Spalanie stukowe, zwane też spalaniem detonacyjnym – to groźny proces, zaburzający przebieg suwu rozprężania. Spalanie stukowe (detonacyjne) może doprowadzić do zniszczenia silnika.
Spalanie stukowe objawia się metalicznymi odgłosami z silnika, przy dużych obciążeniach (jazda z większą szybkością, gwałtowne dodanie gazu). Są one określane jako stuki albo metaliczne dzwonienie. Poza tym objawem spalania stukowego jest osadzanie się sadzy na końcówce układu wydechowego i jasny nalot na elektrodach świec zapłonowych.
Do spalania stukowego dochodzi w silnikach benzynowych i silnikach wysokoprężnych. Najczęściej zjawisko to występuje w starszych samochodach.
Jak pracuje silnik podczas spalania wewnętrznego?
Praca silnika spalinowego przebiega w bardzo precyzyjny sposób, a sam silnik wykorzystuje cztery suwy (ssania, sprężania, rozprężania i wydechu). Każde zaburzenie ma wpływ na właściwą pracę oraz trwałość jednostki napędowej i jej elementów. Spalanie stukowe zaburza właściwy przebieg trzeciego suwu – rozprężania, zwanego też suwem pracy.
W silniku, który pracuje prawidłowo, mieszanka paliwowo powietrzna zapala się od iskry, generowanej przez świecę zapłonową, przed końcem suwu sprężania. Płomień rozprzestrzenia się równomiernie po całej komorze spalania z prędkością od 30 do 60 m/s. Ze względu na dużą ilość gazów spalinowych, ciśnienie wzrasta do 60 kg/cm2, co wywołuje ruch tłoka, napędzający wał korbowy. Cały proces trwa około jednej tysięcznej sekundy.
W przypadku zaistnienia zjawiska spalania stukowego, dochodzi do zapłonu mieszanki paliwowo powietrznej, kiedy tłok nie znajduje się jeszcze w odpowiedniej pozycji (nie zakończył ruchu do góry). Dochodzi do tego na skutek działania wielu czynników (o nich dalej).
Proces spalania stukowego
Spalanie mieszanki paliwowo powietrznej, przy spalaniu stukowym, następuje z ogromną prędkością. Powstaje fala uderzeniowa o prędkości 1000 m/s, co jest powodem stuku. Dochodzi też do potężnego wzrostu ciśnienia i ponadnormatywnego wzrostu temperatury (nawet o 300 st. Celsjusza, do 900 st. Celsjusza) w komorze spalania. W tłok, który nie zakończył jeszcze ruchu do góry, uderza potężna siła. Powoduje ona obciążenie mechaniczne i cieplne tłoka, korbowodu i wału korbowego.
Skutki zaistnienia spalania stukowego
Spalanie stukowe może doprowadzić do takiego zniszczenia silnika, że jego naprawa będzie nieopłacalna.
Efektem spalania stukowego może być wypalona dziura w tłoku, pęknięty wał korbowy,albo inne, poważne uszkodzenia silnika.
Co wywołuje spalanie stukowe (detonacyjne) w silnikach benzynowych?
- Uszkodzenie czujnika spalania stukowego – urządzenie nie działa i nie może korygować kąta wyprzedzenia zapłonu
- Benzyna niskiej jakości, o zbyt małej liczbie oktanowej
- Zły dobór świec zapłonowych, niezgodnych z zaleceniami producenta – do samozapłonu prowadzą rozgrzane elektrody świec
- Duża ilość nagaru w silniku – jego żarzenie się może przyczyniać się do spalania stukowego
- Awarie przepływomierza powietrza – ich efektem jest zły dobór mieszanki paliwowo powietrznej, co też przyczynia się do spalania stukowego
- Źle wyregulowany kąt wyprzedzenia zapłonu – w starszych samochodach
- Przestawiony wałek rozrządu podczas nieprofesjonalnej wymiany paska lub łańcucha rozrządu
- Zbyt wysoka temperatura silnika, który jest przegrzany na skutek awarii układu chłodzenia albo przeciążenia
- Uszkodzenie świecy zapłonowej
Spalanie stukowe w silnikach wysokoprężnych
Powodem, który wywołuje spalanie stukowe w silnikach wysokoprężnych, jest zbyt szybkie odparowywanie paliwa w komorach spalania, przed momentem zapłonu. Powodem może być też zbyt wysoka temperatura silnika i zły skład mieszanki paliwowo powietrznej.
Jak producenci samochodów i paliw zapobiegają zjawisku spalania stukowego?
Nowoczesne silniki wyposażane są w jeden piezoelektryczny czujnik spalania stukowego, zapobiegający występowaniu zjawiska spalania stukowego. Czujnik jest przymocowany do kadłuba silnika. Ma niewielkie rozmiary i jest połączony przewodem z komputerem silnika. Spalanie stukowe wywołuje drgania mechaniczne silnika. W dużym uproszczeniu, przetwornik czujnika wykrywa je i przetwarza na odpowiednie napięcie prądu, wysyłając sygnał do komputera.Komputer ECU analizuje sygnały z czujnika. Na ich podstawie określa, w którym cylindrze dochodzi do spalania stukowego. Komputer reaguje, korygując wyprzedzenie kąta zapłonu.
Benzyna wzbogacana jest chemicznymi dodatkami, zwiększającymi liczbę oktanową.To tzw. antydetonatory lub środki przeciwstukowe. Obecnie stosuje się etanole, ETBE, toluen i kumen.
Zapobieganie spalaniu stukowemu w silnikach benzynowych
- Stosowanie paliwa wysokiej jakości
- Stosowanie świec zapłonowych zgodnych z zaleceniami producenta samochodu
- Stosowanie dobrej jakości oleju silnikowego i utrzymywanie jego odpowiedniego poziomu (zapobiega to powstawaniu nagarów)
- Dbanie o układ chłodniczy i zapobieganiu przegrzewaniu silnika
- Reagowanie na awarie przepływomierza powietrza
- Wymiana rozrządu w profesjonalnych warsztatach
- Reagowanie na podejrzane sygnały z silnika
- Wymiana uszkodzonego czujnika spalania stukowego
Zapobieganie spalaniu stukowemu w silnikach wysokoprężnych
- Dbanie o właściwą kondycję silnika
- Reagowanie na awarie osprzętu silnika
- Stosowanie paliwa wysokiej jakości
