Принцип работы датчика детонации двигателя
Датчик детонации:описание,виды,устройство,принцип работы
Детонация (детонационное сгорание) – отклонение от нормы в работе двигателя, выражающееся во взрывном характере воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах. В норме фронт пламени распространяется со скоростью 30 м/с, тогда как при детонации скорость может достигать 2000 м/с. Явление это нежелательное, так как вследствие ударного воздействия на цилиндры, поршни, головку блока и из-за очень высокой скорости распространения пламени способно вызвать серьезную поломку через 4-6 тыс. км пробега, а иногда намного раньше.
Итак, при детонации первыми под удар попадают газораспределительный механизм и цилиндропоршневая группа. Для предупреждения подобного используется специальный датчик.
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.
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.
Для чего нужен датчик детонации
В карбюраторных моторах для предотвращения детонации вручную проворачивают трамблёр, что несколько отодвигает момент зажигания. В современных бензиновых агрегатах откорректировать угол опережения вручную нельзя, поскольку за это отвечает электроника.
С целью предотвращения детонации между вторым и третьим цилиндром на блоке предусмотрен датчик, используемый как устройство контроля, работающее на основе пьезоэффекта. Во избежание ложных сигналов настроен он на восприятие шумов в диапазоне 25-75 Гц.
Срединное положение датчика на блоке разрешает осуществлять высокоточную отладку работы всех цилиндров. Место для него определено дислокацией наиболее разогреваемой камеры сгорания, от которой и начинается распространение детонационного сгорания. Будь то двигатель поперечного или продольного положения датчик устанавливается немного ниже впускного коллектора и работает следующим образом:
- механические импульсы создают напряжение на пьезоэлектрическом элементе, возрастающее по мере роста интенсивности колебаний;
- когда напряжение превышает безопасный порог, устройство посылает сигнал о корректировке угла опережения зажигания;
- датчик трансформирует механическое воздействие в постоянный электрический сигнал, посылаемый в основной блок управления, после чего система оптимизирует впрыск и обеспечивает более позднее зажигание;
- в итоге силовая установка работает экономичнее, а мощность достигает заложенного максимума.
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.
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.
Работа датчика детонации
Во время передать сигналы о возникновении и силе детонации призван датчик детонации.
Существуют две группы датчиков детонации:
Составными частями прибора являются: пластина вибрации, пьезо элемент, сигнальный провод и оплетка.
Размеры прибора не превышают размеры спичечного коробка. Помещается всегда на корпусе двигателя. Устанавливается только в инжекторных двигателях.
Он снабжен чувствительным пьезоэлектрическим элементом (чаше всего это пластина), на которой возникает напряжение в момент возникновения детонации. Оно меняется, в зависимости от амплитуды и частоты взрывной волны. Постоянно меняющиеся характеристики волны, приводят к колебаниям напряжения на пластине. Вся информация, непрерывным потоком, передается ЭБУ бортового компьютера, который постоянно их анализирует. Когда достигается допустимый порог детонации, ЭБУ начинает регулировку параметров зажигания, уменьшая угол ОЗ.
Как распознать неисправности датчика детонации
На всех автомобилях, слаженное взаимодействие систем и бесперебойную работу агрегатов, и отдельных деталей, обеспечивают множество датчиков. Они вмонтированы во все элементы, входящие в общую электронную систему контроля и управления бортового компьютера.
Неисправность этих приборов устанавливается во время проведения диагностических мероприятий, на профессиональном оборудовании сервисных центров. Однако это не лишает вас обязанности получить минимальное представление о работе узлов и агрегатов вашего автомобиля. Эти знания помогут вовремя отреагировать на различные сбои в работе, понять суть и место возникновения неполадки, тем самым, обеспечить безопасность на дорогах для себя и других участников движения.
Причинами выхода из строя могут быть:
— поломка в самом датчике
— проблемы с проводкой
— обрыв оплетки или сигнального провода
— неисправность блока управления двигателя
Когда датчик детонации перестает нормально функционировать или вовсе выходит из строя, водитель может это почувствовать по некоторым признакам:
— слабый разгон машины;
— нестабильные обороты на холостом ходу;
— слышится характерный шум в двигатели (автолюбители говорят «стучат пальцы»);
— в выхлопных газах появляется черный дым;
— расходуется больше горючего;
— на приборной панели высвечивается “Check Engine”. Но если нет обрыва цепи, а датчик будет неисправен, Чек не выскочит.
Влияние неисправного датчика детонации на отдельные процессы
Огромная опасность таится в том, что даже полная поломка датчика не становится причиной остановки двигателя. Он продолжает работать, но уже по искаженным параметрам, нанося непоправимый ущерб всей конструкции. Детали быстро изнашиваются, магистрали и чувствительные элементы покрываются копотью, выходят из строя многие детали, участники процесса.
Как только у вас возникли подозрения, устройте проверку исправности датчика.
Проверка исправности датчика детонации
На примере датчиков ВАЗовских моделей, рассмотрим алгоритм процесса.
- Подобраться к месту монтажа прибора можно снизу, поэтому поднимите машину на платформу смотровой ямы. Найдите датчик, отвинтите крепление к цилиндру, снимите со шпильки и достаньте из-под модуля.
- Отсоедините провода от автомобиля, нажимая на фиксатор.
- Для начала, устроить визуальный осмотр сигнального провода, устранить обрывы (если они есть). Затем проверить экранизирующую оплетку, также, соединить оборванные участки. Напоследок протестировать розетку на наличие в ней тока, и прочность ее крепления.
- Присоедините к вольтметру, соблюдая полярность.
- Детонацию можно имитировать легким постукиванием по корпусу датчика. На измерители должны фиксироваться скачки напряжения. Если стрелка не реагирует на постукивания, значит, датчик поломался.
- Дополнительно измерьте сопротивление, оно должно быть бесконечно велико, если датчик исправен.
- По результатам проверки примите решение о замене, либо о восстановлении датчика. После чего, ставим его обратно на место, соединяя со шпилькой, вкрутив гайку и соединив провода.
- К выбору нового датчика отнеситесь серьезно. Помните о том, что это важная деталь, отвечающая за долговечность двигателя вашего авто. Выбирайте качественную и подходящую вашей машине марку производителя.
- В иностранных моделях датчик помешен в охлаждающий тракт двигателя и залит этой жидкостью. Перед демонтажем, требуется слив ОЖ. Только после этого он выкручивается с посадочного места, отсоединяется аккумулятор.
- Убедитесь, что двигатель достаточно холодный. Присоедините аккумулятор.
- Вкрутите новую деталь, резьбовой частью, в его стандартное место. Не переусердствуйте, вкручивая, можно повредить датчик.
- Залейте недостающую жидкость и, включив зажигание, чтобы проверить возможные утечки.
Вариатор:описание,фото,принцип работы,устройство,виды
Регулятор давления топлива:описание,фото,назначение,устройство
Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг
Датчики давления в шинах: комфорт или мука?
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.
Датчик детонации двигателя автомобиля и его назначение
Основным условием оптимальной работы двигателя автомобиля является нормальное сгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах мотора. А это зависит от двух основных условий – качества топлива и угла опережения зажигания. Двигатель, который работает на топливе с высоким октановым показателем и у него угол выставлен правильно обеспечивает максимальный выход мощности, экономичное потребление бензина (насколько это возможно) и обладает хорошей приемистостью.
Чем опасно детонационное сгорание и что его может вызвать?
Но если не соблюдается хоть одно из условий, то высока вероятность возникновения детонационного сгорания, которое в дальнейшем может стать причиной серьезных поломок. Суть данного сгорания сводится к тому, что часть топлива из-за ряда сложившихся факторов в камере сгорания самовоспламеняется. Причем происходит это до того, как между свечными электродами образуется искра, то есть смесь загорается раньше времени.
Особенностью детонационного сгорания является то, что оно подобно взрыву. Сгорание смеси происходит значительно быстрее и сопровождается увеличенным давлением и значительно большей температурой, чем при обычном процессе горения топливовоздушной смеси.
Результатом такого сгорания является оплавление днища поршня, прогорание его или клапанов. В общем, детонация в силовой установке способна нанести огромный вред и надобность в дорогостоящем и длительном ремонте.
Виной же появлению детонации может стать:
- некачественный бензин с низким октановым числом.
- особенности конструкции силовой установки (степень сжатия в цилиндре, форма камеры сгорания, положение свечи зажигания и т. д.);
- изменение рабочих условий в цилиндрах (неправильный угол опережения зажигания, работа под нагрузкой, возникновение значительного слоя нагара, ухудшение качества топливовоздушной смеси).
Как с этим бороться?
Один из самых простых методов избавления от детонации – это изменение угла зажигания. Ведь этот параметр значительно влияет на работу силового агрегата. При позднем зажигании топливо не успевает полностью сгореть, что сказывается на мощности, приемистости, потреблению топлива. А при раннем угле зажигания как раз и появляется детонационное сгорание – топливо сгорает раньше времени, что приводит к появлению ударных нагрузок на поршневую группу и кривошипно-шатунный механизм.
В карбюраторных автомобилях от детонации избавлялись путем проворота трамблера, обеспечивая более позднее зажигание.
В современных инжекторных авто вручную изменить угол опережения невозможно, поскольку корректировка данного параметра выполняется электронной системой управления двигателем. По сути, автомобиль сам регулирует зажигание так, чтобы обеспечить максимальный выход мощности при минимально возможном потреблении топлива. Причем это достигается на немного раннем зажигании, когда угол устанавливается так, чтобы не возникало детонационного сгорания. Но как уже сказано, возникновение данного эффекта зависит от множества факторов.
Видео: Датчики детонации
Датчик детонации. Назначение и виды
Для того, что исключить вероятность возникновения детонации в двигателе в его конструкцию включен датчик детонации (ДД). Назначение у него всего одно – выявление появления детонации в цилиндрах и подачи сигнала об этом на блок управления. А тот в свою очередь просто уменьшит угол опережения (сделает зажигание более поздним) из-за чего детонационное сгорание пропадет.
Для своей работы датчик детонации использует одну из особенностей детонационного сгорания. Его появление сопровождается ударными нагрузками и как следствие – звонким металлическим стуком и усиленной вибрацией. Вот на это все и реагирует датчик. За основу работы датчика взят пьезоэффект, суть которого – преобразование механического действия в электрический импульс.
Датчики детонации бывают двух видов:
- Широкополосный;
- Датчик детонации резонансного типа.
Широкополосный датчик детонации
На многих автомобилях применяется широкополосный датчик. Он выполнен в виде массивной шайбы с выводами для подключения проводки. Закрепляется он непосредственно на двигателе при помощи болта. Такой по конструкции ДД применяется, к примеру, на инжекторных ВАЗ, Daewoo Lanos, Subaru Impreza и т. д.
Датчик детонации резонансного типа
Но есть и другой тип датчиков — датчик детонации резонансного типа. По конструкции они напоминают датчик давления масла, и он уже крепиться на двигателе при помощи резьбового штуцера. Такой элемент используется, к примеру, на автомобилях Toyota.
Конструкция и принцип действия датчика детонации
Поскольку первый вариант по конструкции встречается чаще, то именно его дальше и будем рассматривать.
Состоит он двух половинок корпуса – внешнего и внутреннего. В последнем проделано отверстие под крепежный болт. Внутри корпуса установлена пьезокерамическая шайба, соединенная с проводками, ведущими на контакты, изолятор и стальной грузик. На выводе проводов установлен регулировочный резистор.
Работает все так: при нормально установленном зажигании никакой детонации нет, а значит, отсутствует и повышенная вибрация. Грузик практически не воздействует на пьезоэлемент, поэтому он практически не вырабатывает электрический импульс, а если вырабатывает, то он незначителен и резистор его не пропускает.
При появлении детонационного сгорания вибрация силовой установки значительно возрастает, из-за чего и увеличивается воздействие грузика на пьезокерамическую шайбу, поэтому значение электрического импульса увеличивается. При достижении определенного значения, он пробивает резистор и поступает на электронный блок, а тот уже принимает меры, уменьшая угол опережения.
То есть все достаточно просто: вибрация повышается – угол понижается и зажигание становиться поздним, а при нем детонация не возникает. Несмотря на всю простоту принципа действия, этот датчик очень важен, поскольку защищает двигатель от негативных параметров работы.
Видео: Реакция датчика детонации на двигателе
Ещё кое-что полезное для Вас:
Признаки неисправности
Датчик детонации обладает несложной конструкцией, однако в его работе нередко появляются проблемы. Основным признаком нарушения является падение мощности силовой установки, увеличение потребление топлива.
Особенность проблем в работе датчика заключается в том, что такие признаки может давать также и системы питания и зажигания. Поэтому многие пытаются устранить неисправность путем регулировок, обслуживания и замены составных элементов данных систем, не обращая внимания на сам датчик.
Здесь все просто. Если ЭБУ выявит, что датчик детонации неисправен, то он перейдет в аварийную работу, то есть установит позднее зажигание, чтобы исключить возможность возникновения детонации. А отсюда и снижение мощности, и повышенный расход бензина.
Конечно, при обнаружении поломки ДД будет загораться «Check engine», указывая на неисправность.
Но есть особенность — не всегда контрольная лампа горит постоянно. При неисправности этого датчика возможно очень кратковременное загорание и только под нагрузкой, что не всегда заметно. К тому же, чтобы понять, в каком именно узле произошла неисправность, необходимо подключать сканер, что не всегда возможно. Далее нужно узнать код ошибки, а затем уже выявлять по нему, действительно ли причиной проблем с работой мотора является этот датчик.
Если сканера у вас нет, рекомендуем рассмотреть модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition. 
К основным преимуществам данного девайса можно отнести совместимость с 99% автомобилей начиная с 1993 года выпуска и диагностику не только двигателя, но и других узлов автомобиля (вспомогательных систем ABS, ESP, коробки передач, трансмиссии и т.д.). Так же устройство показывает работу всех имеющихся датчиков (в т.ч. и датчика детонации) в режиме реального времени, VIN автомобиля, реальный пробег, версию ЭБУ и многое другое.
С помощью Scan Tool Pro можно выявить код ошибки, а затем уже определить, действительно ли причиной проблем в работе мотора является датчик детонации. О наличии неисправности будут свидетельствовать следующие коды ошибок: P0325, P0326, P0327, P0328.
Даже если сканер показал, что проблемы именно в ДД, еще не факт, что именно он сломался. Возможен и обрыв проводки, ведущей к нему, или же окисление контактов, что тоже может давать сбои в показаниях, поступающих на ЭБУ.
Проверка работоспособности и замена
Поэтому в обязательном порядке при появлении указанных признаков, проверяется работоспособность этого датчика детонации. А сделать это можно двумя способами.
- Первый заключается в замере сопротивления ДД. Для этого необходимо подключить к его выводам мультиметр, выставленный на проверку сопротивления с уровнем измерения до 2 кОм. После подключения на дисплей выведется значение сопротивления датчика. Затем необходимо несильно постучать по нему ключом или небольшим молоточком. Из-за ударов пьезоэлемент будет срабатывать, что привет к увеличению сопротивления. У исправного датчика значение должно повышаться при ударе и сразу же возвращаться к обычному значению. Если сброса сопротивления не происходит – датчик неисправен.
- Второй способ лучше, поскольку позволяет оценить исправность датчика на работающем двигателе, что дает более точную информацию о его состоянии. Для этого необходимо запустить мотор и установить 1500-2000 об/мин на тахометре. При этом обороты должны держаться стабильно и не плавать. Далее подбираемся к установленному на моторе датчику и ключом или молоточком наносим по нему несильные удары. Если устройство исправно, то он воспримет эти удары за детонацию и передаст сигнал на ЭБУ, а тот уже скорректирует угол. Из-за этого обороты двигателя понизятся, а после прекращения постукиваний, они вернутся до заданного значения.
Таким простыми способами можно проверить датчик детонации двигателя. Единственная проблема, которая может возникнуть при проверке или замене – это место расположения. У 8-клапанных двигателей обычно до него добраться несложно. А вот у моторов на 16 клапанов он обычно располагается под выпускным коллектором, поэтому доступ до него затруднителен.
ДД ремонту не подлежит, поэтому при выявлении его неисправности он просто заменяется. И сделать это было бы нетруддно, если бы ни неудобное его расположение. В некоторых случая добраться до него можно только из-под автомобиля.
Но сама замена – простая. Отсоединяется фишка с проводкой, а затем выкручивается болт крепления или сам датчик (зависит от его конструкции). После на место устанавливается новый элемент и подключается к проводке.
Датчик детонации
В процессе работы силовой установки может возникнуть детонация. Она негативно влияет на мотор, вызывая паразитные разрушающие нагрузки.
Для своевременного выявления неоптимального сгорания топливовоздушной смеси служит датчик детонации. Издаваемый им сигнал поступает в блок управления, который корректирует работу мотора так, чтобы не было детонации.
Описание датчика детонации
Детонацией является серьезное отклонение от нормы в работе силового агрегата, которая выражается во взрывообразном характере поджига рабочей смеси в камере сгорания. Это нежелательное явление, которое оказывает ударное воздействие на поршни, цилиндры, элементы ГБЦ и прочие узлы силовой установки. Для своевременного обнаружения данного явления используется специальный измеритель. Он получил название датчика детонации.
Принцип работы ДД
Принцип работы большинства датчиков детонации основан на использовании пьезоэлектрического эффекта. Рабочий элемент измерителя обладает способностью образовывать разность потенциалов при воздействии на него внешних сил. Устройство ДД разных конструкций представлено на изображении ниже.
Датчик детонации устроен таким образом, чтобы чувствительно воспринимать внешнее воздействие. Благодаря этому он улавливает малейшее изменение в работе мотора. Детонация всегда сопровождается вибрацией, которую и улавливает ДД.
Назначение датчика детонации
Основным назначением ДД является своевременное обнаружение детонации и, как результат, максимальное продление срока службы мотора. Ресурс двигателя — это первое на что влияет измеритель.
Во время работы двигателя есть вибрация. Она постоянно преобразуется в сигнал определенной амплитуды и частоты. Как только появляется детонация, вибрация силового агрегата становится намного сильнее. Пьезоэлектрический элемент улавливает это и в электронный блок управления мотором начинает приходить соответствующий сигнал. По заранее заложенным алгоритмам ЭБУ устраняет детонацию, о чем и сообщает ДД.
Во время детонации падает мощность силового агрегата, а по кузову бежит неприятная вибрация. Это ухудшает комфорт езды. Своевременное обнаружение датчиком зарождающейся детонации в результате не только увеличивает ресурс ДВС, но и делает вождение авто более приятным.
Расположение ДД
Чтобы увидеть, где находится датчик детонации, требуется посмотреть на блок цилиндров. ДД располагается на том месте, где его чувствительность к детонации наивысшая. На большинстве моторов измеритель установлен между вторым и третьим цилиндрами.
Датчик детонации стоит на ровной площадке. Он плотно прижимается к поверхности силового агрегата.
Датчик детонации располагается таким образом, чтобы не контактировать с антифризом и прочими техническими жидкостями. Часть измерителей имеют резьбу на корпусе, с помощью которой они закручиваются в посадочное отверстие. Большинство ДД фиксируются с помощью отдельного болта, проходящего через их центр. При этом крайне важно соблюдение момента затяжки для правильной работы сенсора.
Определение неисправности датчика по поведению автомобиля
В первую очередь о неисправности ДД говорят изменения в поведении автомобиля. Владелец может обнаружить один или несколько симптомов:
- увеличение потребления горючего;
- загорание индикатора неисправности силовой установки;
- снижение мощности мотора;
- выхлопные газы стали более дымными;
- машина потеряла динамику и плохо реагирует на педаль газа;
- при езде постоянно возникает звук детонации;
- мотор работает с частыми перегревами.
Бортовой компьютер
О наличии проблем с датчиком детонации водителю сообщает бортовой компьютер. В некоторых случаях выводится только код ошибки. Расшифровав его, автовладелец может понять о происхождении неисправности ДД.
Определение неисправности с помощью мультиметра
Проверить работоспособность датчика детонации можно мультиметром или любым другим тестером, в котором есть вольтметр. Для этого следует придерживаться нижеизложенной инструкции.
- Снять датчик с авто.
- К клеммам подключить щупы прибора.
- По рабочей части датчика нанести небольшие удары металлическим предметом.
- Проконтролировать показания прибора. Если на клеммах датчика не появляется напряжение, то он негоден к дальнейшей эксплуатации.
На части авто стоит одноконтактный резонансный датчик. В таком случае один из контактов следует подключить к его корпусу.
Признаки неисправности, выявляемые омметром
Проверка сопротивления позволяет косвенно определить поломку ДД. Значение должно находиться в пределах от 1 до 10 МОм.
Проверка датчика заменой его на новый
При наличии явных признаков неисправности ДД, его следует заменить на заведомо исправный и проследить за работой мотора. Если прежние симптомы прошли, то это значит, что старый измеритель вышел из строя.
Требуемые инструменты
Для замены датчика детонации требуется инструменты из таблицы ниже.
Таблица — Инструменты и материалы необходимые для замены датчика детонации
| Название | Примечание |
|---|---|
| Накидной ключ или головка | Размер зависит от применяемого ДД и его крепления. Обычно это ключи от «на 13» до «на 21». На некоторых авто доступ к датчику затруднен, поэтому потребуется демонтаж некоторых узлов и деталей. В таком случае лучше заранее подготовить комплект ключей. |
| Вороток | В случае работы в стесненных условиях желательно иметь трещотку. На некоторых авто необходимо использовать удлинитель к воротку. |
| Динамометрический ключ | От соблюдения момента затяжки зависит правильность работы ДД |
Замена датчика детонации
Ремонт датчика детонации в большинстве случаев невозможен, поэтому требуется его замена. Цена ДД редко превышает 300-350 рублей, поэтому затягивать с установкой нового измерителя не стоит.
- Разблокировать фиксатор клеммной колодки.
- Отсоединить разъем, который отвечает за связь с электронным блоком управления двигателем.
- Открутить болт, который фиксирует ДД.
- Установить новый датчик, строго соблюдая момент затяжки.
- Подключить клеммную колодку.
Датчик детонации автомобильного мотора
Датчик детонации двигателя необходим для регистрации неправильного горения топливовоздушной смеси (ТВС). В случае неисправности ДД ECM (Engine Control Module) переводит мотор в аварийный режим, ограничивая мощность и скорость реакции на педаль газа. Рассмотрим признаки неисправности датчика, его устройство и способы диагностики.
Чем опасна детонация для двигателя?
Для эффективного преображения возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движения коленчатого вала максимальное давление в камере сгорания на такте рабочего хода должно достигаться примерно на 15-20° после верхней мертвой точки (ВМТ). При этом топливно-воздушная смесь поджигается дуговым разрядом искры зажигания, а скорость распространения фронта пламени не превышается 30-40 м/с.
В случае излишнего нагрева воздуха в конце такта сжатия, появления в камере сгорания частиц с излишне высокой температурой, топливная смесь самовоспламеняется. Скорость распространения фронта пламени при этом достигает 2000 м/с. Такой взрывообразный характер детонации приводит к повышенной нагрузке на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Последствия детонации:
- прогорание клапанов и поршня;
- разрушение поршневых перегородок;
- прогар прокладки головки блока цилиндров;
- локальный перегрев поршней, стенок цилиндров и связанная с этим потеря эластичности поршневых колец;
- ускоренный износ деталей ЦПГ. Взрывообразное горение разрушает масляную пленку, провоцируя сухое трение;
- оплавление электрода свечи зажигания.
Причины детонирования топлива
- Несоответствие октанового числа бензина степени сжатия в двигателе.
- Низкое калильное число свечей зажигания. Самовоспламенение ТВС происходит от контакта с раскаленным электродом.
- Ранний угол опережения зажигания.
- Отложения в камере сгорания. При большом скоплении нагара на поршнях и клапанах уменьшается площадь камеры сгорания, что естественным образом ведет к увеличению степени сжатия. Детонация может появиться еще и вследствие контакта ТВС с перегретыми частичками масляных отложений.
- Слишком бедная смесь. Избыток воздуха ускоряет окислительную реакцию топлива с кислородом и повышает риск самовоспламенения смеси.
Принцип работы датчика детонации
Видео: Датчик детонации. Зачем нужен. Как работает. Как диагностировать.
Работа датчика основывается на характеристике пьезоэлектриков преобразовывать воздействующую на них механическую энергию давления в разность потенциалов на их противоположных сторонах. Ударная волна, возникающая при детонировании, приводит к вибрациям стенок двигателя и деформации пьезоэлемента. Изменение формы последнего провоцирует появление напряжения, которое используется как выходной сигнал датчика детонации. Величина напряжения прямо пропорциональна силе вибраций, воздействующих на чувствительный элемент.
В зависимости от типа электронной схемы, использующейся для усиления и преобразования сигнала, различают резонансные и широкополосные датчики. Первый тип измерителя предполагает превышение порогового уровня лишь на одной (резонансной) частоте детонирования. Такие датчики устанавливались на ранних версиях ВАЗовских моторах с инжекторной системой питания. В широкополосных измерителях амплитуда выходного напряжения превышает пороговый уровень в определенном диапазоне частот, возникающих в двигателе при детонации.
Устройство датчика детонации
Устройство широкополосного датчика детонации:
- Контактные шайбы, являющиеся выводами для регистрации напряжения.
- Пьезоэлемент.
- Инерционная масса, воздействующая при вибрациях на чувствительный элемент.
- Тарельчатая пружина, обеспечивающая прилегание инерционной массы к чувствительному элементу.
- Болт крепления.
- Корпус.
- Электрический разъем.
Устройство ДД резонансного типа:
- корпус с резьбой;
- пьезоэлектрический кристалл;
- пружина;
- шунтирующий резистор;
- электрический разъем;
- подвижная опора;
- резистор.
Датчик детонации двигателя стоит непосредственно в блоке, вблизи одного из цилиндров. На V-образных моторах датчиков будет как минимум 2 – по одному на каждую ГБЦ соответственно.
Предохранительные меры
Сигнал с датчика подается в ECM. Детонация в двигателе является причиной для резкого отката угла опережения зажигания в сторону запаздывания. При следующих циклах работы мотора угол ступенчато уменьшается до тех пор, пока снова не будет зарегистрировано детонационное сгорание. Нередко, когда двигатель детонирует, происходит не только откат УОЗ (угол опережения зажигания), но и обогащение топливовоздушной смеси. Таким образом удается подстраиваться под изменяющиеся параметры работы, удерживая двигатель в зоне наибольшей эффективности.
Симптомы неисправности
В случае поломки датчика двигатель переходит в аварийный режим, выставляя поздний УОЗ. Неисправность датчика детонации проявляется потерей мощности, увеличенным расходом топлива, провалами при резком нажатии на газ. Если мотор по какой-то причине не переведен в аварийный режим, при движении под нагрузкой и попытках резких ускорений вы услышите характерный металлический дребезг.
Система самодиагностики
Поскольку датчик детонации влияет на исправность двигателя, ECM современных автомобилей имеет развитую систему самодиагности. ЭБУ двигателя не только регистрирует детонационное сгорание, но и «слушает» фоновый шум работающего двигателя. Если уровень шума с датчика детонации ниже порогового значения в течение 10 с и более, в энергонезависимой памяти ЭБУ регистрируется ошибка датчика. Каждому типу регистрируемой неисправности присваивается определенный код, который может быть считан диагностическим прибором.
Благодаря резистору, встроенному в схему управления, ECM способен определить обрыв цепи и короткое замыкание на массу. При этом возможна как неисправность датчика детонации, так и проблема с проводкой. Поскольку сигнал датчика важен не только для сохранения мотора, но и для контроля уровня токсичности выхлопных газов, ошибки по нему сопровождаются загоранием на приборной панели лампы Check Engine.
Проверка датчика детонации
Сигнал ДД представляет собой синусоиду с определенной частотой и амплитудой. Датчик не требует питания и не пропускает через себя ток, поэтому проверить его обычным мультиметром можно только на предмет обрыва встроенного шунтирующего резистора (защищает цепь от короткого замыкания).
Адекватная проверка датчика детонации возможна только с помощью осциллографа. Диагностировать датчики можно без снятия с автомобиля. Для этого подключитесь к сигнальному выводу и нанесите 3 точных удара металлическим предметом вблизи датчика. Сигнал должен быть без провалов и с четко выраженными затухающими колебаниями. Потеря сигнала свидетельствует о дребезге контактов внутри измерителя.
Видео: Датчик детонации ДД Проверка не снимая с авто
Особенности V-образных ДВС
В случае ошибки на один из датчиков детонации необходимо поменять их разъемы местами. Если доступ к датчикам затруднен, изучите электрическую схему. Вероятно, что провода от датчиков приходят на общий коннектор. Разъединив разъем, вы сможете обмануть ЭБУ двигателя, установив соответствующие перемычки между «папой» и «мамой».
Удалите ошибки с памяти ECM, запустите и прогрейте двигатель. Проведите тестовую поездку для возобновления кода неисправности (на приборной панели загорится Check Engine).
Если ошибка с Bank 1 изменилась на Bank 2 и наоборот, значит, проблем с проводкой от измерителя к блоку управления нет, а неисправность в самом датчике. В случае сохранения ошибки по одной и той же ГБЦ следует прозвонить проводку на предмет обрыва. Для этого воспользуйтесь мультиметром в режиме омметра. Один из щупов подключите к проводу разъема со стороны датчика, а второй к его ответной части, приходящей на ЭБУ. Проверьте, не замкнул ли сигнальный провод на массу. Для теста один из щупов подключите к сигнальному выводу разъема датчика, а вторым коснитесь массовой клеммы АКБ. Сопротивление незамкнутого провода должно быть больше 20 мОм.
Рекомендации по замене датчика
Поскольку датчик детонации двигателя нужен для регистрации вибраций стенок блока цилиндров, при его установке важно соблюсти рекомендованный производителем момент затяжки. Неплотное прилегание, грязь между привалочными плоскостями либо превышенное усилие затяжки приведут к искажению сигнала и возобновления ошибки.
