Как работает датчик детонации двигателя?

Зачем нужен датчик детонации?

В бензиновом двигателе внутреннего сгорания, при определенном стечении обстоятельств, возникает металлический стук. «Пальцы стучат», — говорят некоторые водители. На самом деле это явление называется детонацией и его возникновение крайне нежелательно, поскольку может привести к поломке мотора вследствие огромной скорости распространения фронта пламени (более 2000 м/с) и высоких ударных нагрузок на стенки цилиндров, поршень и головку блока. Чтобы контролировать уровень опасности, на блок цилиндров устанавливается датчик детонации.

Датчик детонации служит для контроля степени детонации при работе бензинового двигателя внутреннего сгорания. Датчик устанавливается на блоке цилиндров двигателя. Он является важным компонентом системы управления двигателем, т.к. позволяет реализовать максимальную мощность двигателя и обеспечить топливную экономичность.

Что такое детонация?

Детонация или правильно детонационное сгорание возникает, когда удаленная от свечи зажигания часть топливно-воздушной смеси вследствие поджатия фронтом пламени нагревается и самовоспламеняется с образованием взрыва. Детонация сопровождается акустическими признаками – металлическим стуком в кривошипно-шатунном механизме. Под степенью детонации понимается часть топливно-воздушной смеси, сгорающая с детонацией.

Причинами детонации являются:

химический состав топлива (октановое число);
конструктивные особенности двигателя (степень сжатия, расположение свечей зажигания, форма камеры сгорания и др.);
условия эксплуатации (состав топливно-воздушной смеси, угол опережения зажигания, нагрузка на двигатель, нагар на деталях камеры сгорания и др.).

Последствием детонационного сгорания выступает повышенная теплоотдача элементов кривошипно-шатунного механизма, сопровождающаяся повышенным износом, поломками и разрушением. То, насколько часто может возникать данное явление, зависит от трех основных факторов.

В первую очередь, на вероятность возникновения влияет химический состав бензина, а точнее, его октановое число. Чем оно выше, тем более он устойчив к этому явлению. Второй фактор, который влияет не меньше, – конструктивные особенности двигателя, а именно степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение свечей зажигания, форма днища поршня и т.п. Например, двигатель с большей степенью сжатия более склонен к детонации и нуждается в высокооктановом бензине. Иначе, зачем производители пишут минимально допустимое октановое число на люке бензобака? Третий фактор – условия работы мотора. На вероятность появления детонации влияет состав рабочей смеси, нагрузка, выбранная передача, нагар.

Как работает датчик детонации?

Принцип действия датчика детонации основан на пьезоэффекте. В конструкцию датчика включена пьезоэлектрическая пластина, в которой при возникновении детонации на концах возникает напряжение. Чем больше амплитуда и частота колебаний, тем выше напряжение. Когда напряжение на выходе датчика превышает заданный уровень, соотвествующий определенной степени детонации, электронный блок управления корректирует характеристику работы системы зажигания в сторону уменьшения угла опережения зажигания. Таким образом, достигается оптимальная характеристика работы системы для конкретных условий эксплуатации.

Датчик детонации воспринимает и преобразует энергию механических колебаний блока цилиндров в электрические импульсы. Датчик детонации непрерывно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а электроника отвечает изменением качественного состава рабочей смеси и угла опережения зажигания.

Существует определенный порог безопасности, если величина напряжения его превысит, то электронный блок управления отдаст команду на уменьшение угла опережения зажигания.

При неисправности датчика детонации (отсутствии сигнала) на панели приборов загорается соответствующая сигнальная лампа, двигатель при этом продолжает работать.

Поломка датчика детонации

При возникновении неисправности датчика детонации на приборной панели загорается контрольный индикатор. Мотор при этом работает, и на автомобиле вполне можно ехать. На закономерный вопрос «зачем тогда нужен этот датчик» ответ следующий.

На старых автомобилях, не оборудованных электронным блоком управления, угол опережения зажигания корректировался вручную поворотом крышки прерывателя-распределителя зажигания. Это позволяло скорректировать работу системы зажигания в зависимости от октанового числа бензина, которое может сильно отличаться на разных заправках. У современного двигателя устройство трамблера иное, его крышка неподвижна, поэтому такую функцию выполняет ЭБУ. Соответственно, если датчик детонации выйдет из строя, то угол опережения зажигания не сможет быть скорректирован.

Вышедший из строя датчик детонации влияет на динамику и экономичность двигателя. Принцип работы электронного блока управления таков, что при возникновении неисправности датчика он устанавливает заведомо позднее зажигание в целях безопасности, чтобы исключить вероятность разрушения мотора. В результате силовой агрегат работает, но начинает потреблять гораздо больше топлива, и ухудшается динамика машины. Второе особенно заметно при повышенных нагрузках.

Проверка датчика детонации

Основные симптомы, указывающие на то, что данное устройство вышло из строя:

падение мощности;
ухудшение разгонных характеристик и резкое увеличение «аппетита» двигателя;
дымный выхлоп.

При этом на панели загорается индикатор неисправности двигателя. Причем, он может, как гореть постоянно, так и загораться кратковременно при увеличении нагрузки.

Далеко не всегда под рукой есть сканер, который сможет считать и расшифровать код неисправности. Добраться до СТО также не всегда возможно. Возникает вопрос: как проверить датчик детонации самостоятельно? Из инструментов нужен цифровой мультиметр.

В первую очередь необходимо выяснить, каким сопротивлением должен обладать исправный датчик на конкретной модели автомобиля или двигателя, поскольку у всех производителей эта величина разная. Если оно отличается от нормального, нужна замена.

Также можно проверить напряжение на электрических контактах датчика, для чего нужно отсоединить электрический разъем питания датчика и снять его с двигателя. После этого мультиметр переводится в режим измерения напряжения в милливольтах, его плюсовой щуп соединяется с сигнальным контактом, а минусовой – с массой датчика (отверстие, через которое проходит болт крепления к двигателю).

Проверка датчика детонации заключается в том, что датчик с присоединенными щупами зажимается в ладони, которой затем нужно несильно постучать по какой-нибудь поверхности. При ударах мультиметр должен фиксировать появление напряжения (обычно оно составляет порядка 30-40 мВ). Принцип прост: чем сильнее удар, тем большая разность потенциалов возникнет между электродами. Поскольку напряжение невелико, не каждый прибор способен его замерить, поэтому предварительно нужно убедиться, что имеющееся под рукой измерительное устройство рассчитано на подобные замеры. Полное отсутствие разности потенциалов свидетельствует о том, что датчик детонации неисправен.

Как влияет датчик детонации на работу двигателя, принцип его работы

Датчик детонации – это обычный пьезоэлемент, подключаемый к контроллеру ЭБУ. Сам датчик крепится на блоке цилиндров и должен «считывать» уровень вибраций. При работе двигателя бензин может детонировать, а контроллер, благодаря датчику, всегда будет «знать» об этом. На самом деле, датчик детонации нужен по одной причине – чтобы корректировать, то есть менять угол опережения зажигания. Но если бы октановое число топлива всегда было одинаковым, то ничего корректировать было бы не нужно. Хотите знать, почему – читайте текст.

Угол опережения, детонация и октановое число

В названии приведены три разных понятия, но все они между собой связаны. Например, рассмотрим, как рекомендовалось настраивать трамблёр на моторах с карбюратором:

В ходе эксплуатации появляется необходимость менять угол опережения зажигания. Корректировку, притом, можно производить как в большую, так и в меньшую сторону – всё зависит от качества топлива;
Если наблюдается детонация, то считается, что зажигание срабатывает слишком рано. Угол опережения нужно уменьшать;
Если же детонация не возникает совсем, угол опережения можно попробовать увеличить.

Сама регулировка производилась так: отворачивали гайку 1, и корпус трамблёра 2 поворачивали на 2-3 градуса.

Инструкция к карбюраторному двигателю

В инструкциях, как правило, шло пояснение:

Если октановое число топлива – ниже, чем предусмотрено заводом, угол опережения надо уменьшать обязательно. Момент зажигания после этого становится более поздним, что позволяет исключить детонацию.
Если же октановое число – несколько выше, чем расчётное, угол опережения вполне можно увеличить. Главное – вести регулировку постепенно. В результате можно получить заметный прирост мощности.

А теперь забудьте всё, что было сказано раньше. В конструкции инжекторных двигателей трамблёра нет и производить регулировку не нужно. Верней, производить её должен контроллер ЭБУ.

Зажиганием управляет процессор

В предыдущей главе нам удалось выяснить, что:

«Скрутив» угол опережения зажигания «к минимуму», можно полностью исключить возникновение детонации;
Постепенно повышая этот угол, можно повысить мощность. Но после превышения определённого значения бензин начинает детонировать;
Чем октановое число будет выше, тем выше и пороговое значение, и наоборот.

Настройкой угла опережения в инжекторном моторе занимается контроллер. Причём, сам «порог», то есть предельное значение, он будет выявлять эмпирически. Появилась детонация – значит, порог пройден. А для того, чтобы идентифицировать саму детонацию, нужен «микрофон», то есть исправный пьезоэлектрический датчик.

Модуль датчика крепится к блоку цилиндров

Крепить корпус датчика к двигателю тоже нужно правильно. Иначе смысла в его использовании не будет.

Подводим итог. Выше было полностью выяснено, для чего нужен датчик детонации двигателя. Дальше рассказывается о его устройстве, а также о последствиях выхода из строя.

Сломался датчик – ну, и что же?

Если двигатель завёлся только что, угол опережения будет выставлен на минимум. Затем значение постепенно повышается, но только до появления детонации. А если датчик был неисправен, контроллер поведёт себя так:

Значение повысится к максимуму, затем будет выдержано определённое число тактов;
Устойчивый сигнал с датчика не приходит – делается вывод о его неисправности;
Угол опережения сразу переводится к минимальным значениям. Загорается лампа Check.

На первый взгляд, всё выглядит правильно – контроллер «вычислил» факт поломки. Но дело в том, что на шаге 1 мотор эксплуатировался в критическом режиме.

Чем больше будет запусков с неисправным датчиком, тем быстрее можно «убить» двигатель. Здесь всё очевидно, не так ли?

С неисправным датчиком детонации можно ездить сколько угодно. Критичным, как уже говорилось, будет именно число запусков.

Типичные неисправности

Читатель уже смог понять, как влияет датчик детонации на работу двигателя. Поломка этого датчика ни к чему хорошему не ведёт – мощность снижается, а каждый старт воспринимается мотором болезненно. Интересно то, что датчик детонации реагирует и на удары подвески, не отличая их от детонации топлива. И чтобы исключить «ложные срабатывания», устанавливают датчик неровной дороги (ДНД).

ДНД жёстко крепится к кузову

О поломке датчика детонации говорит включение лампы Check. Если есть бортовой компьютер, пытайтесь расшифровать код:

P0324 – ошибки в системе регулирования по детонации;
P0325 – обрыв или замыкание контактов датчика;
P0326 – датчик выдаёт недостоверный сигнал;
P0327 – уровень сигнала слишком низкий;
P0328 – уровень сигнала слишком высокий.

Как видим, к неисправностям относится не только отсутствие сигнала, но и слишком высокая его амплитуда. Контроллеру нужно, чтобы сигналы с датчиков находились в определённых пределах. А иначе, по-видимому, система не будет анализировать форму этих сигналов, что равносильно полному отсутствию датчика.

Устройство и метод проверки ДД

Как работает датчик детонации двигателя, ещё не рассматривалось. То есть, нужно разобрать, на чём основан принцип его действия. А основан он, как многие знают, на явлении пьезоэффекта.

Допустим, к краям пьезоэлектрического кристалла подключены два провода, а сам кристалл испытывает деформацию. Тогда на проводах появляется электрическое напряжение. Его значение возрастает с ростом амплитуды воздействий, что позволяет применять пьезодатчик в качестве измерителя ускорения.

Вывод: датчик детонации измеряет ускорение, и ничего больше.

Как проверить, исправен ли датчик ДД

Собственно, проверяют датчик так: подключают выводы к мультиметру, отвёрткой постукивают по корпусу. Шкала прибора должна отобразить хоть какие-то цифры (не «0»).

А теперь – серьёзно:

В профессиональных мастерских датчик подключают не к вольтметру, а к осциллографу;
Пользуясь мультиметром, задействуйте максимальный порог чувствительности;
Есть смысл промерить и сопротивление датчика – оно не может быть меньше 100 кОм.

Перед выполнением любых монтажных работ отключайте минусовую клемму АКБ. Подключать её можно, когда монтаж проведён полностью.

Разновидности и совместимость

Казалось бы, конструкция всех датчиков детонации выглядит одинаково, и потому все они должны быть совместимыми. Однако в действительности всё будет сложнее. Число выводов на датчике всегда равно двум. Но форма разъёма может отличаться. А главное, что отличается даже внутреннее электрическое сопротивление:

Датчики, предназначенные для моторов ВАЗ, имеют почти бесконечное сопротивление (измерить нельзя);
Типичное сопротивление ДД у Subaru и Nissan – 500 — 560 кОм;
Сопротивление ДД Hyundai – 5 мегаом.

Модули датчиков могут отличаться и по форме:

Три разных датчика ДД

Если говорить о китайских авто, можно выяснить вот что:

Для всех двигателей Lifan подходит ДД с номером LF479Q1-3612200A или LF479Q3-3612200B;
Деталь с обозначением LBA3612400B1 – это оригинал ДД Lifan;
ДД «0261231176» (мотор ЗМЗ-405/409 ЕВРО-3) будет полностью совместим с датчиком Lifan;
Электрически, но не по разъёму совместим с «Лифаном» и датчик от ЗМЗ-406 (ЕВРО-3).

Проверка ДД отвёрткой, пример на видео

Неисправность датчика детонации

Неисправность датчика детонации приводит к тому, что блок управления двигателем (ЭБУ) перестает обнаруживать процесс детонации при сгорании топливной смеси в цилиндрах. Такая проблема возникает в результате слишком слабого или наоборот чересчур сильного исходящего сигнала. Как результат — на приборной панели загорается лампочка “проверьте двигатель”, а поведение автомобиля меняется из-за условий работы двигателя.

Чтобы разобраться с вопросом неисправностей датчика детонации необходимо понимать принцип его работы и выполняемые им функции.

Как работает датчик детонации

В двигателях автомобилей может использоваться один из двух типов датчиков фиксирующих детонацию — резонансные и широкополосные. Но поскольку первый вид уже устарел и встречается редко, то опишем работу именно широкополосных датчиков (ДД).

В основе конструкции широкополосного ДД лежит пьезоэлемент, который при механическом воздействии на него (то есть, при взрыве, которым, по сути, и является детонация) подает в электронный блок управления ток с определенным напряжением. Датчик настроен на восприятие звуковых волн в диапазоне от 6 Гц до 15 кГц. В конструкцию датчика входит также утяжелитель, который усиливает механическое воздействие на него посредством увеличения силы, то есть, увеличивает звуковую амплитуду.

Поданное датчиком на ЭБУ напряжение через выводы коннектора обрабатывается электроникой и потом делается вывод имеется ли в двигателе детонация, и соответственно, нужно ли корректировать угол опережения зажигания, что поможет ее устранить. То есть, датчик в данном случае является лишь “микрофоном”.

Признаки неисправности датчика детонации

При полном или частичном выходе ДД из строя проявляется неисправность датчика детонации по одном из симптомов:

Тряска двигателя. При исправных датчике и системе управления в двигателе этого явления быть не должно. На слух появление детонации можно косвенно определить по металлическому звуку, исходящему из работающего двигателя (стук пальцев). А излишняя во время работы двигателя тряска и рывки это первое по чем можно определить неисправность датчика детонации.
Снижение мощности либо “тупость” двигателя которые проявляются ухудшением разгона либо излишним повышением оборотов на низких скоростях. Такое происходит когда при неверном сигнале ДД осуществляется самопроизвольная корректировка угла зажигания.
Затрудненный запуск двигателя, особенно «на холодную», то есть, при низких температурах после длительного простоя (например, утром). Хотя вполне возможно такое поведение машины и при теплой температуре окружающего воздуха.
Повышенный расход топлива. Так как угол зажигания нарушен, то и топливно воздушная смесь не отвечает оптимальным параметрам. Соответственно, возникает ситуация, когда двигатель потребляет большее количество бензина, чем ему нужно.
- Фиксирование ошибок датчика детонации. Обычно причинами их появления является выход сигнала от ДД за границы допустимых пределов, обрыв его проводки или полный выход датчика из строя. О появлении ошибок будет свидетельствовать лампочка Check Engine на приборной панели.

Однако стоит учитывать, что такие симптомы могут указывать и на другие поломки двигателя, в том числе, других датчиков. Рекомендуется дополнительно считать память ЭБУ на наличие ошибок, которые могли возникнуть при некорректной работе отдельных датчиков.

Неисправности цепи датчика детонации

Для того, чтобы выявить неисправности ДД более точно, желательно воспользоваться электронными сканерами ошибок электронного блока управления. Тем более если на приборной панели засветилась контрольная лампа “чека”.

Лучшим устройством для этой задачи будет Scan Tool Pro Black Edition – недорогое устройство корейского производства с большим функционалом работающее с протоколом передачи данных OBD2 и совместимое с большинством современных авто, а также программами для смартфона и компьютера (с модулем Bluetooth или Wi-Fi).

Необходимо считать есть ли одна с 4-х ошибок датчика детонации и ошибки по датчикам ДМРВ, лямбде или температуры ОЖ, а затем просмотреть показатели в реальном времени по углу опережения и составу топливной смеси (ошибка по датчику ДД выскакивает при значительном обеднении).

Зачастую ошибка р0325 “Обрыв в цепи датчика детонации” указывает на проблемы в проводке. Это может быть обрыв проводов либо, что чаще, окислившиеся контакты. Нужно выполнить профилактику разъемов на датчике. Иногда ошибка p0325 возникает по причине того, что ремень ГРМ проскакивает на 1-2 зуба.

Ошибка P0328 “Высокий уровень сигнала датчика детонации” зачастую свидетельствует о проблеме с высоковольтными проводами. В частности, если на них либо пьезоэлементе пробивает изоляция. Аналогично указанная ошибка может возникнуть и по причине того, что ремень ГРМ перескочил на пару зубьев. Для диагностики нужно проверить метки на нем и состояние шайб.

Ошибки р0327 или р0326, как правило, формируются в памяти ЭБУ по причине низкого сигнала от датчика детонации. Причина может заключаться в плохом контакте от него, либо слабом механическом соприкосновении датчика с блоком цилиндров. Для устранения ошибки можно попробовать обработать средством WD-40 как упомянутые контакты, так и сам датчик. Также важно проверить момент затяжки крепления датчика, поскольку этот параметр критически важен для его работы.

В целом, можно отметить, что признаки неисправности датчика детонации очень схожи с симптомами, характерными для позднего зажигания ведь ЭБУ, в целях безопасности для мотора старается автоматически делать максимально поздним, так как это исключает разрушение мотора (если угол слишком ранний, то кроме того что возникает детонация, не только падает мощность, а и появляется риск прогорания клапанов). Так что в целом можно сделать вывод что главные признаки точно такие же как и при неверной установки угла опережения зажигания.

Причины неисправности датчика детонации

Что касается причин, по которым возникают проблемы с датчиком детонации, то к ним относятся следующие поломки:

Нарушение механического контакта между корпусом датчика и блоком двигателя. Как показывает практика, это является наиболее распространенной причиной. Обычно сам датчик имеет круглую форму с крепежным отверстием посередине, через которое с помощью болта или шпильки крепится на своем посадочном месте. Соответственно, если в резьбовом соединении уменьшается момент затяжки (ослабляется прижимание ДД к двигателю), то впоследствии на датчик не поступают звуковые механические колебания из блока цилиндров. Для того чтобы устранить подобную поломку достаточно затянуть упомянутое резьбовое соединение, либо заменить крепежный болт на крепежную шпильку, поскольку она более надежна и обеспечивает плотное механическое соединение.
Проблемы с проводкой датчика. В данном случае могут быть различные проблемы, например, замыкание питающего или сигнального провода на «массу», механическое повреждение провода (особенно в местах его изгиба), повреждение внутренней или внешней изоляции, обрыв всего провода либо его отдельных жил (питающего, сигнального), нарушение экранирующей оплетки. В случае проблема решается восстановлением либо заменой его проводки.
Плохой контакт в месте подключения. Такая ситуация иногда случается в случае, если, например, сломана пластмассовая защелка в месте подсоединения контактов датчика. Иногда в результате тряски контакт просто нарушается, и соответственно, сигнал от датчика либо питание на него попросту не доходят до адресата. Для ремонта можно попробовать заменить фишку, поправить контакт, либо другим механическим методом попробовать соединить две колодки с контактами.
Полный выход датчика из строя. Сам по себе датчик детонации — устройство достаточно простое, поэтому ломаться там особо нечему, соответственно, и выходит из строя он достаточно редко, но бывает и такое. Ремонту датчик не подлежит, поэтому в случае полной поломки необходимо выполнить его замену на новый.
Проблемы с электронным блоком управления. В ЭБУ как и любом другом электронном устройстве могут случатся программные сбои, что приводит к некорректному восприятию информации от ДД, и соответственно, принятию блоком некорректных решений.

На что влияют неисправности датчика детонации

Можно ли ездить с неисправным датчиком детонации? Этот вопрос интересует автолюбителей, впервые столкнувшихся с данной проблемой. В общих чертах ответ на этот вопрос можно сформулировать так — в краткосрочной перспективе автомобилем пользоваться можно, однако при ближайшей же возможности необходимо провести соответствующие диагностику и устранить проблему.

Ведь по принципу работы ЭБУ когда возникает неисправность датчика детонации топлива, то автоматически устанавливается позднее зажигание чтобы исключить повреждение деталей поршневой группы при возникновении реального детонирования при сгорании топливной смеси. Как результат — поднимается расход топлива и значительно падает динамика которая особенно станет заметной при повышении оборотов.

Что будет если отключить датчик детонации полностью?

Некоторые автовладельцы и вовсе пытаются отключить датчик детонации так как при нормальных условиях эксплуатации и заправке хорошим топливом может казаться ненужным. Однако это не так! Поскольку детонирование возникает не только из-за плохого топлива и проблем со свечами, компрессией и пропусками зажигания. Поэтому если отключить датчик детонации то последствия могут быть следующими:

быстрый выход из строя (пробой) прокладки ГБЦ со всеми вытекающими последствиями;
ускоренный износ элементов цилиндропоршневой группы;
трещина головки блока цилиндров;
прогорание (полное или частичное) одного или нескольких поршней;
выход из строя перемычек между кольцами;
изгиб шатуна;
подгорание тарелок клапанов.

Это обусловлено тем, что при возникновении этого явления электронный блок управления не будет предпринимать мер по ее устранению. Поэтому ни в коем случае не нужно отключать его и ставить перемычку из сопротивления ведь это чревато дорогим ремонтом.

Как определить неисправность датчика детонации

При проявлении первых признаков отказа ДД, интересует логический вопрос — как проверить и определить неисправность датчика детонации. В первую очередь необходимо сказать, что проверка датчика детонации возможна не снимая его с блока цилиндров, так после демонтажа с посадочного места. Причем сначала лучше проделать несколько тестов когда датчик прикручен к блоку. Вкратце процедура выглядит так:

установить обороты холостого хода на уровень приблизительно 2000 оборотов в минуту;
каким-нибудь металлическим предметом (маленьким молотком, гаечным ключом) нанести один-два удара несильных (. ) по корпусу блока цилиндров в непосредственной близости от датчика (можно легонько ударить непосредственно по датчику);
если обороты двигателя после этого упали (это будет слышно на слух), — значит, датчик исправен;
обороты остались на прежнем уровне — необходимо выполнить дополнительную проверку.

Для проверки датчика детонации автолюбителю понадобится электронный мультиметр, способный измерять значение электрического сопротивления, а также постоянного напряжения. Самый лучший вариант проверки — с помощью осциллографа. Снятая с его помощью диаграмма работы датчика явно покажет — работоспособный он или нет.

Но так как рядовому автолюбителю доступен лишь тестер, то достаточно проверить показания сопротивления которые выдает датчик при постукивании. Диапазон изменения сопротивления находится в пределах 400 … 1000 Ом. Также в обязательном порядке необходимо провести элементарную проверку целостности его проводки — нет ли обрыва, повреждения изоляции либо короткого замыкания. Без помощи мультиметра при этом также не обойтись.

Если же проверка показала что датчик детонации топлива исправен, а ошибка о выходе сигнала датчика за пределы допустимого диапазона, то возможно стоит искать причину не в самом датчике, а в работе двигателя или коробки передач. Почему? Во всем виноваты звуки и вибрация которую ДД может воспринимать как детонирование топлива и неверно корректировать угол зажигания!

Устройство и принцип работы датчика детонации

Оптимальная работа двигателя автомобиля во многом зависит от нормального сгорания топлива в цилиндрах. Для этого должно быть выполнено как минимум два условия – качественное топливо и правильно выставленный угол опережения зажигания. Выполнение этих условий обеспечивает максимальную мощность и рациональный расход. Но если какое-то условие не соблюдено, то есть риск возникновения детонации. Решить эту проблему во многом помогает датчик детонации.

Что такое детонационное сгорание и его последствия
От чего зависит появление детонации
Устройство и принцип работы датчика детонации
Виды датчиков
Признаки неисправности
Как проверить датчик детонации

Что такое детонационное сгорание и его последствия

Детонация в двигателе – это неконтролируемое возгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, приводящее к “минивзрыву”. При нормальном сгорании топлива скорость распространения пламени составляет около 30 м/с, но при детонации она значительно увеличивается и уже может достигать 2 000 м/с. Такие нагрузки на цилиндры и поршневую группу могут привести к серьезной поломке уже через 5-6 тысяч километров пробега. Для предупреждения и контроля этого явления используется датчик детонации.

Нормальное сгорание топлива и сгорание с детонацией

От чего зависит появление детонации

В основе появление детонационного сгорания часто лежат три основных фактора:

Качество бензина и его октановое число. Чем выше октановое число, тем больше его детонационная стойкость.
Конструктивные особенности двигателя, которые выражаются в геометрии камеры сгорания, степени сжатия топливовоздушной смеси, положении свечей и т.д.
Условия эксплуатации мотора. В этом случае влияние оказывает текущая нагрузка на двигатель, нагар и степень изношенности мотора в целом.

Устройство и принцип работы датчика детонации

Как уже было сказано выше, датчик используется для предотвращения детонации путем изменения угла опережения зажигания и возврата системы к контролируемому сгоранию смеси. Применяется он на инжекторных двигателях.

Во время детонационного сгорания двигателю передается сильная вибрация. Датчик устроен так, что он улавливает эти вибрации и преобразует их в электрический импульс.

К основным его элементам относятся:

пьезокерамический чувствительный элемент;
стальной грузик;
контрольный резистор;
изолятор.

Устройство широкополосного и резонансного датчиков детонации

Внутри корпуса пьезокерамический элемент соединён с проводами, выходящими на контакты и стальной грузик. На выходе расположен регулировочный резистор. Грузик при вибрации воздействует на пьезоэлемент, тем самым увеличивая электрический импульс.

Датчик устанавливается на корпусе блока двигателя. Обычно он находится между вторым и третьим цилиндром. Поскольку у двигателя есть свой рабочий уровень вибрации, то он начинает срабатывать в шумовом диапазоне 30-75 Гц.

Такое положение датчика позволяет точнее скорректировать работу всех цилиндров. Также он ставится в районе наиболее возможного распространения детонации. Работа датчика детонации включает в себя следующие этапы:

Механические колебания создают электрическое напряжение на пьезоэлементе, которое возрастает по мере их увеличения.
Когда напряжение достигает порогового уровня, датчик посылает сигнал о необходимой корректировке угла опережения зажигания.
Блок управления двигателем оптимизирует подачу топлива и делает зажигание более ранним.
В результате двигатель возвращается в нормальный режим работы с контролируемым сгоранием смеси.

Виды датчиков

Существует два типа датчиков детонации:

Широкополосные.
Резонансные.

Наиболее распространены широкополосные датчики детонации, устройство и принцип работы которых были описаны выше. Как правило, они имеют округлую форму с отверстием посередине для крепления к блоку.

Резонансные похожи на датчики давления масла с креплением в виде резьбового штуцера. Они настроены не на уровень вибрации, а на частоту микровзрывов в камере сгорания. В случае их обнаружения электрический сигнал передается контроллеру. У каждого двигателя своя частота микровзрыва, которая во многом зависит от диаметра поршней.

Признаки неисправности

При неисправности датчика на приборную панель обычно подается сигнал «Check Engine». Контрольная лампа неисправности может гореть непрерывно, либо появляться периодически с ростом нагрузки. В целом неисправный датчик не влияет на дальнейшую работу двигателя, но в случае необходимости свою функцию выполнять не сможет.

На неисправность датчика могут указывать и другие признаки:

двигатель быстро перегревается даже при невысокой внешней температуре;
снижение мощности и динамики;
увеличился расход топлива;
на свечах зажигания появляется сильный нагар.

Как проверить датчик детонации

При появлении вышеуказанных симптомов стоит проверить датчик. Если ехать в сервис нет времени или желания, то можно сделать это самостоятельно. Для этого понадобится мультиметр. На нем нужно выставить проверяемое сопротивление около 2 кОм. При подключении датчика к прибору можно увидеть его рабочее сопротивление. Затем нужно несильно постучать ключом или молотком по корпусу датчика. Если значение сопротивление в этот момент повысится, то датчик исправно работает.

Датчик детонации – это простая, но важная деталь в электронной системе управления двигателем автомобиля. Он влияет на плавную работу мотора, динамику и мощность. Можно без труда определить его неисправность и произвести замену при необходимости.

Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?

Есть в автомобиле такой датчик – датчик детонации. Многие знают, что он существует, некоторые даже скажут, что он каким-то чудесным образом как-то следит за детонацией (назначение датчика выдаёт его название). А что дальше? Как он это делает и что будет, если он вдруг перестанет работать? И как узнать, что он не работает? Всё намного проще, чем кажется.

Что такое детонация и зачем за ней следить

Все знают, что для работы двигателя внутреннего сгорания требуется то самое сгорание – воспламенение топливной смеси. Для этого в бензиновом моторе есть свеча зажигания, которая поджигает смесь в конце такта сжатия.

Обычная скорость распространения фронта пламени составляет 30-50 м/с. Но иногда возникает такая штука, которая правильно называется сгорание во фронте ударной волны. В этом случае скорость сгорания может возрастать до 2000 м/с. Складывается ситуация, когда нормального распространения фронта пламени уже нет – есть взрыв. А это и есть детонация.

С точки зрения физики выглядит довольно занудно, но если упростить, то можно сказать, что нарушается порядок сгорания топливно-воздушной смеси. При детонации фронт пламени даже не успевает дойти до краёв камеры сгорания, и смесь там самовоспламеняется под действием возрастающих температуры и давления.

При детонации возникает звук, услышав который, было принято говорить про «стучащие пальцы». Разумеется, поршневые пальцы во время детонации не стучат – не те там зазоры. Звенеть начинают сами стенки камеры сгорания.

Ещё иногда с детонацией путают совсем уж другое явление, при котором мотор не хочет останавливаться после выключения зажигания сразу, а иногда даже может прокрутить «в обратку» (конечно, речь идёт в первую очередь о старых карбюраторных моторах). Само собой, это не детонация, а калильное зажигание – явление, при котором топливно-воздушная смесь загорается сама по себе от слишком горячих деталей (например, от перегретых свечей зажигания с неправильно выбранным калильным числом). Впрочем, если детонация зашла слишком далеко и мотор от неё страдает со слишком завидной регулярностью, она вполне может вызвать калильное зажигание – детонация приводит к перегреву мотора.

Детонация – штука очень вредная. Она вызывает колоссальные ударные нагрузки на детали ЦПГ, она вполне может разрушить и поршневые кольца, и сами поршни. А если не обращать на неё никакого внимания, то и блок.

Подробно о причинах детонации рассказывать не буду – есть риск надолго уйти в сторону от датчика детонации и потонуть в болоте ньютонианства и менделеевщины. Если коротко, причин много: от плохого или «неправильного» бензина с низким октановым числом до кривой прошивки при чип-тюнинге. Впрочем, при очень кривом чип-тюнинге диагностику могут просто «порезать», и ошибки по датчику детонации не будет. Будет только звук. А ещё могут быть виноваты нагар на поршнях и в камере сгорания, бедная смесь, перегрев мотора или езда на слишком низких оборотах при высокой нагрузке.

Все современные моторы работают на грани детонации (как правило, при очень раннем угле опережения зажигания). В этом случае удаётся получить максимальный КПД. В эпоху трамблерных моторов с автоматами угла опережения зажигания добиться очень точного угла было сложно, поэтому тогда «пальцы стучали» часто.

Сейчас за угол опережения отвечает совсем небольшой датчик детонации, сигнал с которого позволяет позволяет изменять и этот угол, и при необходимости – состав топливной смеси.

Если датчик перестанет корректно работать, теоретически ничего страшного быть не должно: зажигание должно стать позже (в ЭБУ моторов такой отказ предусмотрен, и в случае, если ЭБУ потеряет сигнал, коррекция угла будет невозможной, но зажигание станет слишком поздним), детонации не будет, но ехать машина будет заметно хуже. Возможны и другие последствия: перегрев мотора, нагар на свечах, тот самый звук детонации, калильное зажигание, рост расхода бензина. Многое зависит от того, чем вызвана сама детонация. Если на моторе с прямым впрыском насмерть загажена камера сгорания, никакое смещение угла к позднему значению не спасёт. Ну и, конечно же, может загореться Check Engine. Что в этом случае делать?

Найти и обезвредить!

Разумеется, самый простой способ – это подключить сканер и считать ошибку. Но вряд ли у всех автолюбителей где-то в кладовке между дрелью и микроскопом лежит диагностический сканер (всякую ерунду из китайских магазинов я сканером не называю принципиально, хотя не отрицаю способность этой ерунды иногда что-нибудь показать). Поэтому попробуем обойтись без сложного оборудования.

Сначала надо этот датчик найти. Звучит смешно, но это так. Искать его нужно на блоке цилиндров. Проще всего дело обстоит с рядными «четвёрками»: датчик детонации обычно стоит ровно посередине блока между вторым и третьим цилиндрами. Там его и ищите, обычно – чуть ниже впускного коллектора. Такое расположение датчика на блоке позволяет ему «услышать» детонацию всех четырёх цилиндров, причём расположение мотора – продольное или поперечное – на положение датчика никак не влияет.

Сами датчики бывают двух типов: резонансные и широкополосные. Задача у них одна на всех: обнаружить стук в моторе (то есть ту самую детонацию), но алгоритмы работы немного разные. Резонансный датчик настроен на определённую частоту детонации, в которой он и проверяет шум. Частоту рассчитывают по формуле f(кГц)=900/( * r), где r – радиус поршня, а – число Пи (3,1415. ). Если резонансный датчик слышит на этой стук с этой частотой, он впадает в панику и просит ЭБУ принять соответствующие меры. «Слышит» он их с помощью пьезоэлемента. Таким образом, датчик – это просто акселерометр, который способен преобразовать колебания блока в электрические сигналы.

Широкополосный датчик тоже слушает звук, но он не сконцентрирован на какой-то определённой частоте, а просто передаёт в ЭБУ все стуки. А тот уже сам думает, детонация это или нет и что теперь делать.

Отличить эти датчики просто: к резонансному подходит один провод, к широкополосному – два.

Если ЭБУ понимает, что началась детонация, оно начинает изменять угол опережения, делая зажигание более поздним. Поменяет и послушает датчик. Есть детонация? ОК, ещё немного подвину. Пропала? Отлично, вот так и поедем!

Допустим, датчик удалось найти и даже снять с машины. Что дальше? Есть несколько простых способов его проверки, но я традиционно расскажу только о самом элементарном. Для этого понадобится мультиметр, который умеет измерять очень маленькое напряжение – тысячные доли вольта, милливольты (проверьте свой – у моего, купленного когда-то за 120 рублей, порога не хватает). Выставляем мультиметр в режим измерения напряжения, к корпусу датчика прикладываем «минус», а плюсовой щуп аккуратно прижимаем к разъёму управляющего контакта. Теперь нужно зажать датчик в кулаке и немного постучать кулаком по столу. Так как пьезоэлемент ушей не имеет, слышит он именно удары, и исправный датчик реагирует на них изменением напряжения. Изменения очень маленькие – приблизительно в пределах 150 мВ, а если стучать слабенько, то и вовсе 30-40. В этом случае (если хотя бы этот минимум есть) нужно стукнуть кулаком с датчиком чуть сильнее. Если напряжение в момент удара хотя бы немного скакнуло повыше, датчик исправен. Если же никакой реакции на удары нет, датчик, скорее всего, умер. Стучать по нему молотком в попытке его реанимировать смысла нет – больше шансов добить очень чувствительный пьезоэлемент, чем восстановить работоспособность датчика.

Теоретически можно ещё проверить сопротивление датчика, но для этого нужно знать точное значение сопротивления датчика с вашей машины. Удары как-то проще и надёжнее.

Что делать дальше?

Есть, конечно умельцы, которые эти датчики восстанавливают или подбирают похожий датчик от другой машины, «подпиливая» его по месту дополнительными резисторами и конденсаторами. Наверное, иногда другого выхода нет (ну, может, они ездят на Bugatti Veyron, и найти этот датчик быстро и дёшево не получается), но всё-таки лучший способ – поставить новый и успокоиться, благо стоит обычно недорого. К сожалению, в жизни бывают ситуации сложнее: датчик рабочий, а какие-то ошибки он не показывает.

Тут всё просто: надо проверять проводку. В ней тоже бывают «глюки», а показания датчика детонации для нормальной работы ЭБУ должны быть точными.

Ну и последнее. Иногда датчик детонации может сходить с ума от посторонних шумов, которых мотор издавать не должен. Цоканье гидрокомпенсаторов, «дизеление», трески фазовращателей, стук цепного ГРМ – все эти посторонние звуки иногда случайным образом датчик может посчитать детонацией. В этом случае должны насторожить ненормальные углы опережения зажигания, хотя сам датчик окажется исправным.

Как я уже говорил, датчик детонации – не та деталь, выход из строя которой остановит машину. Нет, ехать она будет. Но расслабляться не стоит, потому что если детонация есть, она убивает мотор очень быстро. Особенно современный мотор – небольшого объёма и с наддувом. Так что если есть какие-то подозрения, лучше сразу поехать в сервис.