Při normálním procesu spalování směsi palivo-vzduch je rychlost šíření spalování několikanásobně nižší než rychlost zvuku, oxidační proces je rovnoměrně rozložen od zapalovací svíčky a nevytváří rázová zatížení. Při detonaci dochází k explozivnímu vznícení směsi v důsledku stlačení nebo od horkých částí ve spalovací komoře. Nárazové zatížení často poškozuje píst a má za následek snížení výkonu motoru.
Nejnovější zprávy v našem telegramu!
Přihlaste se k odběru, abyste byli vždy aktuální
Přehled
Směs vzduchu a paliva je zapálena ve válcích motoru jiskrovým výbojem (Otto cyklus) nebo vlivem zvýšené teploty stlačeného vzduchu. Pohyb směsi ve válci je turbulentní a závisí na rychlosti pístu. Čelo plamene se u zážehových motorů šíří od elektrod zapalovací svíčky. Za chodu motoru se směs stlačuje a zahřívá, což usnadňuje zapálení jiskrou – plamen se šíří vrstvu po vrstvě nízkou rychlostí, nepřesahující 45-50 m/s.
Detonační proces je typický pro motory s Ottovým cyklem a dochází k němu, když se směs vznítí nikoli teplem generovaným čelem plamene od zapalovací svíčky, ale rázovou vlnou ze zapálené zóny. Je to vlna, která vytváří klepavý zvuk při odrazu od kovových stěn válce a spalovací komory. Krátká detonace je u spalovacích motorů normální, problém vzniká neustálým explozivním spalováním směsi paliva a vzduchu.
Příčiny
V době karburátorových motorů s mechanickým rozdělovačem zapalování bylo možné ručně nastavit časování zapalování. Pokud je zapálení příliš brzy, směs se vznítí dlouho předtím, než píst dosáhne horního bodu. Obecně platí, že podobný algoritmus činnosti zapalovací svíčky je standardem pro všechny zážehové motory, ale v tomto případě mluvíme o příliš brzkém zážehu. Výsledkem jsou výbuchy směsi, které se zhoršují při pokusu o akceleraci z nízkých otáček na vyšší převodové stupně.
Druhým důvodem je antidetonační charakteristika určená oktanovým číslem benzínu. Čím vyšší je kompresní poměr, tím vyšší by mělo být oktanové číslo. Pravidlo neplatí pro motory pracující v Atkinsonově cyklu – s kompresním poměrem asi 14 jednotek používají motory benzín A-95, který při standardním Ottově cyklu nevydrží kompresní poměr nad 11 jednotek.
Další příčinou detonace jsou usazeniny uhlíku na stěnách spalovací komory. Kromě mírného zvýšení kompresního poměru brání usazeniny karbonu odvádění přebytečného tepla. V důsledku toho se jednotlivé sekce zahřejí na teplotu dostatečnou k zapálení směsi paliva a vzduchu i ve fázi sání. Pokud motor spotřebovává olej, zvyšuje se rychlost tvorby karbonových usazenin. Olej také při hoření přispívá k nadměrnému vývinu tepla a místnímu přehřívání dílů ve spalovací komoře, což vede k detonaci.
Detonace začíná v případě celkového přehřátí motoru – nedostatečné odvádění tepla vede k výskytu horkých prvků ve spalovací komoře. Účinek se nazývá předzápal a přímo nesouvisí s detonačními procesy spalování. Předstih pouze posouvá okamžik a místo zapálení směsi. Právě při doutnavém zapalování je pozorováno vyhoření výfukových ventilů nebo přehřátí zapalovací svíčky a dna pístu. K explozivnímu spalování směsi dojde, pokud je příliš chudá v důsledku ucpaných vstřikovačů nebo vadného regulátoru tlaku. Řidič ne vždy uslyší detonační spalování; charakteristický zvuk se objeví pouze při velmi silném chodu motoru.
Kontrolní metody
Nejběžnějším způsobem, jak včas detekovat detonaci, je použití senzoru zašroubovaného do bloku. Snímače byly poprvé použity v éře karburátorových motorů s automatizovanými řídicími systémy pro časování zapalování a složení směsi. Po zavedení vstřikovacích systémů se interakce snímače s řídicí jednotkou zjednodušila.
Někteří výrobci mohou, ale nemusí používat snímač na stejném modelu motoru v závislosti na trhu, na kterém se vozidlo prodává. Citlivý prvek snímače funguje na principu mikrofonu, když začne detonace, upraví se provozní režimy zapalování a přívodu paliva. Řadové motory obvykle používají jeden snímač, zatímco motory s blokem V používají dva snímače, z nichž každý obsluhuje svou vlastní řadu válců.
Senzor je poměrně spolehlivá součást, hlavním důvodem selhání je přirozené opotřebení. Nejčastějším problémem je koroze kabelu, který se odtrhne od citlivého prvku. Řídící jednotka nepřijímá signál a zaznamenává chybu, omezující výkon motoru. Tímto způsobem se regulátor vyhýbá provozním režimům, ve kterých je největší pravděpodobnost detonace.
Následky
Krátkodobá detonace v přechodných podmínkách nezpůsobí poškození částí motoru. Pokud byl proces explozivního spalování směsi dlouhý nebo pravidelný, pak nejprve trpí písty. Tlaková vlna může způsobit prasknutí tenkých můstků nad horním pístním kroužkem nebo mezi kroužky. Při detonaci nedochází k vyhoření pístu – problém je typický pro motory se zaseknutými pístními kroužky nebo vadnými vstřikovači systému přímého vstřikování, které směřují proud paliva ke dnu pístu.
Při detonaci je pozorována zvýšená teplota plynů, která nevede k propálení ventilových desek a ztrátě těsnosti v uzavřené poloze. Při silné a déletrvající detonaci však nelze vyloučit deformaci ojnic nebo poruchu těsnění pod hlavou, což může způsobit pronikání nemrznoucí kapaliny do spalovacích komor nebo únik oleje do chladicího systému.
Následky detonace se mohou lišit. Nejnáchylnější k poškození jsou vysoce výkonné motory. Zničení pístů vede k poškození zrcátek válců úlomky. Ne vždy je možné škrábání eliminovat mechanickou úpravou – v důsledku toho je nutné zakoupit smluvní motor, vyměnit nebo obložit blok. Všechny postupy jsou poměrně drahé a časově náročné.
Závěr
Hlavní příčinou detonace u moderních automobilů je použití nekvalitního paliva, znečištění spalovacích prostorů karbonovými usazeninami nebo chudá směs v důsledku ucpaných trysek vstřikovačů. Provoz motoru s konstantní detonací vede k poškození skupiny pístů a řadě dalších poruch.
