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.
Как влияет датчик детонации на работу двигателя, принцип его работы
Датчик детонации – это обычный пьезоэлемент, подключаемый к контроллеру ЭБУ. Сам датчик крепится на блоке цилиндров и должен «считывать» уровень вибраций. При работе двигателя бензин может детонировать, а контроллер, благодаря датчику, всегда будет «знать» об этом. На самом деле, датчик детонации нужен по одной причине – чтобы корректировать, то есть менять угол опережения зажигания. Но если бы октановое число топлива всегда было одинаковым, то ничего корректировать было бы не нужно. Хотите знать, почему – читайте текст.
Угол опережения, детонация и октановое число
В названии приведены три разных понятия, но все они между собой связаны. Например, рассмотрим, как рекомендовалось настраивать трамблёр на моторах с карбюратором:
- В ходе эксплуатации появляется необходимость менять угол опережения зажигания. Корректировку, притом, можно производить как в большую, так и в меньшую сторону – всё зависит от качества топлива;
- Если наблюдается детонация, то считается, что зажигание срабатывает слишком рано. Угол опережения нужно уменьшать;
- Если же детонация не возникает совсем, угол опережения можно попробовать увеличить.
Сама регулировка производилась так: отворачивали гайку 1, и корпус трамблёра 2 поворачивали на 2-3 градуса.
Инструкция к карбюраторному двигателю
В инструкциях, как правило, шло пояснение:
- Если октановое число топлива – ниже, чем предусмотрено заводом, угол опережения надо уменьшать обязательно. Момент зажигания после этого становится более поздним, что позволяет исключить детонацию.
- Если же октановое число – несколько выше, чем расчётное, угол опережения вполне можно увеличить. Главное – вести регулировку постепенно. В результате можно получить заметный прирост мощности.
А теперь забудьте всё, что было сказано раньше. В конструкции инжекторных двигателей трамблёра нет и производить регулировку не нужно. Верней, производить её должен контроллер ЭБУ.
Подводим итог. Выше было полностью выяснено, для чего нужен датчик детонации двигателя. Дальше рассказывается о его устройстве, а также о последствиях выхода из строя.
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:
-
;
- 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
- Несоответствие октанового числа бензина степени сжатия в двигателе.
- Низкое калильное число свечей зажигания. Самовоспламенение ТВС происходит от контакта с раскаленным электродом.
- Ранний угол опережения зажигания.
- 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.
- Слишком бедная смесь. Избыток воздуха ускоряет окислительную реакцию топлива с кислородом и повышает риск самовоспламенения смеси.
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.
Для своевременного выявления неоптимального сгорания топливовоздушной смеси служит датчик детонации. Издаваемый им сигнал поступает в блок управления, который корректирует работу мотора так, чтобы не было детонации.
Принцип работы ДД
Принцип работы большинства датчиков детонации основан на использовании пьезоэлектрического эффекта. Рабочий элемент измерителя обладает способностью образовывать разность потенциалов при воздействии на него внешних сил. Устройство ДД разных конструкций представлено на изображении ниже.
Датчик детонации устроен таким образом, чтобы чувствительно воспринимать внешнее воздействие. Благодаря этому он улавливает малейшее изменение в работе мотора. Детонация всегда сопровождается вибрацией, которую и улавливает ДД.
Назначение датчика детонации
Основным назначением ДД является своевременное обнаружение детонации и, как результат, максимальное продление срока службы мотора. Ресурс двигателя — это первое на что влияет измеритель.
Во время работы двигателя есть вибрация. Она постоянно преобразуется в сигнал определенной амплитуды и частоты. Как только появляется детонация, вибрация силового агрегата становится намного сильнее. Пьезоэлектрический элемент улавливает это и в электронный блок управления мотором начинает приходить соответствующий сигнал. По заранее заложенным алгоритмам ЭБУ устраняет детонацию, о чем и сообщает ДД.
Во время детонации падает мощность силового агрегата, а по кузову бежит неприятная вибрация. Это ухудшает комфорт езды. Своевременное обнаружение датчиком зарождающейся детонации в результате не только увеличивает ресурс ДВС, но и делает вождение авто более приятным.
Для проверки датчика детонации автолюбителю понадобится электронный мультиметр, способный измерять значение электрического сопротивления, а также постоянного напряжения. Самый лучший вариант проверки — с помощью осциллографа. Снятая с его помощью диаграмма работы датчика явно покажет — работоспособный он или нет.
Работа датчика детонации
Во время передать сигналы о возникновении и силе детонации призван датчик детонации.
Существуют две группы датчиков детонации:
Составными частями прибора являются: пластина вибрации, пьезо элемент, сигнальный провод и оплетка.
Размеры прибора не превышают размеры спичечного коробка. Помещается всегда на корпусе двигателя. Устанавливается только в инжекторных двигателях.
Он снабжен чувствительным пьезоэлектрическим элементом (чаше всего это пластина), на которой возникает напряжение в момент возникновения детонации. Оно меняется, в зависимости от амплитуды и частоты взрывной волны. Постоянно меняющиеся характеристики волны, приводят к колебаниям напряжения на пластине. Вся информация, непрерывным потоком, передается ЭБУ бортового компьютера, который постоянно их анализирует. Когда достигается допустимый порог детонации, ЭБУ начинает регулировку параметров зажигания, уменьшая угол ОЗ.
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:
— 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:
— 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.
На современном рынке автомобильных запчастей существует большое разнообразие сенсоров для определения детонации в моторе. Классический датчик состоит из:
Как работает датчик детонации?
Работа датчика детонации сводится к тому, чтобы блок управления мог подстраивать УОЗ, обеспечивая контролируемое сгорание ВТС. Когда в моторе образуется детонация, в нем образуется сильная вибрация. Датчик фиксирует всплески нагрузки из-за неконтролируемого воспламенения и преобразует их в электронные импульсы. Далее эти сигналы поступают на ЭБУ.
В зависимости от информации, поступающей от других датчиков, в микропроцессоре активируются разные алгоритмы. Электроника изменяет режим работы исполнительных механизмов, входящих в состав топливной и выхлопной системы, зажигания авто, а в некоторых двигателях приводит в движение фазовращатель (описание работы механизма изменяемых фазах газораспределения находится здесь). Благодаря этому изменяется режим сжигания ВТС, и работа мотора адаптируется к изменившимся условиям.
Итак, сенсор, установленный на блоке цилиндров, работает по следующему принципу. Когда в цилиндре происходит неконтролируемое сгорание ВТС, пьезоэлектрический чувствительный элемент реагирует на вибрации и образует напряжение. Чем частота колебаний в моторе сильнее, тем выше этот показатель.
Датчик соединяется с блоком управления при помощи проводов. ЭБУ настроен на определенную величину напряжения. Когда сигнал превышает запрограммированный показатель, микропроцессор посылает сигнал на систему зажигания об изменении УОЗ. В этом случае коррекция производится в сторону уменьшения угла.
Как видно, функция датчика заключается в том, чтобы преобразовать колебания в электрический импульс. Помимо того, что блок управления активирует алгоритмы изменения угла опережения зажигания, электроника также корректирует состав смеси бензина и воздуха. Как только порог колебаний превысит допустимый показатель, будет срабатывать корректирующий алгоритм электроники.
Помимо защиты от всплесков нагрузок датчик помогает блоку управления настроить силовой агрегат на максимально эффективное сгорание ВТС. Этот параметр будет влиять на мощность двигателя, расход топлива, состояние выпускной системы, а особенно катализатора (о том, зачем он нужен в машине, рассказывается отдельно).
От чего зависит появление детонации
Итак, детонация может появляться как в результате неправильных действий автовладельца, так и по естественным причинам, не зависящим от человека. В первом случае водитель может по ошибке залить несоответствующий бензин в бак (о том, что делать в таком случае, читайте здесь), плохо следить за состоянием двигателя (например, осознанно увеличивать интервал планового обслуживания мотора).
Вторая причина возникновения неконтролируемого сгорания топлива заключается в естественном процессе работы мотора. Когда он выходит на более высокие обороты, зажигание начинает срабатывать позже, чем поршень занимает максимально эффективное положение в цилиндре. По этой причине на разных режимах работы агрегата требуется либо более раннее, либо более позднее зажигание.
Виды датчиков
Все модификации детонационных датчиков делятся на два типа:
- Широкополосный. Это самая распространенная модификация устройств. Работать они будут по принципу, указанному ранее. Обычно они выполнены в форме резинового круглого элемента, в центре которого сделано отверстие. Через эту часть датчик прикручивается к блоку цилиндров с помощью болта.
- Резонансный. Такая модификация по своей конструкции напоминает датчик давления масла. Зачастую они выполнены в форме штуцера с резьбой и гранями для монтажа при помощи гаечного ключа. В отличие от прошлой модификации, которая фиксирует вибрации, резонансные датчики улавливают частоту микровзрывов. Эти устройства изготавливаются под конкретные типы моторов, так как частота микровзрывов и их сила зависит от размеров цилиндров и поршней.
