Как работает датчик детонации в двигателе, его конструкция

Нормальная работа автомобильного двигателя редко бывает возможна при нарушении процесса сгорания топлива в его цилиндрах. Что бы топливо сгорало нормально, оно должно иметь подходящее качество, а угол опережения зажигания двигателя должен быть выставлен правильно. Только при наличии этих условий двигатель не перерасходует топливо и может работать в полную силу. Если отсутствует хоть одно условие, не исключена вероятность детонации. Предотвратить это явление помогает автомобильный датчик детонации.

Детонационное сгорание, что это такое

Детонацией топливновоздушной смеси в двигателе называют неконтролируемый процесс горения, результатом которого становится «минивзрыв». Если сгорание топлива происходит в нормальном режиме, пламя движется со скоростью примерно 30 м/с. Если возникает детонация, скорость пламени резко возрастает и может достигать 2000 м/с, что приводит к возрастанию нагрузки и ускорению износа поршней и цилиндров. В результате, если автомобиль не оборудован датчиком детонации, ему может понадобиться серьезный ремонт всего через 5-6 тысяч пройденных километров.

Что способствует возникновению детонации

Самыми частыми причинами возникновения детонации топлива являются:

• низкое качество и октановое число бензина: чем меньше октановое число, тем хуже устойчивость к детонации;
• несовершенная конструкция двигателя: детонации могут способствовать особенности строения камеры сгорания, силы сжатия топлива, неудачная компоновка свечей зажигания и многое другое;
• неблагоприятные условия, при которых работает двигатель: нагруженность, общая изношенность, наличие нагара.

Как действует датчик детонации

Датчик детонации функционирует по принципу корректировки угла опережения зажигания до значения, при котором восстанавливается контролируемое сжигание топливновоздушной смеси. Датчик используют на автомобильных двигателях инжекторного типа.

В процессе детонации топлива двигатель начинает сильно вибрировать. Датчик определяет появление детонации именно улавливая вибрации, далее преобразуемые в электрический сигнал.

Основными компонентами датчика являются:

• чувствительный элемент из пьезокерамики;
• резистор;
• изолятор;
• стальной грузик.

От пьезокерамического элемента отходят провода к контактам и стальному грузику. Резистор, регулирующий силу электрического импульса, располагается на выходе. Элементом, который непосредственно воспринимает вибрацию, является грузик — он оказывает давление на пьезоэлемент.

Обычное место расположения датчика детонации — на корпусе мотора, между вторым и третьим цилиндрами. Датчик реагирует не на все вибрации, а лишь на аномальные, то есть, в частотном диапазоне от 30 до 75 Гц.

Выбор такого места расположения датчика обусловлен тем, что оно наиболее благоприятно для корректировки работы каждого цилиндра и расположено вблизи наиболее частых эпицентров детонации.

В момент регистрации вибрации датчиком происходит следующее:

• пьезоэлемент трансформирует энергию вибрации в электричество, возрастающее с усилением амплитуды вибрации;
• при критическом уровне напряжения датчик отправляет на автомобильный компьютер команду о необходимости изменения угла опережения зажигания;
• система управления мотором регулирует подачу топлива и уменьшает промежуток времени перед зажиганием;
• вследствие выполненных операций работа двигателя приходит к нормальному состоянию, восстанавливается контроль за сгоранием топливновоздушной смеси.

Какими бывают датчики детонации

Датчики детонации топлива бывают резонансными и широкополосными.

Широкополосные датчики имеют наибольшее распространение, именно их конструкция и принцип работы были описаны в данной статье. Внешне они выглядят округлыми, по центру имеют имеют отверстие для крепления к двигателю.

Резонансные датчики имеют наружное сходство с датчиками давления масла, у них есть крепление в виде резьбового штуцера. Они фиксируют не вибрацию, а интенсивность микровзрывов внутри камеры сгорания. После обнаружения микровзрывов контроллер получает сигнал от датчика. Показатель частоты микровзрыва у каждого мотора разная и зависит преимущественно от размера поршней.

Основные неисправности датчика

Как правило, при нерабочем состоянии датчика на приборной панели автомобиля загорается индикатор «Check Engine». Данный индикатор может гореть непрерывно или периодически загораться и гаснуть в зависимости от уровня нагрузки. Неисправный датчик детонации не является помехой для работы двигателя, но не сможет предупредить водителя о возникновении детонации и запустить механизм ее ликвидации.

Есть несколько возможных признаков того, что датчик детонации неисправен:

• двигатель очень быстро перегревается, даже если температура снаружи невысока;
• заметное ухудшение мощности и динамики автомобиля при отсутствии каких-либо сигналов о неисправностях;
• рост расхода топлива без очевидных причин;
• возникновение крупного нагара на свечах зажигания.

Проверка датчика детонации своими руками

Если был обнаружен один из вероятных признаков неисправности датчика детонации, следует проверить его работоспособность. Рекомендуется проверять датчик детонации в сервисном центре, но при отсутствии на это времени или мотивации можно проверить датчик самому.

Для начала нужно подготовить мультиметр, выставив на нем тестируемое сопротивление — примерно 2 кОм. Далее следует соединить прибор с датчиком и замерить рабочее сопротивление. Не отключая прибор, слегка постучите чем-то твердым по поверхности корпуса датчика. Если при этом можно увидеть рост значения сопротивления, значит, датчик в норме.

Датчик детонации топлива имеет хоть и небольшую, но важную роль в управлении работой автомобильного двигателя. От работы датчика зависит плавность хода, мощность и динамика автомобиля. Неисправный датчик нетрудно продиагностировать и, если потребуется, самостоятельно заменить.