Датчик детонации широкополосный: Датчик детонации двигателя — принцип работы и признаки неисправности

Датчик детонации двигателя (устройство, неисправности и проверка)

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 6 мин. Просмотров 109

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

1. Несоответствие октанового числа бензина степени сжатия в двигателе.
2. Низкое калильное число свечей зажигания. Самовоспламенение ТВС происходит от контакта с раскаленным электродом.
3. Ранний угол опережения зажигания.
4. 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.
5. 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:

1. Контактные шайбы, являющиеся выводами для регистрации напряжения.
2. Пьезоэлемент.
3. Инерционная масса, воздействующая при вибрациях на чувствительный элемент.
4. Тарельчатая пружина, обеспечивающая прилегание инерционной массы к чувствительному элементу.
5. Болт крепления.
6. Корпус.
7. 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.

Как выбрать датчик детонации | Новости автомира

Как говорят некоторые водители, в случае одной из неисправностей двигателя «стучат пальцы». Так описывается детонация топливной смеси – крайне неприятная вещь, от которой не застрахован ни один мотор. Речь идет о детонации с высокоскоростным движением фронта пламени (скорость часто превышает 2000 м/с

) и сопутствующими этому нагрузками на стенки цилиндров, на ГБЦ и поршни. Было найдено простое и элегантное решение – установить датчик детонации, который бы работал в паре с контролирующей электроникой. Автопроизводители уделяют немало внимания этой маленькой детали. И действительно, если она исправно работает, сам двигатель реже выходит из строя и может полностью реализовать свой потенциал. Конечно, это решает только одну проблему, однако мы подробно остановимся на явлении детонации и способах ее предотвращение. Также мы дадим автолюбителям несколько полезных рекомендаций по выбору датчика детонации, расскажем о его устройстве и типичных «болезнях».

Насколько устройство необходимо

Датчик детонации является акселерометром. Акселерометром называется то устройство, которое может воспринять и преобразовать энергию колебаний автомобильных блоков цилиндра (т.е. механическую энергию) в импульсы электричества. Само устройство на карбюраторные ДВС заводах-изготовитель не ставит – только на инжекторные. В старых авто без ЭБУ опережение зажигания может быть скорректировано вручную за счет проворота специальной крышки. Так можно ориентируясь на октановое число залитого бензина снизить риск детонации. Ниже мы рассмотрим некоторые способы защиты своего двигателя от данного явления, не касаясь темы датчиков. Однако уже указанный способ защитить двигатель от микровзрывов высокой надежностью не отличается.

В тандеме со всеми современными датчиками детонации работает электронный блок. Как и многие другие электронные элементы автомобиля, датчик лишь подает блоку информацию, а тот, в свою очередь, отдает команды нескольким узлам системы. Дабы топливно-воздушная смесь несанкционированно не детонировала, электроника будет оперативно изменять угол опережения зажигания, а также регулировать состав смеси. Различают 2 типа подобных датчиков:

1. Широкополосный тип, отличающийся высокой чувствительностью. Он передает блоку управления весь спектр шумов, в котором по ходу непрерывного анализа выявляется шум, соответствующий детонации топлива. Устройство исполнено в виде шайбы с находящейся на ней фишкой на два контакта;
2. Резонансный тип, который настроен производителем на частоту микровзрыва. Он подает сигнал ЭБУ только тогда, когда этот самый взрыв обнаруживается. В среде автомобилистов его называют бочонком. Сегодня данный тип считается устаревшим.

Исправный датчик детонации гарантирует экономичную работу двигателя. Кроме того, в случае исправности всех узлов ДВС сможет реализовать свою максимальную мощность.

О вероятности детонации

Частота детонации коррелирует с тремя основными вещами. Вот они:

• Состав бензина. В современных автомобилях высоко требование к октановому числу, и это неспроста. Данное число как раз описывает способность горючего не детонировать. Все знают и говорят о том, что качественное топливо положительно сказывается на функционировании двигателя и продолжительно его «жизни». Они абсолютно правы, но мы хоть немного раскроем, почему это так. Во-первых, хорошее топливо не будет расходовать ресурсы фильтров с экстремальной скоростью. Во-вторых, оно реже детонирует, тем самым минимизируя нагрузки на металлическую начинку мотора. Как видите, сплошная экономия средств в перспективе долгосрочного пользования автомобилем;
• Условия работы двигателя. Детонация происходит чаще при определенных нагрузках, выбранных передачах и при сгорании топливной смеси неправильного состава;
• Конструктивные особенности моторов. Многие современные автомобили ездят только на 95 и 98 бензине, так как их двигатели имеют большую степень сжатия. Соответственно, возрастает риск детонации, который компенсируется высокой стойкостью топлива к самовоспламенению при резком сжатии. Также важна формы камер сгорания и днищ поршней, нынешнее расположение свечей зажигания. Всегда актуальное правило: заливайте бензин с тем октановым числом, что указано производителем автомобиля на люке топливного бака.

К счастью, автолюбителям не нужно для пользования транспортом держать в голове всего нюансы его конструкции. Специализированной датчик решает проблему детонации. Важно лишь следить за исправностью его работы. Но все же разобраться с принципом его работы не помешает.

Как это устроено

Взглянув на датчик детонации в разрезе, вы увидите следующие элементы: пьезоэлектрическая пластина, пружина, сигнальный провод , тонкая оплетка, резистор. Как только мотор выдает большие механические колебания, на концах данной пластины начинает действовать напряжение. В блоке управления зафиксированы значения безопасного напряжения, которое выдает датчик по ходу работы мотора без риска детонации. Как только порог превышается, блок дают команду на уменьшение угла опережения зажигания.

Такие датчики являются довольно простыми электрическими устройствами. Не оказывают на их работу серьезного влияния внешние условия. Расположение роли тоже не играет — датчики ставят как в передней части мотора, так и в задней.

Отметим также, что детонацией специалисты привыкли называть не только явление несанкционированного взрыва топлива в цилиндрах. Этим термином также обозначают тот электрический импульс, который создается при зажигании.

Основные неисправности датчиков детонации

Перво-наперво водителю стоит обращать внимание на лампочку «Check» на панели. Если она загорелась, нужно проверить двигатель в любом случае. Лампочка указывает на самые разные неисправности деталей двигателя, так что с проблемами уже будет разбираться специалист на СТО. Однако некоторые вещи могут указать водителю на неисправность датчика детонации еще до поездки к мастеру. Вот те самые указатели:

1. Двигатель сильно шумит при работе;
2. Начала теряться мощность двигателя;
3. Двигатель периодически или постоянно троит при работе на низких оборотах;
4. Ухудшилась динамика разгона транспортного средства;
5. Ощутимо увеличился расход топлива.

Первичную картинку ситуации дополнит диагностическое оборудование. К примеру, ошибка P0327 указывает на слишком низкий уровень сигнала, а вот P0328 – на слишком высокий. При этом ошибки проявляются и после их сбрасывание в среднем каждые 10 километров пробега. Возможно, некоторые водители с таким сталкивались. Если проблему игнорировать, сиюминутных последствий не будет. Автомобильный ЭБУ будет стараться решить проблему: если в одном из цилиндров обнаружилась детонация, то будет выставлено наибольшое опережения зажигания. Режим работы двигателя заведомо не оптимален. Как результат, снизится мощность и увеличится расход.

Узнать о последствиях частых детонаций можно за осмотром мотора. Во-первых, прогорают днища поршней, равно как и клапаны в целом. Во-вторых, все детали кривошипно-шатунного механизма изнашиваются в ускоренном темпе, как если бы автомобиль эксплуатировался дольше, чем это происходило в действительности. Категорически не рекомендовано закрывать глаза на те вещи, что указывают на детонацию топливной смеси.

Перспективы ремонта

В случае неисправности ДД специалисты на станциях техобслуживания сначала проверяют всю проводку до датчика детонации на предмет обрыва. Если проблема крылась в устройстве, его предлагают заменить. Однако есть одна особенность, которой обладает большинство установленных на азиатские и европейские автомобили датчиков детонации.

Пьезоэлектрическая пластина выходит из строя в очень редких случаях. Корпус датчика имеет специальное наполнение, которое со временем плавится и оголяет пластину. Пластина такое испытание выдерживает, а вот подключенный параллельно к ней добавочный резистор нет. Его сопротивление в большинстве случаев равняется 560 КОм. Эта величина нелинейно меняется в зависимости от температуры. К тому же со временем резистор покрывается ржавчиной. ЭБУ проверяет наличие датчика по наличию сопротивления на нем, однако, пьезоэлектрическая пластина имеет близкое к бесконечности сопротивление. Следовательно, «прозванивает» автоматика упомянутый резистор. Если он вышел из строя, блок управления перестает реагировать на датчик и игнорирует сигнал с пластины. Очевидно, проблема не в датчике целиком, а только в элементе, который налаживает с блоком управления обратную связь.

Ремонт датчика детонации возможен, но дает результат не всегда. В домашних условиях в корпусе проделывается отверстие, удаляется наполнение из компаунда (часто его называют просто «смолой») и шприцом вводится высокотемпературный герметик-прокладка, как-то красный герметик фирмы ABRO, до самых краев корпуса. Возможно, перед этим придется поработать паяльником и аккуратно счистить зубной щеткой пятна ржавчины. Если электронная начинка датчика не была сильно поражена коррозией, устройство после оперативного вмешательства владельца авто будет долго функционировать без появления критических изменений выходного сигнала. Обратно датчик ставится с усилием порядка 19-20 нМ.

Другие способы предотвратить детонацию

Хоть речь и шла о датчиках, автолюбителям кроме устройства их работы и влияния на частоту несанкционированных детонаций топлива стоит знать и о других способах сохранить свой двигатель в целостности.

Выше мы указали основные причины детонации. Теперь поговорим о том, как продлить жизнь автомобильного мотора и применить новые знания на практике. Мы считаем это важным потому, что не все автомобили оснащены датчиками детонации и современной электроникой, которая регулирует работу двигателя. Но ведь с проблемой детонации может столкнуться каждый водитель. Вам стоит знать следующее:

• Если детонация началась после заправки новым топливом, старый бензин (солярка) сливается и заливается новое топливо. Заправляться на предыдущей АЗС больше не стоит;
• Удаляется нагар в цилиндрах, что позволяет уменьшить степень сжатия и серьезно улучшить отвод тепла. Все моторы имеют функцию естественной самоочистки. На пустой дороге двигателю дают максимальную нагрузку на 2-5 минут. Специалисты рекомендуют делать это несколько раз в день. К слову, когда выхлоп автомобилей на дизеле стал насыщенно-черный или имеет зеленоватый оттенок, такой прогон ничего дает – требуется замена поршневой группы;
• Проверяется состояние элементов системы охлаждения мотора, в частности радиатора и вентилятора. Радиатор необходимо чистить хотя бы раз в год, а желательно чаще;
• Проверяется состоянием высоковольтных проводов и свечей зажигания. Если есть повод грешить на последние, стоит проконсультироваться со специалистом. Возможно, свечи были подобраны неправильно и провоцируют детонацию из-за раннего зажигания;
• Регулируется угол опережения зажигания. После этого нужно выйти на дорогу, набрать скорость 40-50 км/ч, после чего нажать на педаль акселератора;
• В бензин добавляются присадки вроде Castrol TBE. Отметим лишь, что серьезного эффекта это дает не всегда, но все же улучшает детонационную стойкость заливаемого бензина. Благодаря такой присадке машина будет лучше заводиться, но стучать «пальцы» все же продолжат, пусть и не так часто.

Резюмируя советы многих автомобилистов, для снижения частоты детонаций мы настоятельно рекомендуем делать следующее: своевременно менять или ремонтировать вышедший из строя датчик детонации, заменить старые свечи на более качественные и адаптированные под работу с вашим двигателем и заправляться подходящим топливом.

Как выбрать датчик детонации

Правильно подобранный датчик детонации связывает управляющую электронику автомобиля и двигатель. Если электроника не будет должным образом регулировать работу последнего, водитель сразу отметит потерю мощности, ухудшение динамики и повышение расхода топлива. Яркий пример: неправильно подобранный датчик дает низкий уровень сигнала (хоть и новый), а бортовой компьютер выдает ошибку P0327. Если верить статистике, с подобным сталкиваются покупатели датчиков фирмы Bosch. Соответствие штатной детали и покупаемой для дальнейшей установки новой должно быть полным.

Правильнее всего будет искать датчик по VIN-коду своего транспорта. Найденная таким образом запчасть встанет на автомобиль как родная. К тому же именно так можно быстрее всего найти оригинальный датчик, который будет исправно служить весь жизненный цикл авто.

Другой вариант: искать запчасти по техническим данным транспортных средств. На датчики детонации правило также распространяется. Нужно учитывать марку, модель, параметры двигателя, годы выпуска. Риск ошибиться есть, но он сводится к минимуму, если вы собираетесь искать датчик детонации в официальном магазине или через проверенный электронный каталог, а также изучите отзывы других автомобилистов. При этом вы быстро сможете подобрать коды ближайших аналогов, которые смогут выступить в качестве замены старого изношенного устройства.

Экскурс по брендам

Рекомендуем брать OEM-запчасть, особенно если у вас новая иномарка. Качество исполнения запчасти будет максимально высоким. И это отнюдь не пустая трата денег. Когда все узлы двигателя и системы охлаждения исправны, датчик детонации не выходит из строя в принципе. А если это оригинал для конкретной модели, то ЭБУ будет принимать и анализировать реальный сигнал, тем самым сводя к минимуму частоту детонаций топлива.

Так как оригиналы стоят немалых денег, имеет смысл взять аналог. Рекордно высокими ценами здесь могут похвастать датчики для автомобилей марок Mazda, Lexus и Mitsubishi. Конечно, оригиналы по качеству исполнения дают фору любым, даже самым дорогим альтернативам. Если вы решились на покупку аналога, ищите датчики вот этих фирм: Bosch, SWAG, а также Behr/Hella (Германия), NGK (Япония)

Доступные в плане цены запчасти предлагает Amulet (Польша), Meyle, Febi (Германия), FAE (Испания). Правда, по качеству исполнения и времени эксплуатации они отличаются от перечисленных выше вариантов в худшую сторону.

В контексте покупки описываемой запчасти, советуем отдавать предпочтение только дорогостоящим аналогам и оригиналам для вашей марки авто – такие изделия служат в десятки раз дольше дешевок от малоизвестных производителей.

Вывод

Датчик детонации – одно из простых, но очень эффективных решений, которое повсеместно используется в электронных системах защиты двигателя от самовоспламенения топлива. С таким датчиком электроника сама может решить проблему детонации, тем самым улучшив поведение двигателя и уменьшив износ поршней, ГБЦ и самих цилиндров. Можем также отметить серьезное уменьшение расхода топлива после замены старого неисправного датчика на новый. Так что ДД нельзя назвать неэффективным устройством за большие деньги. Напротив, с ним можно смело реализовывать весь потенциал инжекторных двигателей. Многие инженеры признают простоту и изящность этого устройства, способного работать практически в любых условиях при тесном сотрудничестве с ЭБУ. Так что если на вашем автомобиле стоит датчик детонации и вы недовольны его работой, стоит провести его ремонт самостоятельно или купить ему замену, ведь это стоит каждой потраченной копейки.

Сегодня вы можете найти много хороших аналогов немецкого и японского производства, которые будут служить вам верой и правдой долгое время. Рискнем даже предположить, что единоразовой установки нового высококачественного датчика будет достаточно, чтобы вы больше не вспоминали о связанных с ним неполадках весь дальнейший период эксплуатации авто.