Устройство и принцип работы датчика детонации

Устройство и принцип работы датчика детонации

Оптимальная работа двигателя автомобиля во многом зависит от нормального сгорания топлива в цилиндрах. Для этого должно быть выполнено как минимум два условия – качественное топливо и правильно выставленный угол опережения зажигания. Выполнение этих условий обеспечивает максимальную мощность и рациональный расход. Но если какое-то условие не соблюдено, то есть риск возникновения детонации. Решить эту проблему во многом помогает датчик детонации.

1. Что такое детонационное сгорание и его последствия
2. От чего зависит появление детонации
3. Устройство и принцип работы датчика детонации
4. Виды датчиков
5. Признаки неисправности
6. Как проверить датчик детонации

Детонация. Произвольное самовоспламенение топлива

Детонация формируется в камере сгорания, в процессе химической реакции горения бензиновой смеси. В ходе цепной реакции газообразные вторичные продукты, смешиваясь с парами исходной смеси, повторно вступают в процесс горения, создавая неконтролируемый взрыв и самопроизвольное сгорание топливной смеси. По сути, это непредусмотренное и несвоевременное сгорание, сопровождающееся взрывной волной и возросшим коксованием.

Итак, начиная очередной такт, поршень в ДВС сжимает смесь, создавая давление в цилиндре. Затем, через некоторое время (доли секунды) должно произойти воспламенение. Однако, в силу вышеперечисленных причин, аномальное воспламенение происходит уже в момент сжатия (не выдерживая той доли секунды). Пламя распространяется по камере, образуется фронт увеличенного давления. В купе с давлением поршня на смесь, давление от преждевременного сгорания создают условия образования летучих, легковоспламеняющихся соединений (спиртов, формальдегидов, окислов), которые запускают цепную реакцию. Итогом всего этого становится точечное самовоспламенение взрывного характера.

Виды датчиков

По спектральным характеристикам исторически их два – резонансный и широкополосный.

В первом для повышения чувствительности используется ярко выраженная реакция на вполне определённые звуковые частоты. Заранее известно какой спектр выдаётся страдающими от ударной волны деталями, именно на них датчик конструктивно и настраивается.

Датчик широкополосного типа обладает меньшей чувствительностью, зато улавливает колебания разных частот. Это позволяет унифицировать приборы и не подбирать их характеристики под конкретный двигатель, а большая способность улавливать слабые сигналы не очень востребована, детонация обладает достаточной акустической громкостью.

Сравнение датчиков обоих типов привело к полному вытеснению резонансных ДД. В настоящее время применяются только двухконтактные широкополосные датчики тороидальной формы, закреплённые на блоке центральной шпилькой с гайкой.

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.

Типы датчика

Различают два варианта прибора. Первый из них – широкополосный. Характеризуется тем, что воспринимает одновременно несколько частот, на основании которых формирует уровень напряжения, передаваемый в ЭБУ. Вторая разновидность датчика настраивается строго на конкретную частоту. Электрический сигнал такой ДД вырабатывает при совпадении резонанса (либо его возникновении) с акустическими волнами, формируемыми детонацией в воздушно-топливной смеси, когда последняя уже воспламенилась.

Вибрации двигателя обнаруживаются механизмом, после чего на компьютер посылается сигнал напряжения. Сигнал от устройства используется компьютером для уменьшения времени зажигания. Двигатель осуществляет детонации в заданном частотном диапазоне. Материал устройства специально разработан для обнаружения частоты звука и вибраций, связанных с детонацией.

Внутри устройства находится пьезоэлектрический элемент. Это материал, подготовленный из химических соединений, которые обладают свойством генерировать напряжение при воздействии давления, вибрации или удара. В механизме пьезоэлектрические устройства откалиброваны таким образом, чтобы излучать электрические сигналы на той же частоте, что и детонации двигателя. Это означает, что когда механизм чувствует резкий стук, он подает сигнал напряжения на компьютер.

Таким образом, механизм постоянно генерирует напряжение, но когда двигатель начинает детонировать по любой причине, механизм генерирует сигнал более высокого напряжения. Компьютер, замечая увеличение, вносит коррективы, чтобы предотвратить детонацию в двигателе.

Обычно существует два способа обнаружения детонации или вибрации двигателя из-за нестабильного сгорания. Это может быть обнаружение по вибрации или измерению давления. Большинство датчиков детонации работают по методу вибрации. Они, в свою очередь, делятся на три типа в соответствии с механизмом обнаружения: индуктивные резонансные, пьезоэлектрические и не пьезоэлектрические резонансные датчики.

Индуктивные и пьезоэлектрические резонансные датчики

Резонансные датчики обнаруживают определенную частоту колебаний, потому что она имеет характеристики узкополосного отклика.

Нерезонансный пьезоэлектрический датчик

Он непосредственно измеряет вибрацию и имеет более широкую полосу пропускания. Поскольку частота пульсации имеет тенденцию незначительно изменяться в зависимости от скорости двигателя, этот класс датчиков работает лучше, чем резонансные. Вибрационные датчики обычно устанавливаются в блоке цилиндров или головке двигателя.

Если механизм поврежден, возникают следующие признаки неисправности датчика детонации:

• детонация при ускорении;
• низкий или нестабильный холостой ход;
• потеря мощности двигателя;
• звяканье;
• включение индикатора проверки двигателя;
• высокий расход топлива.

Стук двигателя

Одной из наиболее распространенных неисправностей является срабатывание, особенно на высоких скоростях. Это может указывать на трещины или поломки, поэтому устройство необходимо заменить.

Ускоренный расход топлива

Когда механизм выходит из строя, то может произойти быстрое воспламенение топлива. В этом случае необходимо убедиться, что механизм не является причиной этого сбоя, проверив напряжение.

Сложность ускорения

Еще один из признаков, указывающих на повреждение, заключается в том, что при нажатии на акселератор двигатель медленно достигает желаемой скорости. Рекомендуется всегда проводить корректирующее обслуживание автомобиля и проверять механизм на наличие любых из упомянутых симптомов.

Неисправность датчика детонации приводит ко многим неприятным последствиям. Именно поэтому стоит изучить признаки неисправности. Когда в работе автомобиля появляются поломки и ошибки, всегда необходимо проверять, как работает устройство. Ремонт датчика не всегда целесообразен, поэтому может потребоваться замена датчика детонации.

Замена датчика

Хотя влияние датчика детонации на работу двигателя не выражается активно, при его поломке нужно принимать меры, чтобы не получить более серьезных проблем. Он не ремонтируется, поэтому при выходе из строя его необходимо заменить. Главная проблема – это добраться до него, поскольку часто датчик располагается в трудном к доступу месте, снизу или сзади блока, для чего требуется снимать защиту.

Непосредственно замена устройства очень простая, нужно отсоединить минус аккумулятора и фишку контакта. В зависимости от конструкции выкручивается крепежный болт или непосредственно датчик, после вкручивается новый и подключается к проводке. При работе нужно уделить внимание целостности проводов и изоляции, зачистить контакты от налета, иначе и новая деталь будет работать неправильно.

Видео:Датчик детонации ДД Проверка не снимая с авто

Как распознать неисправности датчика детонации

На всех автомобилях, слаженное взаимодействие систем и бесперебойную работу агрегатов, и отдельных деталей, обеспечивают множество датчиков. Они вмонтированы во все элементы, входящие в общую электронную систему контроля и управления бортового компьютера.

Неисправность этих приборов устанавливается во время проведения диагностических мероприятий, на профессиональном оборудовании сервисных центров. Однако это не лишает вас обязанности получить минимальное представление о работе узлов и агрегатов вашего автомобиля. Эти знания помогут вовремя отреагировать на различные сбои в работе, понять суть и место возникновения неполадки, тем самым, обеспечить безопасность на дорогах для себя и других участников движения.

Причинами выхода из строя могут быть:

— поломка в самом датчике

— проблемы с проводкой

— обрыв оплетки или сигнального провода

— неисправность блока управления двигателя

Когда датчик детонации перестает нормально функционировать или вовсе выходит из строя, водитель может это почувствовать по некоторым признакам:

— слабый разгон машины;

— нестабильные обороты на холостом ходу;

— слышится характерный шум в двигатели (автолюбители говорят «стучат пальцы»);

— в выхлопных газах появляется черный дым;

— расходуется больше горючего;

— на приборной панели высвечивается “Check Engine”. Но если нет обрыва цепи, а датчик будет неисправен, Чек не выскочит.

Разновидности и совместимость

Казалось бы, конструкция всех датчиков детонации выглядит одинаково, и потому все они должны быть совместимыми. Однако в действительности всё будет сложнее. Число выводов на датчике всегда равно двум. Но форма разъёма может отличаться. А главное, что отличается даже внутреннее электрическое сопротивление:

• Датчики, предназначенные для моторов ВАЗ, имеют почти бесконечное сопротивление (измерить нельзя);
• Типичное сопротивление ДД у Subaru и Nissan – 500 — 560 кОм;
• Сопротивление ДД Hyundai – 5 мегаом.

Модули датчиков могут отличаться и по форме:

Три разных датчика ДД

Если говорить о китайских авто, можно выяснить вот что:

• Для всех двигателей Lifan подходит ДД с номером LF479Q1-3612200A или LF479Q3-3612200B;
• Деталь с обозначением LBA3612400B1 – это оригинал ДД Lifan;
• ДД «0261231176» (мотор ЗМЗ-405/409 ЕВРО-3) будет полностью совместим с датчиком Lifan;
• Электрически, но не по разъёму совместим с «Лифаном» и датчик от ЗМЗ-406 (ЕВРО-3).