Пристрій і принцип роботи датчика детонації

Сучасний автомобіль оснащується великою кількістю електронних пристроїв, за допомогою яких блок управління контролює роботу різних систем авто. Одним з таких важливих приладів, який дозволяє визначати, коли двигун починає страждати від детонації, це відповідний датчик.

Розглянемо його призначення, принцип роботи, пристрій і як виявити його несправності. Але спочатку розберемося з ефектом детонації в моторі - що це таке і чому вона виникає.

Що таке детонація і її наслідки?

Детонація це коли частина повітряно-паливної суміші, віддалена від електродів свічки запалювання, самостійно запалюється. Через це факел полум'я поширюється по камері нерівномірно і відбувається різкий поштовх на поршень. Часто цей процес можна розпізнати по дзвінкому металевого стуку. Багато автомобілістів в цьому випадку говорять, що це «пальці стукають».

У звичайних умовах стисла в циліндрі суміш повітря і палива при утворенні іскри починає поступово загорятися. Згоряння в цьому випадку відбувається зі швидкістю 30м / сек. Детонаційний же ефект неконтрольований і хаотичний. При цьому ВТС згорає набагато швидше. Це значення в деяких випадках може досягати до 2-х тисяч м / с.

1) Свічка запалювання; 2) Камера згоряння; А) Нормальне згоряння палива; В) Детонаційне згоряння бензину.

Така надмірна навантаження негативно позначається на стані більшості деталей кривошипно-шатунного механізму (про пристрій цього механізму читайте окремо), На клапани, гідрокомпенсатор кожного з них і т.д. Капітальний ремонт двигуна в деяких моделях може коштувати стільки ж, скільки коштує половина ідентичного уживаного автомобіля.

Детонація може вивести силовий агрегат з ладу вже через 6 тисяч кілометрів пробігу, а в деяких автомобілях навіть раніше. Дана несправність буде залежати від:

• Якості палива. Найчастіше цей ефект виникає в бензинових моторах при використанні невідповідного бензину. Якщо октанове число палива не відповідає вимогам (зазвичай необізнані автомобілісти купують більш дешеве паливо, у якого ОЧ нижче ніж треба), зазначеним виробником ДВС, то ймовірність утворення детонації висока. Детально про октанове число пального розповідається в іншому огляді. Але якщо коротко, то чим вище це значення, тим нижча ймовірність утворення розглянутого ефекту.
• Конструкції силового агрегату. Для підвищення ефективності роботи ДВС інженери вносять корективи в геометрію різних елементів мотора. У процесі модернізації може змінюватися ступінь стиснення (про неї розповідається тут), Геометрія камери згоряння, місце установки свічок, геометрія днища поршня і інші параметри.
• Стану мотора (наприклад, нагар на виконавчих елементах циліндропоршневої групи, зношені кільця ущільнювачів або збільшена компресія після недавньої модернізації) і умов його експлуатації.
• стану свічок запалювання(Про те, як визначити їх несправність, читайте тут).

Навіщо потрібен датчик детонації?

Як видно, вплив детонаційного ефекту в моторі занадто велика і небезпечно для стану мотора, щоб його ігнорувати. Щоб визначити, чи виникає мікровибух в циліндрі чи ні, в сучасному двигуні буде знаходитися відповідний датчик, який реагує на подібні сплески і порушення в роботі ДВС (це образний мікрофон, який перетворює фізичні коливання в електричні імпульси). Так як електроніка забезпечує більш тонке налаштування силового агрегату, то датчиком детонації оснащується тільки інжекторний мотор.

Коли в двигуні утворюється детонація, утворюється скачок навантаження не тільки на КШМ, але на стінки циліндрів і клапани. Щоб ці деталі не виходили з ладу, необхідно налаштувати оптимальне згоряння суміші палива з повітрям. Для досягнення цього важливо виконати як мінімум дві умови: правильно підібрати паливо і правильно виставити кут випередження запалювання. Якщо ці дві умови були виконані, то потужність силового агрегату і його ККД буде досягати максимального параметра.

Проблема в тому, що на різних режимах роботи мотора потрібно дещо змінити його настройку. Це стає можливим завдяки наявності електронних датчиків, в тому числі детонаційного. Розглянемо його пристрій.

Пристрій датчика детонації

На сучасному ринку автомобільних запчастин існує велика різноманітність сенсорів для визначення детонації в моторі. Класичний датчик складається з:

• Корпуси, який фіксується на зовнішній стороні блоку циліндра за допомогою болтового з'єднання. У класичному виконанні датчик схожий на невеликий сайлентблок (гумова втулка з металевою обоймою). Деякі різновиди датчиків виконані у формі болта, всередині якого розташовані всі чутливі елементи пристосування.
• Контактних шайб, розташованих усередині корпусу.
• П'єзоелектричного чутливого елемента.
• Електричного роз'єму.
• Інерційного речовини.
• Тарельчатой ​​пружини.

1. Контактні шайби; 2. Інерційна маса; 3. Корпус; 4. Тарілчаста пружина; 5. Болт кріплення; 6. Пьезокерамический чутливий елемент; 7. Електричний роз'єм; 8. Блок циліндрів; 9. Охолоджуюча сорочка з тосолом.

Сам датчик в рядном 4-циліндровому моторі зазвичай встановлюється між 2-м і 3-м циліндрами. В цьому випадку перевірка режиму роботи двигуна більш ефективна. Завдяки цьому нівелюється робота агрегату не по неполадок в одному казанку, а максимально у всіх циліндрах. У моторах з іншою конструкцією, наприклад, V-подібний варіант, пристрій буде знаходитися в місці, де більше ймовірності зафіксувати освіту детонації.

Як працює датчик детонації?

Робота датчика детонації зводиться до того, щоб блок управління міг підлаштовувати УОЗ, забезпечуючи контрольований згоряння ВТС. Коли в моторі утворюється детонація, в ньому утворюється сильна вібрація. Датчик фіксує сплески навантаження через неконтрольоване займання і перетворює їх в електронні імпульси. Далі ці сигнали надходять на ЕБУ.

Залежно від інформації, що надходить від інших датчиків, в процесорі активуються різні алгоритми. Електроніка змінює режим роботи виконавчих механізмів, що входять до складу паливної та вихлопної системи, запалювання авто, а в деяких двигунах надає руху фазообертач (опис роботи механізму змінюваних фазах газорозподілу знаходиться тут). Завдяки цьому змінюється режим спалювання ВТС, і робота мотора адаптується до нових умов.

Отже, сенсор, встановлений на блоці циліндрів, працює за наступним принципом. Коли в циліндрі відбувається неконтрольоване спалювання ВТС, п'єзоелектричний чутливий елемент реагує на вібрації і утворює напругу. Чим частота коливань в моторі сильніше, тим вище цей показник.

Датчик з'єднується з блоком управління за допомогою дротів. ЕБУ налаштований на певну величину напруги. Коли сигнал перевищує запрограмований показник, мікропроцесор посилає сигнал на систему запалювання про зміну УОЗ. У цьому випадку корекція проводиться в сторону зменшення кута.

Як видно, функція датчика полягає в тому, щоб перетворити коливання в електричний імпульс. Крім того, що блок управління активує алгоритми зміни кута випередження запалювання, електроніка також коригує склад суміші бензину і повітря. Як тільки поріг коливань перевищить допустимий показник, буде спрацьовувати коригувальний алгоритм електроніки.

Крім захисту від сплесків навантажень датчик допомагає блоку управління налаштувати силовий агрегат на максимально ефективне згорання ВТС. Цей параметр буде впливати на потужність двигуна, витрата палива, стан випускної системи, а особливо каталізатора (про те, навіщо він потрібен в машині, розповідається окремо).

Від чого залежить поява детонації

Отже, детонація може з'являтися як в результаті неправильних дій автовласника, так і з природних причин, не залежних від людини. У першому випадку водій може помилково залити невідповідний бензин в бак (про те, що робити в такому випадку, читайте тут), Погано стежити за станом двигуна (наприклад, усвідомлено збільшувати інтервал планового обслуговування мотора).

Друга причина виникнення неконтрольованого згоряння палива полягає в природному процесі роботи мотора. Коли він виходить на більш високі обороти, запалювання починає спрацьовувати пізніше, ніж поршень займає максимально ефективне становище в циліндрі. З цієї причини на різних режимах роботи агрегату потрібно або більш раннє, або більш пізнє запалювання.

Не варто плутати детонацію в циліндрах з природними вібраціями мотора. Незважаючи на наявність врівноважують елементів в колінчастому валу, ДВС все одно створює певні вібрації. З цієї причини, щоб датчик не фіксував ці коливання, як детонацію, він налаштовується на спрацьовування при досягненні певного діапазону резонансу або коливань. У багатьох випадках шумовий діапазон, при якому датчик почне давати сигнал, знаходиться в межах від 30 до 75 Гц.

Отже, якщо водій уважний до стану силового агрегату (вчасно його обслуговує), що не перевантажує його і заливає відповідний бензин, це ще не означає, що детонації ніколи не виникне. З цієї причини не слід ігнорувати відповідний сигнал на приладовій панелі.

види датчиків

Всі модифікації детонаційних датчиків діляться на два типи:

1. Широкосмуговий. Це найпоширеніша модифікація пристроїв. Працювати вони будуть за принципом, зазначеному раніше. Зазвичай вони виконані у формі гумового круглого елемента, в центрі якого зроблено отвір. Через цю частину датчик прикручується до блоку циліндрів за допомогою болта.
2. Резонансний. Така модифікація за своєю конструкцією нагадує датчик тиску масла. Найчастіше вони виконані у формі штуцера з різьбленням і гранями для монтажу за допомогою гайкового ключа. На відміну від минулого модифікації, яка фіксує вібрації, резонансні датчики вловлюють частоту мікровзривов. Ці пристрої виготовляються під конкретні типи моторів, так як частота мікровзривов і їх сила залежить від розмірів циліндрів і поршнів.

Ознаки та причини несправності датчика детонації

Несправний ДД можна визначити за такими ознаками:

1. У нормальному режимі двигун повинен працювати наскільки можливо рівномірно, без тряски. Зазвичай на слух детонація визначається по характерному металевому звуку, поки двигун працює. Однак цей симптом є непрямим, і на звук подібну проблему може визначити професіонал. Тому якщо двигун почало трясти або він працює ривками, то варто перевірити датчик детонації.
2. Наступний непряма ознака несправного датчика є зменшення потужних характеристик - поганий відгук на педаль газу, неприродні обороти коленвала (наприклад, дуже високі на холостому ходу). Таке може відбуватися через те, що датчик передає на блок управління неправильні дані, тому ЕБУ без потреби змінює кут випередження запалювання, дестабілізуючи роботу мотора. Подібна проблема залишаеться давати правильно розігнатися.
3. У деяких випадках через поломки ДД електроніка не може адекватно виставити УОЗ. Якщо мотор встиг охолонути, наприклад, під час нічної стоянки, то холодний запуск буде утруднений. Таке може спостерігатися не тільки взимку, але і в теплу пору року.
4. Спостерігається збільшення витрат на бензин і при цьому все системи авто працюють справно, а водій продовжує використовувати колишній стиль їзди (навіть при справному обладнанні агресивний стиль завжди буде супроводжуватися підвищенням витрати палива).
5. На приладовій панелі загорілася лампочка двигуна (Check Engine). В цьому випадку електроніка фіксує відсутність сигналу від ДД і видає помилку. Таке відбувається також при неприродних показниках датчика.

Варто врахувати, що жоден з перерахованих симптомів не є 100-відсотковою гарантією виходу з ладу датчика. Вони можуть бути свідченням про інших несправності автомобіля. Їх можна точно розпізнати тільки під час діагностики. На деяких автомобілях можна активувати процес самодіагностики. Про те, як це зробити, можна прочитати тут.

Якщо говорити про причини неполадок датчика, то можна виділити наступні:

• Порушений фізичний контакт корпусу датчика з блоком циліндрів. Досвід показує, що подібна причина є найпоширенішою. Зазвичай таке відбувається через порушення моменту затягування шпильки або фіксуючого болта. Так як в процесі роботи мотор все одно вібрує, а через недбалої експлуатації посадочне місце може забруднитися мастилом, ці фактори призводять до того, що фіксація пристрої послаблюється. Коли момент затяжки зменшується, на датчик гірше надходять скачки від мікровзривов, і він з часом перестає на них реагувати і генерувати електричні імпульси, визначаючи детонацію, як природну вібрацію. Щоб усунути подібну несправність, потрібно відкрутити кріплення, видалити масляне забруднення (якщо воно є) і досить затягнути кріплення. На деяких недобросовісних СТО замість того, щоб сказати правду про подібну проблему, майстри повідомляють автовласникові про вихід з ладу датчика. Неуважний клієнт може витратити гроші на неіснуючий новий сенсор, а майстри просто підтягнуть кріплення.
• Порушення цілісності проводки. У цю категорію входить велика кількість різних несправностей. Наприклад, через неправильну або поганий фіксації електричної магістралі жили проводів можуть з часом зламатися або на них протреться ізоляційний шар. В результаті цього може утворитися ураження електричним струмом чи розрив ланцюга. Часто знайти руйнування проводки можна при візуальному огляді. У разі необхідності потрібно просто замінити фішку з проводами або з'єднати за допомогою інших проводів контакти ДД і ЕБУ.
• Поломка датчика. Сам по собі цей елемент має простий пристрій, в якому мало чому ламатися. Але їли сталася його поломка, що відбувається вкрай рідко, то проводиться його заміна, так як він не підлягає ремонту.
• Помилки в блоці управління. По суті, це не поломка датчика, але іноді в результаті збоїв мікропроцесор неправильно фіксує дані від пристрою. Щоб виявити цю неполадку, слід провести комп'ютерну діагностику. За кодом помилки можна буде дізнатися, що заважає роботі котла.

На що впливають несправності датчика детонації

Так як ДД впливає на визначення УОЗ та формування повітряно-паливної суміші, то його поломка в першу чергу позначається на динаміці автомобіля і на витраті палива. На додаток через те, що ВТС згорає неправильно, в вихлопі буде міститися більше незгорілого бензину. У цьому випадку він буде догоряти в випускному тракті, що призведе до поломок його елементів, наприклад, каталізатора.

Якщо взяти старий мотор, в якому використовується карбюратор і контактна система запалювання, то для настройки оптимального УОЗ досить повернути кришку розподільника (для цього на ньому зроблено кілька насічок, за якими можна визначити, яке запалювання виставлено). Так як інжекторний двигун оснащується електронікою, і розподіл електричних імпульсів здійснюється за рахунок сигналів від відповідних датчиків і команд від мікропроцесора, то наявність датчика детонації в такому автомобілі обов'язково.

Інакше як блок управління зможе визначити, в який момент подавати імпульс на формування іскри в конкретному циліндрі? Тим більше він не зможе підлаштувати роботу системи запалювання під потрібний режим. Виробники автомобілів передбачили подібну проблему, тому заздалегідь програмують блок управління на пізнє запалювання. З цієї причини, навіть якщо сигнал від датчика не поступатиме, ДВС буде працювати, але тільки в одному режимі.

Це в значній мірі позначиться на витраті палива і динамічності автомобіля. Друге особливо стосується тих ситуацій, коли потрібно буде збільшити навантаження на мотор. Замість того щоб набрати обертів після сильного натискання педалі газу, ДВС буде «захлинатися». Для досягнення визначеної швидкості водій витратить набагато більше часу.

Що буде, якщо відключити датчик детонації повністю?

Деякі автомобілісти думають, що для запобігання детонації в моторі досить використовувати якісний бензин і своєчасно проводити планове технічне обслуговування авто. З цієї причини здається, що в звичайних умовах в датчику детонації немає гострої необхідності.

Насправді це не так, тому що за замовчуванням при відсутності відповідного сигналу електроніка автоматично виставляє пізнє запалювання. Відключення ДД не виведе мотор відразу ж і деякий час на автомобілі можна продовжувати їздити. Але на постійній основі цього робити не рекомендується, і не тільки через збільшеного витрати, а через наступних можливих наслідків:

1. Може пробити прокладку ГБЦ (про те, як правильно її міняти, розповідається тут);
2. Швидше зносяться деталі циліндропоршневої групи;
3. Може тріснути головка блоку циліндрів (про неї читайте окремо);
4. можуть прогоріти клапани;
5. Може деформуватися один або кілька шатуни.

Не обов'язково всі ці наслідки будуть спостерігатися в кожному випадку. Все залежить від параметрів мотора і ступеня освіти детонації. Причин у подібних несправностей може бути кілька і одна з них полягає в тому, що блок управління не намагатиметься усунути неполадки системи запалювання.

Як визначити несправність датчика детонації

Якщо є підозри на несправний датчик детонації, то його перевірити можна, навіть без демонтажу. Ось проста послідовність такої процедури:

• Запускаємо двигун і виставляємо його на рівні 2-х тисяч оборотів;
• За допомогою невеликого предмета імітуємо освіту детонації - не сильно пару раз вдарити біля самого датчика по блоку циліндрів. Не варто докладати в цей момент зусилля, так як чавун може дати тріщину від удару, так як на його стінки вже виявляється вплив в процесі роботи ДВС;
• При справному датчику обертів знизяться;
• Якщо ДД несправний, то обороти залишаться без змін. У цьому випадку буде потрібна додаткова перевірка за допомогою іншого методу.

Ідеальна діагностика автомобіля - за допомогою осцилографа (детально про його різновидах можна прочитати тут). Діаграма після перевірки найточніше покаже, чи працює ДД чи ні. Але щоб перевірити працездатність датчика в домашніх умовах, можна використовувати мультиметр. Його потрібно виставити в режимах виміру опору і постійної напруги. Якщо проводка пристрої ціла, то виконуємо замір опору.

У справному датчику показник цього параметра буде перебувати в межах 500 кОм (у ВАЗівських моделей цей параметр прагне до нескінченності). У разі відсутності несправності, а на приборке продовжує світитися значок мотора, то проблема може бути не в самому датчику, а в моторі або коробці передач. Є велика ймовірність, що нестабільність роботи агрегату ДД сприймає, як детонацію.

Також для самостійної діагностики неполадок датчика детонації можна скористатися електронним сканером, який підключається до сервісного роз'єму автомобіля. Приклад такого обладнання - Scan Tool Pro. Це пристрій синхронізується зі смартфоном або ПК через Bluetooth або Wi-Fi. Крім пошуку помилок самого датчика даний сканер допоможе визначити більшість поширених помилок блоку управління і скинути їх.

Ось які помилки, які блок управління фіксує, як неполадки ДД, стосуються інших поломок:

Код помилки:	розшифровка:	Причина виникнення і спосіб вирішення:
Р0325	Обрив в електроланцюзі	Потрібно перевірити цілісність проводки. Не завжди візуального огляду достатньо. Жили проводу можуть зламатися, але, залишаючись в ізоляції, періодично замикатися / розмикатися. Найчастіше ця помилка виникає при окислилися контактах. Набагато рідше подібний сигнал може свідчити про прослизанні ременя ГРМ на пару зубів.
Р0326,0327	Низький сигнал від датчика	Подібна помилка може свідчити про окислилися контактах, за якими погано надходить сигнал від ДД на ЕБУ. Також слід перевірити силу затяжки кріпильного болта (цілком можливо, що ослаб момент затяжки).
Р0328	Високий сигнал датчика	Подібна помилка може виникати, якщо високовольтні дроти знаходяться в безпосередній близькості з проводкою датчика. Коли ВВ магістраль пробиває, в проводці датчика може виникати стрибок напруги, що блок управління визначить це, як детонацію або збій в роботі ДД. Така ж помилка може виникати, якщо ремінь ГРМ недостатньо натягнутий і проскочив на пару зубів. Про те, як правильно натягнути привід газорозподільного механізму, розповідається тут.

Більшість неполадок з датчиком детонації дуже схожі з симптомами при пізньому запалюванні. Причина в тому, що, як ми вже звернули увагу, при відсутності сигналу ЕБУ автоматично переходить на аварійний режим і дає команду системі запалювання генерувати пізню іскру.

Додатково пропонуємо подивитися невелике відео про те, як вибрати новий датчик детонації і перевірити його:

Датчик детонації: ознаки несправності, як перевірити, для чого потрібен

Питання та відповіді:

Навіщо використовується датчик детонації? Цей датчик фіксує детонацію в силовому агрегаті (переважно проявляється у бензинових моторах з низькооктановим бензином). Його встановлюють на блоці циліндрів.

Як діагностувати датчик детонації? Найкраще скористатися мультиметром (режим DC – постійна напруга – діапазон менше 200 мВ). У кільце просувається викрутка і легко натискається на стінки. Напруга має змінюватися в межах 20-30 мВ.

Що таке датчик детонації? Це свого роду слуховий апарат, що дозволяє послухати, як працює двигун. Він ловить звукові хвилі (коли суміш не спалахує рівномірно, а вибухає), і реагує на них.