Врыв в цилиндре

Каждому, кто ездит на мотоцикле или автомобиле, знакомо явление, когда двигатель, казалось бы, без всяких причин вдруг начинал работать со звонким стуком и успокаивался, стоило убрать «газ». Детонация — так коротко прокомментирует опытный водитель рассказ молодого коллеги о тревожащем стуке и посоветует сменить бензин или правильно отрегулировать опережение зажигания. Однако не всегда эти меры устраняют неприятное явление, поскольку оно может быть вызвано многими другими причинами.

Детонация и похожее на нее самовоспламенение смеси вредно отражаются на двигателе, поэтому полезно знать сущность, условия возникновения и способы предупреждения этих явлений. О них применительно к мотоциклу идет речь в предлагаемой статье инженера А. В. НАДЕЛЯЕВА.

Детонацией специалисты называют такой процесс сгорания смеси, когда фронт пламени в цилиндре распространяется со взрывоподобной скоростью (1500—2000 м/сек). В камере сгорания при этом образуются ударные волны, распространяющиеся с такой же скоростью, и резко повышается давление. Удары волн о стенки цилиндра вызывают характерный металлический стук и интенсивное повышение температуры двигателя.

Детонацию часто путают с воспламенением смеси, которое возникает не от искры на Свече, а от расположенного в камере сгорания источника (например, прокладки, корпуса свечи и т. п.), нагревшегося выше температуры самовоспламенения смеси. Явление самовоспламенения называют также калильным зажиганием. Нужно отметить, что при определенных условиях в камере сгорания оно может вызывать и детонацию.

На практике детонацию и самовоспламенение легко различить. Если выключить зажигание на не очень перегретого детонирующем двигателе, то он остановится сразу. Если же это калильное зажигание, то мотор будет продолжать работать рывками еще некоторое время.

В результате работы двигателя с детонацией у свечей выгорают электроды, раскрашиваются и разрушаются изоляторы. Поршни сначала покрываются рядом точек, затем их кромки, а при длительной детонации и вся поверхность днища становятся рыхлыми и пористыми, а затем идет выкрашивание и прогар. Поршневые кольца закоксовываются в канавках, ломаются и задирают зеркало цилиндра. Детонация не щадит ни шатунов, ни коленчатого вала, ни подшипников. У четырехтактных моторов от нее страдают еще и выпускные клапаны — выгорают их фаски и седла.

Двигатель, работающий с самовоспламенением, также доставляет мало радости. При «позднем» самовоспламенении происходит сильное расширение поршня, в результате которого его заклинивает в цилиндре со всеми вытекающими последствиями. При «раннем» самовоспламенении может возникнуть та же детонация.

Какие конструктивные решения влияют на ход событий? Опыт показывает, что уменьшение диаметра цилиндра, приближение формы камеры сгорания к сферической, переход от бокового расположения свечи к центральному отдаляют детонацию. В подтверждение можно сказать, что при установке на мотоцикл «Паннония» вместо головки с боковым расположением свечи другой, от двигателя Ява-250 с центральным расположением удалось повысить степень сжатия с 7,6 до 8,5 и применять бензин А-72 или А-76; при этом детонации не возникало.

В свою очередь, самовоспламенение зависит от наличия выступающих частей в камере сгорания (чем их больше, тем вероятнее местный нагрев), формы камеры сгорания и днища поршня. При повышении степени сжатия вероятность его возникновения растет и снижается при уменьшении диаметра цилиндра.

Но не только конструктивные параметры влияют на детонацию и самовоспламенение. Так, обогащение смеси, понижение атмосферного давления и увеличение влажности воздуха дополнительно охлаждают детали двигателя.

Важно отметить, что возникновению детонации благоприятствует очень раннее зажигание: уже горящая смесь дополнительно поджимается идущим к верхней мертвой точке поршнем. Увеличение числа оборотов уменьшает возможность детонации, но способствует самовозгоранию. Для предотвращения его очень важно правильно подобрать свечи по тепловым характеристикам и процентное содержание масла в бензине.

Каким образом можно хотя бы частично избавить двигатель от вредных явлений, а владельца машины от переживаний? При эксплуатации следует применять бензин той марки, которая указана в инструкции, или с большим октановым числом. Если же вы задумали форсировать двигатель по степени сжатия (подрезкой головки), придется наверняка использовать высокооктановое топливо. Обеднять смесь в этом случае не рекомендуется, так как это ведет к перегреву двигателя.

Наличие масла в топливе у двухтактных двигателей способствует калильному зажиганию из-за низкой (относительно бензина) температуры его самовозгорания. Поэтому желательно применять сорта с возможно большей температурой самовозгорания. К ним относятся авиационные МС-20, МК-22. Они меньше разлагаются и обладают лучшей смазывающей способностью при высоких температурах. Правда, отложение нагара на днище будет несколько больше, чем при АС-8, и его чаще придется удалять. Молено и ослабить образование нагара, для чего надо отполировать днище поршня и стенки камеры сгорания.

Избежать калильного зажигания помогает скругление всех острых кромок деталей, которые выступают в камеру сгорания и наиболее сильно нагреваются. Что касается расположения свечи, то она должна быть ввернута в головку так, чтобы корпус ее был заподлицо с поверхностью камеры сгорания. Утопленная в гнезде свеча хуже охлаждается и вызывает самовоспламенение смеси.

При движении на мотоцикле с исправным, правильно отрегулированным мотором детонация может возникать из-за резкого открытия дроссельной заслонки, слишком большой нагрузки (на низких оборотах).

Резкое открытие дросселя ведет к временному обеднению смеси из-за уменьшения разрежения в диффузоре карбюратора. Когда двигатель набирает обороты, скорость воздуха в диффузоре возрастает и разрежение увеличивается. Особенно это заметно у двигателя малой кубатуры, если на нем стоит карбюратор с диффузором большого диаметра. Детонация в этом случае зависит и от типа ручки управления дроссельным золотником. При конструкции ползункового типа (такой, как на мотоциклах ИЖ, ЯВА, ЧЗ, «Ковровец») детонация менее вероятна, чем при катушечной (как на М—106, «Паннонии», «Урале»), поскольку в последнем случае дроссель поднимается гораздо резче. Для устранения детонации надо обеспечить более богатую смесь на переходном режиме, или поставить карбюратор с меньшим сечением диффузора, или же установить более «длинноходную» ручку управления газом. Легкая детонация в момент резкого открытия дросселя — нормальное явление.

При движении под нагрузкой на малых оборотах с полностью открытым дросселем смесь переобедняется из-за недостаточного разрежения в диффузоре карбюратора. Кроме того, на малых оборотах уменьшается коэффициент наполнения из-за увеличения обратного выброса. Все это ведет к появлению детонации. Чтобы устранить ее, следует прикрыть дроссельный золотник и перейти на низшую передачу.

Отложение нагара на днище поршня и стенках камеры сгорания уменьшает ее объем, и соответственно увеличивается степень сжатия. Когда это увеличение превысит определенную границу, возникает детонация. Избавиться от нее можно только очисткой камеры сгорания и днища поршня от нагара во время обслуживания. Заодно следует снять нагар с выпускного окна.

Если водитель уверен, что в камере сгорания нет острых выступающих частей, свеча зажигания соответствует инструкции и тепловой характеристике двигателя, камера сгорания и поршень чисты от нагара, он может задаться вопросом: избавлен ли двигатель от калильного зажигания? К сожалению, нет. И вот по какой причине. Практика эксплуатации мотоциклов показывает, что они преимущественно работают на переменных нагрузках, то есть на переходных режимах. Известно также, что особенно сильно нагар отлагается при работе двигателя на режимах, когда используется мощность меньше средней, иными словами, на холостом ходу и в условиях города, при движении на четвертой передаче со скоростью до 60 км/час. Поэтому в городе рекомендуем на первой, второй и третьей передачах чаще давать двигателю максимальные обороты. В процессе перехода от средней мощности к максимальной выгорают отложения, причем вначале температура отскакивающих чешуек ниже температуры самовоспламенения смеси, и выдержка двигателя на таком переходном режиме способствует самоочистке. Если двигатель сразу заставить работать с максимальной мощностью, то температура отлетающих частичек будет выше температуры вспышки топливо-воздушной смеси. Двигатель начнет работать от самовоспламенения, в результате станут перегреваться детали, и в конце концов заклинит поршень. При постепенном же переходе к режиму максимальной мощности температура поршня и стенок камеры сгорания возрастает также постепенно. Рыхлый нагар выгорает, отслаивается и уносится отработавшими газами. За городом на скорости 90—100 км/час в течение первых 10—30 минут может возникнуть калильное зажигание из-за выгорания отложений, образовавшихся за неделю в городе. Поэтому на загородной трассе поначалу предпочтителен более легкий режим. Если на мотоцикле есть топливный корректор, не помешает слегка обогатить смесь. После «самоочистки» можно двигаться с максимальными скоростями, не опасаясь калильного зажигания.

В общем, не так страшны детонация и калильное зажигание, когда знаешь, как с ними бороться!

1975N09P36-37