за счет увеличения скоростного режима положительно отражается на повышении мощности мотора. Но ситуация складывается прямо противоположно. Временная продолжительность взрывной волны очень маленькая (0,0001 с).

Такое же время отводится на увеличение давления на поршни. Следственно, они никаким образом за такое мизерное количество времени не смогут повлиять на мощность двигателя. А нанести существенный вред разным узлам и деталям вполне вероятно.

Когда взрывная волна с огромной силой ударяется о стенки цилиндра, она значительно разрушает масляную пленку. Эта пленка защищает детали ЦПГ не только от «сухого» трения, но и от коррозионного воздействия, поэтому ее разрушение неизбежно приведет к частичному механическому износу и повреждению деталей.

К тому же при образовании ударной волны в резкой форме начинает возрастать к стенкам цилиндров тепловая отдача от сгоревшего газа, что вызывает перегрев ДВС. Это, в свою очередь, отразиться на состоянии и эксплуатационных характеристиках прокладок, уплотнителей, свечей зажигания, поршней и т.д.