Датчик детонації сьогодні встановлюється на більшість автомобілів, паливом для яких є бензин або скраплений газ. У цій статті ми розглянемо основні ознаки несправності датчика детонації, призначення, принцип роботи і способи перевірки працездатності.

Детонація у двигуні

Під детонацією в автомобільний двигунмають на увазі, мимовільне займання повітряно-паливної суміші без участі електричної іскри. Це дуже шкідливе для двигуна і власне датчик детонації покликаний боротися з цією проблемою.

Виникає детонація паливно-повітряної суміші за досить високого тиску. Характерно, що чим нижче октанове число бензину, тим менший тиск потрібний для детонації. Але не тільки октанове число може спричинити виникнення детонації в моторі. Буває, що двигун має схильність до подібної проблеми через конструктивні особливості. Температурний режим та інші фактори експлуатації мотора можуть призводити до виникнення детонації.

Детонація негативно впливає не тільки на роботу двигуна, але і на стан поршневої групи та інших частин силового агрегату. Тому конструктори та інженери намагаються це явище всіляко мінімізувати чи взагалі уникнути його появи. Саме для цього і був винайдений датчик детонації.

Принцип роботи датчика детонації

Датчик детонації на ВАЗ

Датчик детонації - пристрій дуже простий. В основі його лежить п'єзоелектричний ефект. Суть цього ефекту полягає в тому, що п'єзокристал, при механічному впливі, генерує різницю електричних потенціалів, або простіше кажучи, електричну напругу. Таким чином, датчик, який кріпиться на блоці циліндрів, уловлює вібрацію, що неминуче виникає при появі детонації, і дає знати про неї електронному блоку управління двигунів. А вже ЕБУ вживає необхідних заходів для усунення детонації. Це може бути зміна складу паливно-повітряної суміші, підстроювання кута випередження запалення або інша команда виконавчим механізмам автомобіля.

Виділяють два основні типи датчиків детонації:

• широкосмугові датчики детонації;
• резонансні датчики детонації;

Широкосмугові датчики детонації відстежують роботу мотора не тільки після відключення запалювання і на малих обертах, але і в робочих режимах. Вони здатні генерувати електричні сигнали у широкому діапазоні частот. Звідси й назва. Датчик жорстко кріпиться до корпусу мотора, оскільки ослаблене кріплення є досить серйозною перешкодою для роботи датчика.

Резонансні датчики використовують явища резонансу, що виникають на малих обертах роботи двигуна. Такі датчики генерують досить потужний імпульс, тому в їх конструкцію входить спеціальний захисний резистор. Датчики детонації резонансного типу, здатні відфільтровувати сторонні механічні дії, з детонацією не пов'язані. Такі датчики кріпляться на власне різьбове з'єднання, не таке жорстке як у своїх широкосмугових побратимів.

Симптоми несправності та перевірка датчика

Власне основною ознакою виходу з ладу датчика детонації є поява самої детонації. Але це не єдиний симптом описуваної проблеми. Крім цього, можуть виникати ривки в роботі двигуна, оберти починають плавати, може зростати споживання палива. Тим не менш, у ряді випадків, вихід з ладу датчика детонації, може довгий час ніяк не позначатися на роботі автомобіля. Більше того, навіть комп'ютерна діагностика не завжди здатна визначити поломку датчика детонації.

Є способи перевірити роботу датчика детонації прямо у власному гаражі. Але для цього, у вас повинні бути певні навички, а також мультиметр.

• Перший спосіб полягає в тому, що при заведеному двигуні, що працює на холостому ходу, датчиком детонації постукують чимось металевим. Якщо двигун відгукується на це підвищенням оборотів, значить з датчиком все гаразд. Якщо ж ні, прилад ймовірно пошкоджений або не працює.
• Другий спосіб перевірки датчика детонації вимагає демонтажу цього приладу. Для чого буде не зайвим від'єднати мінусовий провід від акумулятора. Знятий датчик підключають до мультиметра у режимі вимірювання напруги. Далі, по ньому знову-таки починають постукувати. Датчик повинен відповісти на ці постукування електричними імпульсами, які реєструються мультиметром. Такий метод, хоч і складніший, але менш небезпечний. Але в будь-якому випадку, почати слід з ретельного огляду кріплення та підключення датчика детонації.

Якщо кріплення датчика ослаблене, він може працювати неправильно, і тоді все, що від вас потрібно, це щільніше закріпити датчик. Так само уважно огляньте провід за допомогою якого датчик підключений до бортовій системі. Огляньте сам провід, його обплетення, а також місця з'єднання. Часто саме такі дрібниці є причиною порушень у роботі датчика детонації. Якщо ж датчик таки зламався, його доведеться змінювати.

Принцип дії. Детонація, тобто. вибухове займання робочої суміші в циліндрах двигуна, що викликає сильну вібрацію та перегрів двигуна, що може призвести до механічного руйнування його деталей. В основі роботи датчиків детонації лежить явище п'єзоелектричного ефекту (виникнення електричних зарядів при деформації кристалів, рис. 1 а). При стисканні або розтягуванні прямокутної призми з кварцу (двоокису кремнію) по осі Z на гранях Fz з'являються заряди протилежного знака (подовжній п'єзоефект). Розмір кожного заряду:

Мал. 1. Принцип дії датчика детонації:

а- Кристал кварцу; б- Схема датчика; 1 - Інерційна маса (шайба); 2 - кварцова пластина (п'єзоелемент); 3 - схема посилення та перетворення.

У датчиках детонації стиск кварцової пластинки 2 забезпечується інерційною масою 1 (рис. 1 б), що вібрує разом з деталями двигуна.

Напруга на вході електронної схеми посилення та перетворення пропорційно тиску інерційної маси на кварцову пластинку (п'єзоелемент):

Залежно від параметрів електронної схеми посилення та перетворення датчики детонації виконуються резонансними або широкосмуговими. У резонансних датчиках амплітуда вихідної напруги різко зростає та перевищує пороговий рівень на одній (резонансній) частоті детонації. У широкосмугових датчиках амплітуда вихідної напруги перевищує пороговий рівень діапазоні частот детонації.

Датчик детонації GT305 (рис. 2) широкосмугового типу встановлений праворуч на блоці циліндрів двигуна у четвертого циліндра з боку впускного трубопроводу та підключається до електричного джгута системи керування за допомогою двоконтактного з'єднувача.

Мал. 2. Датчик детонації GT305:

1 - Штекер; 2 - Ізолятор; 3 - Корпус; 4 - гайка; 5 - Пружна шайба; 6 - Інерційна маса; 7 - п'єзоелемент; 8 - Контактна пластина.

Датчик складається з кварцового п'єзоелемента 7 інерційної маси 6 пружної шайби 5 контактної пластини 8 штекера 1 ізолятора 2 і корпусу 3. При роботі двигуна його деталі вібрують. Вібрація передається інерційній масі датчика 6, яка впливає на п'єзоелемент з відповідною частотою і зусиллям. В результаті п'єзоефекту на виході датчика з'являються сигнали певної величини та форми. У разі детонації амплітуда електричних сигналів датчика різко збільшується. Блок управління реагує збільшення сигналів датчика корекцією кута випередження запалення до припинення детонації. Параметри датчика наведено у табл. 1.

Таблиця 1. Параметри датчика детонації GT305

Датчик детонації 12.3855, що встановлюється на частини автомобілів ВАЗ - резонансного типу, повертається у верхню частину блоку циліндрів.

Він містить (рис. 3, а) корпус 11с різьбовим штуцером 12, п'єзоелемент 2, пружину 1, резистор 7, рухому опору 8, електричний роз'єм 6, штуцер 5 з основою 4, електричні контакти 6 і кришку 9. Датчик забезпечений 3. У порожнині 10 датчика розміщена рухома опора 8, навантажена пружиною 1. Резистор 1 кінематично зв'язаний через пружину 1 з п'єзоелементом 2 і електрично з контактом 6. П'єзоелектричний кристал під час вібрації генерує напругу через підсилювач 14 (рис. на електричній платі 16 і повідомлений через електричний ланцюг 13 з масою автомобіля, а через резистор 15 - з джерелом живлення 5 В. Резонансна частота його характеристики збігається з частотою детонації. Датчик встановлений у верхній частині блоку циліндрів двигуна та реєструє навіть дуже слабку детонацію. Блок управління обробляє отриманий сигнал та коригує кут випередження запалення для усунення детонації. За відсутності детонації на виході датчика діє постійна напруга +2,5, одержуване в результаті роботи дільника з резисторів R1 і R2. Сигнал детонації змінюється в обидві сторони цього рівня (в діапазоні 0...5 В). П'єзоелемент не пропускає постійного струму, тому діагностування ланцюга датчика утруднене. У разі обриву ланцюга датчика напруга на вході в блок управління стає рівним +5 В, а у разі короткого замикання дорівнює нулю. У разі виявлення несправності блок управління суттєво (на 10..15") знижує кути випередження запалення на більшості режимів роботи двигуна для гарантованого недопущення детонації. Потужні та економічні характеристики автомобіля при цьому погіршуються, але значно знижується ризик пошкодження деталей двигуна.

Відомо, що ефективна робота двигуна багато в чому залежить від оптимальності характеристик кута випередження запалення. Якщо кут занадто пізній, то знижується прийомистість, збільшується витрата палива, двигун починає перегріватися. Якщо кут занадто ранній, виникає детонація, внаслідок чого падає потужність та з'являється ризик прогорання клапанів. Сучасні системи управління двигуном прагнуть підтримувати якомога більший кут, але без "догляду" характеристики в детонаційну зону. Датчик детонації (далі за текстом ДД) якраз і повідомляє систему управління початок детонації, а остання виходячи з цих даних коригує характеристику.

ДД бувають двох типів: резонансні та широкосмугові. Широкосмугові фіксують і передають у вигляді сигналу весь спектр шумів. Далі сигнал обробляється й у ньому виділяється шум, соотв. детонації. Резонансні налаштовані на частоту детонації, та соотв. спрацьовують лише у разі виникнення останньої. У двигунах VQ використовується ДД резонансного типу.

За нормальних умов експлуатації (нормальний бензин, справні свічки тощо) блок управління використовує табличні характеристики, які вважаються оптимальними. Іншими словами, контур ДД не використовується за нормальних умов. Однак якщо з якихось причин починається детонація, ДД посилає сигнал блоку управління, який коригує характеристику запалювання у бік зменшення кута випередження. Якщо детонація не припиняється, блок знову коригує характеристику тощо. у циклі до тих пір, поки детонація не припиняється. Таким чином досягається оптимальна характеристика даних конкретних умов експлуатації. Цей простий алгоритм має назву closed loop і використовується системами керування двигуном для регулювання багатьох важливих параметрів, Таких як склад паливоповітряної суміші і т.д.

З усього вищесказаного випливає висновок, що за нормальних умов експлуатації ДД начебто не потрібен. Але це зовсім так. По-перше, у наших умовах ніколи не можна бути впевненим у бензині, який залитий у бак. Крім того, детонація може виникати і за багатьох інших умов: проблеми зі свічками, компресією і т.д. По-друге, достеменно невідомо як поводиться блок управління у разі несправності ДД. Є підозра, що в цьому випадку він перехоче на деяку "аварійну" характеристику, щоб гарантовано уникнути детонації. Ця характеристика може бути далекою від оптимальної, і відповідно призвести до збільшення витрати палива, падіння прийомистості і т.д. Як тільки буде точна інформація з цього питання, можна буде однозначно сказати, наскільки дійсно потрібен ДД.

Як перевірити справність датчика детонації
Перевірити датчик можна самостійно за кілька хвилин за допомогою системи самодіагностики. Тут докладно описано, як це робиться. Якщо висвітився код 34, це свідчить про відмову датчика. Можна з'ясувати, чи "помер" датчик зовсім або ще намагається працювати. Для цього потрібно скинути результат самодіагностики, проїхати пару кілометрів та повторити процедуру перевірки. Якщо код знову з'явився, то датчик не працює зовсім. Якщо ж ні, можна спробувати потягнути час до заміни, заресетивши блок управління за допомогою Consult на фірмовому сервісі.

Чим можна замінити датчик детонації
Очевидно, що іншим датчиком. Можливі варіанти: відповідний датчик від інших двигунів (наприклад від інжекторних ВАЗів); новий оригінальний; новий неоригінальний; б/в оригінальний.

Щодо датчиків від інжекторних ВАЗів. Виходячи з теорії, яка підтверджується практикою, витрачати час на пошуки "відповідного" датчика від інжекторних ВАЗів не варто. На ВАЗах використовують датчики двох типів: широкосмуговий двоконтактний 2112-3855020 та резонансний одноконтактний 2112-3855010. Очевидно, що широкосмуговий датчик на Cefiro не піде. Щодо резонансного, то тут теж є проблема: резонасна частота детонації може відрізнятися (хоча впевненості в цьому немає). Відповідно, датчик або не працюватиме взагалі, або (що набагато гірше), працюватиме неправильно. Слід також додати, що за наявною інформацією, в Росії поки не виробляють резонансних датчиків для ВАЗ, тільки широкосмугові. Тож якщо вже шукати аналог, то серед імпортної продукції.

Новий оригінальний датчик на Cefiro коштує $100-150 в залежності від регіону та постачальника, плюс 10-14 днів на доставку. Уживаний коштує на порядок дешевше і його можна купити на якомусь розборі, але немає жодної гарантії, що ви не міняєте "шило на мило". Що стосується неоригінальних датчиків, то тут краще шукати продукцію. відомого виробника.

Процедура заміни
Датчик розташований з лівої частини двигуна (по ходу руху, тобто з того боку, де знаходиться повітряний фільтр), між половинками блоку циліндрів. Датчик кріпиться болтом на 12. Підлізти до нього можна, але досить складно. Простіше зробити цю операцію в авторизованому сервісі. Вона триватиме 10-20 хвилин.

Датчик детонації(ДД) виглядає у вигляді монолітної конструкції, всередині якої залитий п'єзоелемент. Встановлюється на всі двигуни з електронною системоюподачі палива.

Функція датчика полягає в реєстрації детонації та передачі отриманої інформації на . Визначення детонації необхідно для того, щоб комп'ютер управління задавав такий режим роботи (коригуючи кут запалення), при якому детонація буде відсутня, оскільки її наслідки згубно впливають на ДВЗ.

Пристрій ДД

Датчик детонації двигунаскладається з корпусу, посередині якого отвір для кріплення до блоку двигуна, а також має електричний роз'єм для приєднання до електропроводки. Датчики різних марок авто можуть значно відрізнятись один від одного. Наприклад датчик детонації Toyota має кардинальні зміни порівняно з датчиком детонації фірми Ніссан, він більше нагадує датчик тиску масла.

В основі датчика стоїть п'єзоелектричний елемент при механічному впливі на який виробляється електричний імпульс і реєструється комп'ютером.

Де знаходиться датчик детонації

Датчик знаходиться на блоці ДВС, Але на різних авто розташування відрізняється, у когось спереду двигуна у верхній його частині, а на якомусь двигуні ззаду. Одне можна сказати точно, його переплутати з іншими датчиками складно, адже прикручено і прилягає кругленький, не високий п'ятак, безпосередньо до блоку. Також варто відзначити, що якщо у вас карбюраторна машина, то шукати його не варто, адже його просто немає, оскільки встановлюється лише на інжекторних двигунах. До речі, при його заміні потрібно дотримуватися зусилля затягування (воно близько 19 Нм), оскільки затяжка з надмірним зусиллям може призвести до виходу його з ладу.

Ремонт детонаційного датчика неможливий, оскільки це не розбірна деталь, тому якщо двигуна показала, що він вийшов з ладу, його змінюють новим.

Ознаки несправності датчика детонації

Перше на що варто звернути увагу на лампочку двигуна (check) адже при виході з ладу датчика вона загориться. Але оскільки може горіти ще з багатьох причин, потрібно виділити ознаки несправності датчика детонації.

При їх визначенні треба враховувати його завдання – контроль системи запуску двигуна та відповідна реакція на його роботу.

Тому основними ознаками несправного ДД будуть:

• троїння на низьких обертах;
• збільшена витрата палива;
• втрата потужності;
• погана динаміка розгону.

При таких симптомах варто перевірити датчик цифровим мультиметром, зокрема заміряти, яке він видає напругу при легких ударах по ньому.

Також при виході з ладу датчика, якщо вважати помилки, діагностичним обладнанням, на табло часто можна побачити код помилки P0328 - високий рівеньсигналу ДД або на авто ВАЗ, помилка 0327 - низький рівеньсигналу детонації.

Виникнення металевого постукування двигунах жигулів, що працюють на бензині, вважається звичайним явищем. Чи не досвідчені водії думають, що проблема пов'язана з «пальцями». Проте майже завжди причина у детонації. Такі ознаки можуть стати провісниками великих проблем, що не виключають відмов моторів. Все легко пояснюється – мотор не здатний витримати навантаження, які починають діяти на поршні та циліндри.

Пристрій

ДД можна порівняти з акселерометром, який приймає та перетворює енергію механічного типу в електрику. Прилад «прикрадає» коливання в циліндрах і подає імпульсні сигнали про отримані відомості.

Вказівки цього пристрою надходять на ЕБУ двигуна, від якого вони йдуть командами на усунення поломок. Розділяється два види - коригування суміші палива та повітря, зміні кута випередження. У результаті своєї роботи октан коректор зменшує витрати бензину, підвищує потужність двигуна, усуває детонацію.
Сьогодні розглянемо, як перевірити цей датчик.

Детонація – що це таке

Так називають процес довільного загоряння паливної суміші без іскри. Якщо припустити, що тиск у циліндрах перевищує дозволене значення октанового числа, паливо займається самостійно. Чим нижче число, тим процес можливий за невеликої компресії.

У момент детонування двигуна самозаймання відбувається безконтрольно, загального центру займання немає.

Якщо зобразити залежність тиску циліндрів від кута системи запалювання, все представляється як графіків. Там видно, що у момент детонації максимальні значення тиску вдвічі вище, ніж у момент нормального згоряння. Такі види навантажень здатні викликати відмову двигуна, аж до появи в його блоці тріщин. Основних причин, що впливають на ефект детонування, кілька:

• неправильне октанове число залитого в бак палива;
• особливості конструкції двигуна;
• нюанси експлуатації транспортного засобу

Симптоми несправності

Дізнатися, що вимірювач не працює, можливо по ряду ознак, що найчастіше виникають. У роботі двигуна виникає явно виражена нестабільність, відчуваються ривки, з'являється ознака троїння. Машина перестає слухатись педалі акселератора, динаміка в наборі швидкості падає. Після запуску двигуна спалахує сигнальний індикатор несправності. У подібній ситуації слід не лише перевірити датчик, а й діагностувати інші системи. Можливо, буде потрібна термінова заміна елементів, що відмовили. Інформація про відмову вимірювача може передавати бортовий комп'ютер машини.

Види датчиків

Їх ділять на дві групи:

Широкосмугові - використовують на машинах ВАЗ та інших транспортних засобах, Виготовлені за кордоном.

Порядок перевірки

При явно виражених ознаках поломок необхідно терміново вживати заходів та виконувати діагностування. Але як бути, якщо проблеми виникли в поїздці, і до найближчої СТО дотягнути неможливо. У цій ситуації можна вирішити проблему самостійно.
Можна виміряти опір, але такий варіант підходить не завжди, тому що слід знати параметри приладу. Докладнішу інформацію можна знайти в інструкції з експлуатації. Усі виміри виконуються мультиметром. Коли показник звичайного опору відхиляється від норми, датчик слід замінити.