Описание и устройство датчика детонации двигателя

Электронная система управления и контроля работы мотора – сложная электромеханическая структура, в которую и входит датчик детонации двигателя. Его повреждение или отключение не приводят к отказу в работе двигателя, но влечет за собой последствия, приводящие к снижению ресурса и увеличению эксплуатационных расходов силового агрегата.

Природа и причина возникновения явления детонации

Оптимальный режим сгорания в бензиновом двигателе напрямую зависит от октанового числа горючего и угла опережения зажигания. При невыполнении хотя бы одного из условий проявляется детонационное сгорание, приводящее к серьезным неполадкам и даже поломкам.

Детонация в двигателе – это явление, когда бензин в цилиндре самостоятельно воспламеняется до того, как свеча дает искру и таким образом, топливно-воздушная смесь вспыхивает спонтанно раньше времени, когда поршень еще движется вверх. Это приводит к оплавлению или прогоранию поршневой группы, выводу из строя клапанов, а это – дорогостоящий капитальный ремонт двигателя. Причин, по которым детонирует двигатель, может быть несколько:

1. Плохое качество бензина со сниженным октановым числом.
2. Проблемы при работе двигателя – изменение степени сжатия, неисправные свечи, сбитый угол опережения зажигания, образование нагара на свечах, неудовлетворительное качество топливно-воздушной смеси.

Предназначение и типы датчиков детонации двигателя

Чтобы избавиться от детонации в моторе, требуется датчик (ДД). У него единственное назначение – выявление этой проблемы в цилиндрах мотора и подача соответствующего импульса в блок электронного управления. Он в автоматическом режиме меняет угол опережения, уменьшая его, и более позднее зажигание позволяет избавиться от детонации. Кроме непосредственного функционала датчик детонации влияет на две основных характеристики двигателя:

1. на мощность мотора;
2. на экономное расходование топлива.

Датчик позволяет автоматически выставлять угол зажигания при запуске двигателя, благодаря этому можно быстро заводить его в любую погоду.

Принцип работы датчика детонации состоит в реагировании на ударную волну, возникающую в камере сгорания при детонации. В результате образуется усиленная вибрация и за счет пьезоэлектрического элемента механическая энергия преобразовывается в электрический разряд, который и является сигналом для ЭБУ.

Встречается два вида датчиков:

1. Широкополосные – наиболее распространенный вид. Устанавливаются на блоке двигателя обычным болтом, визуально представляя собой крупную шайбу, с выведенным проводом;
2. Резонансные датчики – напоминающие датчики давления моторного масла, которые тоже крепятся резьбовым соединением на блок. Они встречаются реже, но и используются на такой популярной марке, как Тойота.

Конструктивные особенности и принципы работы

Датчик состоит из двух основных частей – наружной и внутренней с болтовым креплением. Внутри устанавливают шайбу с пьезоэлектрическим элементом с контактами, выводящимися на изолятор и грузик. Непосредственно на выводе есть транзистор для регулировки работы цепи. Датчик детонации двигателя стоит на моторном блоке, но у различных автомобилей его место расположения может меняться.

При обычной работе двигателя вибрация остается в пределах нормы, поэтому грузик никак не воздействует на пьезоэлектрический элемент, что не вызывает импульса, а если он есть, то величина импульса такова, что он гасится защитным резистором.

При сгорании с детонацией вибрация аномально возрастает, грузик бьет по пьезоэлементу и электроимпульс пробивает сопротивление резистора, сигнализируя о проблеме на ЭБУ. Он подает команду в систему зажигания, и угол опережения уменьшается, зажигание становится более поздним, проблема исчезает.

Определение неисправности

Датчик детонации, как и другой механизм автомобиля, может выйти из строя. При этом поломка или ошибка датчика детонации приведет к серьезным проблемам, поэтому игнорировать их нельзя. Основные признаки неисправности датчика – проблемы при запуске, понижение мощности силовой установки при повышении оборотов и заметное увеличение расхода топлива.

Но проблема состоит в том, что подобные признаки проявляются при неисправностях системы подачи топлива и регулировки зажигания, поэтому для выявления проблем потребуется специализированная диагностика. Нужно знать, что если ЭБУ выявляет проблемы с детонацией, он в автоматическом режиме устанавливает максимально позднее зажигание, а о проблеме сигнализирует индикатор Check на приборной доске. Здесь есть своя особенность. Если появились ошибки ДД, то индикатор на панели может не гореть постоянно, он загорается на непродолжительное время под нагрузкой, когда в цилиндры подается обогащенная топливно-воздушная смесь.

Чтобы окончательно убедиться в том, где возникли неполадки, требуется компьютерная проверка датчика детонации, но и здесь есть вопросы. Сломаться может не сам датчик, проблемы могут возникнуть в подводящей цепи – это обрыв или обычное окисление контактов от времени.

Проверка работы датчика

Проверить работоспособность датчика можно двумя способами. Сначала требуется найти, где он находится, в некоторых случаях нужно будет снять защиту. Например, у 16-тиклапанных двигателей часто ставится под выпускным коллектором. Для проверки требуется:

1. Запустить двигатель и стабильно удерживать его на 2000 оборотов. По установленному датчику наносятся несильные удары, имитирующие детонацию топлива, если он в нормальном состоянии, ЭБУ изменит угол зажигания, а обороты заметно снизятся. После прекращения постукивания обороты снова вернутся на прежнее значение.
2. Снять датчик, выкрутив его из блока двигателям. Мультиметр выставить на измерение сопротивления в диапазоне 2 кОм. Положительный электрод подсоединить к контакту, а отрицательный к металлическому кольцу, контактирующему с корпусом. После этого начинаем постукивать по датчику металлическим предметом, при этом сопротивление должно скачкообразно нарастать и сразу возвращаться к исходному значению. Если сопротивление не снижается – датчик неисправен.

Если тестирование показало, что датчик в нормальном состоянии, а при работе двигателя наблюдаются проблемы, то нужно проверить подводящие провода и контакты, которые могут просто окислиться.

Замена датчика

Хотя влияние датчика детонации на работу двигателя не выражается активно, при его поломке нужно принимать меры, чтобы не получить более серьезных проблем. Он не ремонтируется, поэтому при выходе из строя его необходимо заменить. Главная проблема – это добраться до него, поскольку часто датчик располагается в трудном к доступу месте, снизу или сзади блока, для чего требуется снимать защиту.

Непосредственно замена устройства очень простая, нужно отсоединить минус аккумулятора и фишку контакта. В зависимости от конструкции выкручивается крепежный болт или непосредственно датчик, после вкручивается новый и подключается к проводке. При работе нужно уделить внимание целостности проводов и изоляции, зачистить контакты от налета, иначе и новая деталь будет работать неправильно.

Видео:Датчик детонации ДД Проверка не снимая с авто

Заключение

Датчик детонации двигателя нужен для его защиты от негативного воздействия этого явления. При заправке некачественным топливом, изменении внешних факторов, режима работы мотора он подает сигнал в ЭБУ, который реагирует уменьшением угла зажигания. За счет этого полностью выгорает топливо, а двигатель не повреждается.

Определить выход из строя этого датчика можно самостоятельно, заменить его тоже. Нужно отметить, что цена этого устройства меньше той суммы, которую придется выложить за капитальный ремонт двигателя при игнорировании поломки датчика детонации.

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.