Датчик детонации: что это такое

За что отвечает датчик детонации и на что он влияет?

Деталь
устанавливается на автомобили с моторами, работающими на бензине. Это одно из
основных звеньев системы управления. Назначение датчика — контроль над уровнем
детонации. Применение компонента позволяет существенно экономить топливо, а
силовой агрегат при этом начинает работать на полную мощность.

Схема датчика детонации

Детонацией называют
импульс электричества, который создается во время зажигания. Если бы не было
детонации, машину невозможно было бы завести.

В
карбюраторных моторах, чтобы предотвратить детонацию, трамблер прокручивают
руками, что несколько замедляет процесс зажигания. В современных моторах ручная
регулировка невозможна, так как за это отвечает электронная система.
Контролирующий датчик настроен на определенный диапазон и работает на основе
пьезоэффекта.

Устройство
контролирует систему запуска мотора и отвечает за его корректную работу. Составляющие
механизма — это:

• пластинка вибрации;
• электрокомпонент —
  наподобие пьезо;
• контрольный провод;
• обмотка.

Датчик детонации ВАЗ 2110: признаки неисправности и диагностика

В статье вы узнаете о том, как работает датчик детонации ВАЗ 2110, признаки неисправности его рассмотрите внимательно. Автомобиль сейчас не просто средство передвижения или роскошь, в первую очередь он является набором современных технических решений. Причем это можно наблюдать как в элементах строения кузова, так и в системах торможения, охлаждения, а самое главное – электрооборудования.

Именно эта система считается самой сложной и требовательной, без нее не будет нормально функционировать вся машина в целом. Даже за правильную работу двигателя отвечает множество датчиков и исполнительных механизмов, которые управляются электронным блоком. Вот про это и хотелось бы поговорить более подробно.

Общие сведения о датчике детонации

Его назначение в автомобиле заключается в снятии характеристик в различных режимах работы ДВС и последующей передаче данных на электронный блок управления.

Благодаря датчику имеется возможность выявить детонацию, а также провести замер ее реального уровня. В зависимости от того, как подается топливо в камеры сгорания, может появиться стук.

Обычно это происходит при нарушении пропорции бензина и воздуха.

Во всех автомобилях ВАЗ 2110 и более новых Приорах, Грантах и Калинах с инжекторной системой впрыска датчик детонации расположен крайне удачно – между третьим и вторым цилиндрами. Если выразиться точнее, то он находится в самом центре блока ДВС.

Следовательно, если имеется стук в первом и четвертом цилиндрах, его уровень будет считываться датчиком и сигнал подастся на ЭБУ. При этом значение будет одинаковым (при одинаковом уровне стуков, разумеется).

Во многом благодаря именно своему расположению на блоке ДВС датчик детонации способен уловить даже самые незначительные стуки.

Современные автомобили оснащаются датчиками двух конструкций:

1. Широкополосные.
2. Резонансные.

В обоих типах используются пьезоэлементы в качестве чувствительного элемента. Особенность такого материала заключается в том, что под действием удара или малейшей вибрации на электроде вырабатывается некоторый потенциал.

При этом от силы детонации (удара или вибрации, которые воздействуют на блок ДВС) зависит значение энергии, которое вырабатывается пьезоэлементом. Именно так работает датчик детонации, признаки неисправности можно понять из определения и всего сказанного выше.

В «обязанности» этого несложного устройства входит корректировка УОЗ. Конечно, сигнал, вырабатываемый этим устройством, является одним из основных при управлении двигателем.

К нему добавляются данные, полученные с остальных датчиков – положения заслонки дросселя, оборотов коленвала, и т. д.

Поломка датчика детонации

Причин появления стуков может быть великое множество – это и неверно сформированная топливовоздушная смесь, и иной УОЗ, и перегрев двигателя.

И всего этого будет достаточно, чтобы двигатель начал неправильно работать. Очень часто нарушается работа, но сам датчик детонации ВАЗ 2110 функционирует вроде бы.

Неточный сигнал является причиной того, что двигатель подтраивает, появляется стук.

Нередко просто окисляются контакты, значение напряжения на выходе устройства изменяется, ЭБУ производит корректировку не для конкретного режима работы двигателя.

Для диагностики датчика детонации ВАЗ 2110 необходимо снять его, после чего подключить к вольтметру: «-» к корпусу, «+» к единственному проводу.

Желательно, чтобы предел на вольтметре был не более 0,5 Вольт, так как генерация очень слабого по амплитуде сигнала происходит.

Концом отвертки нанесите несколько ударов, различных по силе. Стрелка вольтметра должна отклониться на разное расстояние от нулевого значения. Если не происходит никакого отклонения, то можно говорить о поломке датчика детонации.

Но вполне вероятно, что на выходе устройства сигнал будет присутствовать, однако, работа ДВС окажется нестабильной. В этом случае потребуется полностью диагностировать проводку на предмет разрушения. При наличии неисправности в цепи датчика (или его самого) обязательно загорится контрольная лампа на приборной панели ВАЗ 2110.

  И нужно внимательно осмотреть всю цепь, проверить ее на наличие обрыва и короткого замыкания.

Период задержки воспламенения

За этот период в камеру сгорания поступает незначительная часть впрыскиваемого за цикл топлива. На индикаторной диаграмме в течение этого периода не наблюдается заметных изменений в протекании линии сжатия: давление в цилиндре продолжает увеличиваться так, как будто топливо не поступает в него. При увеличении Qi в камере сгорания к моменту воспламенения накапливается много топлива. Это повышает жесткость работы дизеля. Продолжительность периода задержки воспламенения зависит от следующих основных факторов: качества топлива, угла опережения впрыска топлива, давления и температуры сжатого воздуха в момент начала впрыска топлива, давления начала впрыска, нагрузки на дизель и частоты вращения коленчатого вала.

Рассмотрим влияние каждого фактора на величину Qi.

Химический состав дизельного топлива сильно влияет на продолжительность Qi. Лучшими дизельными топливами являются топлива парафинового ряда, обладающие более высоким цетановым числом и обеспечивающие наименьшую продолжительность Qi и мягкую работу дизеля.

Для каждой конструкции дизеля принят свой угол опережения впрыска топлива фвп. Оптимальное его значение зависит от нагрузки, теплового режима, частоты вращения коленчатого вала, давления и температуры воздуха. При увеличении фвп топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, попадает в холодную среду с низким давлением, т. е. меньшей объемной концентрацией кислорода. Воспламенение топлива вследствие этого задерживается. В цилиндре накапливается топливо, которое сгорает до прихода поршня в в.м.т. Это вызывает повышение жесткости работы дизеля и давления Pz. При малой величине фвп топливо сгорает не полностью, ббльшая его часть сгорает в процессе расширения (в третьей фазе), увеличивается теплоотдача в стенки цилиндров, мощность дизеля снижается.

Увеличение давления и температуры сжатого воздуха в момент начала впрыска способствуют более раннему самовоспламенению топлива, сокращению периода задержки воспламенения, более мягкой работе двигателя.

Увеличение давления начала впрыска приводит к дополнительному запаздыванию начала впрыска, сокращается продолжительность впрыска. При уменьшении давления начала впрыска ухудшается качество распыливания топлива и смесеобразования, что приводит к ухудшению рабочего процесса.

Увеличение нагрузки сопровождается большей подачей топлива за цикл, улучшаются условия подготовки рабочей смеси к сгоранию. Следовательно, продолжительность Qi с увеличением нагрузки сокращается.

Частота вращения коленчатого вала n влияет следующим образом на величину Qi. При изменении n изменяются фвп, давление и продолжительность впрыска топлива, качество его распыливания. Давление и температура воздуха в камере сжатия к моменту начала впрыска также изменяются. На быстроходных дизелях, предназначенных для работы с часто меняющимися скоростными режимами, устанавливают устройства, обеспечивающие автоматическое изменение величины фвп при изменении n.

Из сказанного видно, что момент начала впрыска и период задержки воспламенения оказывают большое влияние на процесс сгорания, на мощность и экономичность дизелей. Поэтому при их эксплуатации эти показатели надо поддерживать в заданных пределах.

Средняя скорость нарастания давления на участке 2…3 определяет жесткость работы дизеля. Ее считают нежесткой, если средняя скорость нарастания давления дельта_Р/дельта_ф не превышает 0,5 МПа на 1° угла поворота коленчатого вала.

Чем больше поступает топлива в цилиндр в течение периода Qi задержки воспламенения, тем жестче работа двигателя и тем большей величины достигает максимальное давление сгорания Рz.

Характер поступления топлива определяется профилем кулачка, диаметром и величиной хода плунжера топливного насоса, конструкцией дизеля и качеством топлива. Так, например, применение бензина вместо дизельного топлива вызывает появление ударных волн и вибрацию давления в цилиндре дизеля.

Датчик детонации: что такое и где найти

В большинстве автомобилей для контроля процесса детонации установлен датчик детонации (ДД). Многим  водителям не совсем понятно, за что отвечает датчик детонации. Его показания используются непосредственно «мозгами» автомобиля. Электроника, в зависимости от полученного сигнала, проводит корректировку угла опережения. Соответственно, поломка ДД приведет к нарушению динамики автомобиля и появлению самой детонации, так как датчик будет посылать неверные данные. Как правило, о его поломке сигнализирует соответствующий индикатор приборной панели. Лампочка предупреждения может ненадолго загораться при высоких нагрузках на мотор (это является обычным явлением).

Принцип работы датчика детонации основывается на эффекте возникновения разности потенциалов на пьезоэлементе. В ходе детонации механические импульсы создают напряжение на пьезоэлектрическом компоненте. По мере нарастания вибраций увеличивается и напряжение. Как только потенциал достигает определенного порога, поступает сигнал в блок управления, и компьютер настраивает угол опережения.  В случае выхода из строя ДД возможны 2 варианта: когда он посылает неверные данные и когда не работает вообще.    

Если рассматривать вопрос, где находится датчик детонации, то стоит упомянуть о существующих типах подобных устройств. В большинстве автомобилей можно встретить широкополосный датчик. Визуально он напоминает небольшую шайбу с выводом из нескольких проводов. Закрепляется такой прибор непосредственно на моторе. На некоторых иномарках (например, «Тойота») используется ДД резонансного типа. Он больше напоминает датчик давления масла и закрепляется с помощью резьбового штуцера.  Нередко в 16-клапанных моторах он располагается под впускным коллектором, что затрудняет доступ.

Детонация – опасный процесс

Прежде чем изучить сам датчик, давайте ознакомимся с самим процессом детонации. Для водителей не секрет, что эффективность работы мотора зависит от двух основных вещей: угла опережения сгорания и качества топлива. Неправильно установленный угол чаще всего приводит к появлению этого неприятного явления.

Как правило, оптимальным вариантом воспламенения топливной смеси является момент, когда поршень еще не дошел до наивысшей точки в случае угла опережения в 2-3 градуса. При этом финальная стадия воспламенения начинается в начале возвратного движения поршня. Нарушение угла опережения приводит к тому, что смесь самовоспламеняется. Происходит миниатюрный взрыв внутри цилиндра, который не самым лучшим образом сказывается на целостности деталей. При обычном воспламенении скорость возгорания составляет приблизительно 20 м/с. Во время детонационного процесса этот показатель может увеличиваться до 1500 м/с.

Выделяют несколько причин появления детонации:

• используется топливо, октановое число которого не соответствует требованиям вашего автомобиля;
• нарушены настройки мотора (неверно выставлены сила сжатия, положение свечей, имеется поддув и так далее);
• естественные нарушения в ходе эксплуатации, т. е. некорректный угол опережения, повышенные нагрузки, неудовлетворительное состояние камеры сгорания.

Бензиновое топливо (в отличие от дизеля) воспламеняется за счет системы зажигания. Октановое число – важный показатель. Если в авто требуется лить АИ-95 и выше, то экономия водителей и использование 92-го бензина, конечно же, приведут к появлению детонации. Естественно, возможны ситуации, когда топливо соответствует требованиям, но детонация все равно происходит. Причина может крыться в низком качестве. Если в используемом бензине вы уверены на все 100%, то проблему следует искать в самом автомобиле.

Последствия у детонации различные. В лучшем случае вы столкнетесь только с потерей мощности и повышенным расходом топлива. В худших ситуациях автовладельцам грозит прогар прокладки ГБЦ, коррозия поршня и зеркала цилиндров. Также из-за повреждений нередко требуется заменять весь кривошипно-шатунный механизм

Ремонт обойдется в круглую сумму, поэтому важно следить за возникновением детонации, при этом оперативно применять меры по ее устранению

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.

Диагностика: как понять, что датчик детонации неисправен

Для неопытного новичка рекомендуем обратить внимание на следующие симптомы:

• Автомобиль начинает активно «кушать» топливо;
• В недрах двигателя возникает механическое биение или стук;
• Загорается индикатор Check engine на панели приборов;
• Двигатель теряет мощность;
• Качество выхлопных газов заметно ухудшилось — появился плотный сизый или белый дым.

Почему ломаются датчики детонации?Это может быть:

• Обрыв контактного провода;
• Износ изоляции провода;
• Замыкание или корочение на массу;
• Дефекты в ЭБУ;
• Физический износ датчика.

Пошаговый порядок технологических операций при проверке ДД

1. Демонтировать защиту двигателя.
2. Найти ДД и при помощи визуальной диагностики определить целостность проводов и оплетки, соединение вилки и розетки датчика.
3. Диагностика розетки и контактов.
4. Демонтаж и диагностика датчика детонации.
5. Замена неисправного узла.

Способы проверки:

1. В режиме омметра проверить снятый датчик на сопротивление — в зависимости от транспортного средства, на экране должно выводиться определенное сопротивление.
2. В режиме вольтметра проверить снятый датчик на реакцию на колебания. При диапазоне измерений в 200 мВ положительный щуп присоединяется на вывод ДД, отрицательный – на металлическое кольцо или ввод. При легком постукивании по ДД металлическим предметом вольтаж должен изменяться.
3. В режиме вольтметра проверить, доходит ли напряжение по цепи от ЭБУ к ДД — датчик остается на посадочном месте, но разъем ЭБУ отключается. При заведенном двигателе на клемму должно приходить напряжение. Если его нет, неисправность заключается в проводке.

Измерение напряжения

Эффективнее всего выполнить проверку датчика детонации двигателя мультиметром (другое название — электрический тестер, он может быть как электронный, так и механический стрелочный). Данную проверку можно выполнить сняв датчик с посадочного места или проверив прямо на месте, однако с демонтажом работать будет удобней. Так, для проверки нужно перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения (DC) в диапазоне приблизительно 200 мВ (или меньше). После этого подсоединить щупы прибора к электрическим выводам датчика. Постарайтесь сделать хороший контакт, поскольку от этого будет зависеть качество проверки, ведь некоторые малочувствительные (дешевые) мультиметры могут не распознать слабое изменение напряжения!

Далее нужно взять отвертку (или другой крепкий цилиндрический предмет) и просунуть ее в центральное отверстие датчика, после чего воздействовать ею на излом, чтобы во внутреннем металлическом кольце возникло усилие (не переусердствуйте, корпус датчика пластмассовый и может треснуть!)

При этом нужно обратить внимание на показания мультиметра. Без механического воздействия на датчик детонации значение напряжения от него будет равно нулю

А по мере того, как приложенная к нему сила будет увеличиваться — будет расти и выходное напряжение. У разных датчиков оно может быть разным, однако обычно значение составляет от нуля до 20…30 мВ при небольшом или среднем физическом усилии.

Аналогичную процедуру можно выполнить, не демонтируя датчик с его посадочного места. Для этого нужно отсоединить его контакты (фишку) и аналогично подсоединить к ним щупы мультиметра (тоже обеспечивая качественный контакт). Далее с помощью какого либо предмета давить на него или стучать металлическим предметом недалеко от того места где он установлен. При этом значение напряжения на мультиметре должно увеличиваться по мере того, как будет расти прикладываемая сила. Если при проведении подобной проверки значение выходного напряжения не меняется — скорее всего, датчик вышел из строя и подлежит замене (ремонту данные узлы не подлежат). Однако имеет смысл выполнить его дополнительную проверку.

Также значение выходного напряжения с датчика детонации можно проверить, если положить на какую-нибудь металлическую поверхность (или другую, но чтобы она хорошо проводила звуковые волны, то есть, детонировала) и ударить по ней другим металлическим предметом в непосредственной близости с датчиком (соблюдайте при этом осторожность, чтобы не повредить устройство!). Исправный датчик должен среагировать на это изменением выходного напряжения, что прямо отобразится на экране мультиметра

Аналогично можно проверить резонансный («старый») датчик детонации. В целом, процедура аналогичная, необходимо подсоединить один щуп к выходному контакту, а второй — к его корпусу («массе»). После этого нужно гаечным ключом или другим тяжелым предметом ударить по корпусу датчика. Если устройство исправно, то значение выходного напряжения на экране мультиметра будет краткосрочно изменяться. В противном случае, скорее всего, датчик вышел из строя. Однако имеет смысл дополнительно проверить его сопротивление, поскольку перепад напряжения может быть очень маленьким, и некоторые мультиметры могут попросту не уловить его.

Есть датчики которые имеют выводные контакты (выводные фишки). Проверка их выполняется аналогично, для этого нужно замерить значение выходного напряжения между двумя его контактами. В зависимости от конструкции конкретного двигателя датчик для этого нужно демонтировать или можно проверить прямо на месте.

Обратите внимание, что после удара возросшее выходное напряжение обязательно должно вернуться к исходному значению. Некоторые неисправные датчики детонации при их срабатывании (удару по ним или возле них) действительно увеличивают значение выходного напряжения, однако проблема состоит в том, что после воздействия на них напряжение остается высоким

Опасность такой ситуации состоит в том, что ЭБУ не диагностирует, что датчик неисправен и не активирует лампочку Check Engine. А на самом деле в соответствии с исходящей от датчика информации блок управления изменяет угол зажигания и двигатель может работать в неоптимальном для машины режиме, то есть, при позднем зажигании. Это может проявиться в увеличенном расходе топлива, потере динамических характеристик, проблемах при запуске двигателя (особенно в холодную погоду) и прочих мелких неприятностях. Такие поломки могут быть вызваны разными причинами и порой очень сложно понять, что они вызваны именно некорректной работой датчика детонации.

На что влияют неисправности датчика детонации

Можно ли ездить с неисправным датчиком детонации? Этот вопрос интересует автолюбителей, впервые столкнувшихся с данной проблемой. В общих чертах ответ на этот вопрос можно сформулировать так — в краткосрочной перспективе автомобилем пользоваться можно, однако при ближайшей же возможности необходимо провести соответствующие диагностику и устранить проблему.

Ведь по принципу работы ЭБУ когда возникает неисправность датчика детонации топлива, то автоматически устанавливается позднее зажигание чтобы исключить повреждение деталей поршневой группы при возникновении реального детонирования при сгорании топливной смеси. Как результат — поднимается расход топлива и значительно падает динамика которая особенно станет заметной при повышении оборотов.

Что будет если отключить датчик детонации полностью?

Некоторые автовладельцы и вовсе пытаются отключить датчик детонации так как при нормальных условиях эксплуатации и заправке хорошим топливом может казаться ненужным. Однако это не так! Поскольку детонирование возникает не только из-за плохого топлива и проблем со свечами, компрессией и пропусками зажигания. Поэтому если отключить датчик детонации то последствия могут быть следующими:

• быстрый выход из строя (пробой) прокладки ГБЦ со всеми вытекающими последствиями;
• ускоренный износ элементов цилиндропоршневой группы;
• трещина головки блока цилиндров;
• прогорание (полное или частичное) одного или нескольких поршней;
• выход из строя перемычек между кольцами;
• изгиб шатуна;
• подгорание тарелок клапанов.

Это обусловлено тем, что при возникновении этого явления электронный блок управления не будет предпринимать мер по ее устранению. Поэтому ни в коем случае не нужно отключать его и ставить перемычку из сопротивления ведь это чревато дорогим ремонтом.

Как проверить датчик детонации – виды поломок

Таким нехитрым термином называется устройство, отвечающее за определение момента появления детонации в движке, и является датчиком электронной системы, которая контролирует работу двигателя авто во время впрыска топлива. Его принцип работы основывается на пьезоэффекте. Таким образом, как только появляется детонация, немедленно возникает и вибрация в двигателе, что, в свою очередь, приводит к сжатию пьезоэлектрической пластины, находящейся в датчике. В результате этого на концах пластины возникает разность потенциалов.

К сожалению, данный прибор не является исключением и, как все детали автомобиля, иногда выходит из строя. В этом случае на панели управления загорается соответствующий индикатор, мотор, правда, работает в полную силу, и автомобиль будет ездить, как обычно. Так как датчик детонации является электронным устройством, то и, соответственно, основные неисправности, возникающие в нем, связаны именно с электроникой. Таким образом, этот прибор выходит из строя, если:

• произошел обрыв его сигнального провода;
• оборвалась экранирующая оплетка провода данного устройства;
• произошло замыкание на массу;
• или же замкнуло бортсеть одного из проводов датчика;
• могут возникнуть неисправности в самом приборе;
• кроме того, любые поломки блока управления движком также будут способствовать некорректной работе датчика.

Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Датчик детонации представляет собой довольно примитивный прибор, но и он может выйти из строя. Заметить это можно только по индикатору на панели приборов, других явных признаков неполадок увидеть не получится. В работе двигателя не будет никаких отклонений. Выявить поломку непросто, т. к. датчик относится к электронным исполнительным механизмам. Проверить его несложно, если обратиться в ближайший автосервис, где с помощью сканера специалисты быстро определят неисправный датчик. Подобный сканер можно приобрести и в личное пользование, если есть такая необходимость.
Для тех же, кто не ищет лёгких путей и все делает своими руками, можно попробовать проверить датчик самостоятельно. Для этого понадобится вооружиться мультиметром.
Диагностика осуществляется только после снятия прибора с автомобиля. Мультиметр следует перевести в режим вольтметра. Положительный щуп подсоединяется к контакту датчика, а минусовой к металлическому кольцу. После этого по датчику нужно несильно постучать, если он в исправном состоянии то сдетонирует, о чём будут свидетельствовать показания на мультиметре.
Для более точной и качественной проверки потребуется осциллограф. При этом не потребуется снимать датчик, достаточно завести двигатель и подключить прибор. Далее при постукивании по датчику на приборе будет отображаться детонация (если он в исправном состоянии). Если сигнала нет, датчик следует заменить.