W przypadku pojawienia się stuków i huku pod maską pojazdu podczas przyspieszania, nie wolno lekceważyć takich objawów. Mogą one bowiem oznaczać spalanie stukowe, czyli dość groźny problem mogący doprowadzić do poważnego uszkodzenia jednostki napędowej. Dobrze jest bliżej zapoznać się z tym zjawiskiem.
Trzeba pamiętać, że spalanie stukowe jest związane z silnikami tłokowymi, czyli z jednostkami napędowymi zasilającymi współczesne pojazdy mechaniczne. Do takiego spalania dochodzi, gdy mieszanka paliwa i powietrza nie jest w całości spalana w komorze spalania tylko wybucha zbyt szybko albo zbyt późno w pobliżu świec zapłonowych. Powoduje to powstanie detonacyjnej reakcji łańcuchowej, którą słychać na zewnątrz pod postacią dość charakterystycznego stukotu. Istnieje wiele przyczyn takiego problemu, do grona których można zaliczyć niesprawne świece albo za wysoką temperaturę silnika. Zwykle problemem jest niskooktanowe paliwo. W każdym przypadku nie wolno lekceważyć takiego stukania, ponieważ stanowi ono poważne zagrożenie dla silnika.
Spalanie stukowe - co to takiego?
Spalanie stukowe jest często określane również mianem spalania detonacyjnego. W tym przypadku mamy do czynienia z anomalią procesu spalania, która potrafi być bardzo niebezpieczna. W przypadku prawidłowego procesu spalania, mieszanka paliwa i powietrza zapala się dzięki iskrze świecy pod sam koniec suwu sprężania. Płomień rozprzestrzenia się z prędkością 30-60 m/s w komorze spalania i powoduje powstawanie sporej ilości gazów spalinowych. To przekłada się na zwiększenie ciśnienia i wywołanie stosownego ruchu tłoka.
W przypadku zapalenia mieszanki w okolicy świecy, przy spalaniu stukowym, dochodzi do sprężenia ładunku, który pozostał w komorze spalania. Następuje więc gwałtowne spalanie mieszanki przekraczające 1000 m/s w przeciwległym krańcu komory. To powoduje powstawanie detonacyjnej reakcji łańcuchowej, która obciąża tłok, wał korbowy oraz korbowód pod względem mechanicznym, a także termicznym. Objawem takiego zjawiska jest charakterystyczny stuk, który słychać spod maski, gdy dojdzie do zwiększonego obciążenia silnika.
Do jakich konsekwencji prowadzi spalanie stukowe (detonacyjne)?
Konsekwencją braku precyzji w procesie spalania mieszanki jest wywołanie potężnej fali uderzeniowej. Porusza się ona w komorze spalania przy ogromnej prędkości na poziomie około 1000 metrów na sekundę. Wpływa to destrukcyjnie na wspomniane wyżej elementy układu korbowo-tłokowego, który jest po prostu nadmiernie obciążany. Ponadto wzrasta ciśnienie i temperatura jednostki napędowej. Lekceważenie problemu i zmuszanie silnika do długotrwałej pracy w tych warunkach zawsze kończy się źle. Spalanie stukowe może doprowadzić do pęknięcia wału korbowego, wypalenia dziury w tłoku, uszkodzenia głowicy albo zaworów czy też do innych awarii sprawiających, że silnik będzie nadawał się wyłącznie do kapitalnego remontu.
Możliwe przyczyny spalania detonacyjnego
Aby zrozumieć dlaczego dochodzi do spalania stukowego, należy mieć na uwadze to, że spalanie mieszanki jest w dużej mierze uzależnione od wartości oktanowej paliwa. Jeśli jest ona większa, proces jego spalania jest dłuższy i łagodniejszy. Przy mniejszej liczbie oktanowej mieszanka jest spalana krócej. W silniku z iskrowym zapłonem, mieszanka paliwa i powietrza jest zapalana przez iskrę, a następnie przez układ zapłonowy. Jeśli jednak iskra pojawi się za wcześnie albo za późno, wówczas mieszanka wybuchnie w nieodpowiedniej chwili.
Moment wytworzenia iskry przez świecę zapłonową (czyli tak zwany kąt wyprzedzenia zapłonu) należy ustawić tak, aby maksymalne ciśnienie spalania pojawiało się około 10 stopni za martwym górnym położeniem tłoka. W przypadku niższej liczby oktanowej paliwa zasilającego silnik, taki kąt wyprzedzenia powinien być trochę większy.
Jeśli nie dojdzie do zmiany kąta wyprzedzenia, wówczas zapłon mieszanki będzie za wczesny, przy nadmiernym ciśnieniu cylindra. Objawem tego będzie charakterystyczny stuk. Warto też pamiętać o tym, że spalanie detonacyjne może pojawić się również przy zbyt późnym zapaleniu mieszanki. W takiej sytuacji występuje samozapłon resztek niespalonego paliwa w dalszych sektorach cylindra, gdy tłok znajduje się w dolnym położeniu. W takim przypadku stuk jest wywoływany przez falę uderzeniową, która odbija się od ścianek cylindra.
Spalanie detonacyjne oraz nadmierne ciśnienie jest też typowym objawem zbyt dużego poziomu sprężenia w cylindrze. W związku z tym silniki charakteryzujące się wysokim stopniem sprężania należy zasilać paliwem charakteryzującym się wyższą liczbą oktanową, ze względu na wolniejsze i łagodniejsze spalanie. Niechciana detonacja może również nastąpić w przypadku przegrzania jednostki napędowej.
Jeśli mamy do czynienia ze sprawnym silnikiem, w którym nie przeprowadzano żadnych modyfikacji, spalanie stukowe jest wywołane przez złą liczbę oktanową paliwa albo przez nieprawidłowo wyregulowany zapłon. Ponadto przestawiony wałek rozrządu może być jedną z przyczyn detonacji w cylindrze. W nowoczesnych silnikach montowane są specjalne czujniki spalania stukowego. Jeśli są one sprawne, wówczas takie szkodliwe zjawisko jest eliminowane.
Na podstawie powyższych informacji można wywnioskować, że najpopularniejsze przyczyny spalania stukowego prezentują się następująco:
- uszkodzenie czujnika spalania stukowego,
- nieprawidłowe wyregulowanie kąta wyprzedzenia zapłonu,
- przestawienie wałka rozrządu będące skutkiem nieprawidłowej wymiany napędu rozrządu,
- za mała liczba oktanowa paliwa,
- nadmierny poziom sprężania,
- nadmierna temperatura w cylindrze (przegrzanie silnika albo nieprawidłowy skład mieszanki).