Как работает датчик детонации на автомобиле
Проверка датчика детонации, за что он отвечает, как работает и его неисправности
В бензиновом двигателе внутреннего сгорания, при определенном стечении обстоятельств, возникает металлический стук. «Пальцы стучат», — говорят некоторые водители. На самом деле это явление называется детонацией и его возникновение крайне нежелательно, поскольку может привести к поломке мотора вследствие огромной скорости распространения фронта пламени (более 2000 м/с) и высоких ударных нагрузок на стенки цилиндров, поршень и головку блока. Чтобы контролировать уровень опасности, на блок цилиндров устанавливается датчик детонации.
Он представляет собой акселерометр, то есть устройство, воспринимающее и преобразующее энергию механических колебаний блока цилиндров в электрические импульсы. Датчик детонации непрерывно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а электроника отвечает изменением качественного состава рабочей смеси и угла опережения зажигания. Данное устройство помогает также добиться более экономичной работы и развить максимальную мощность двигателя.
От чего зависит вероятность появления детонации
То, насколько часто может возникать данное явление, зависит от трех основных факторов.
В первую очередь, на вероятность возникновения влияет химический состав бензина, а точнее, его октановое число. Чем оно выше, тем более он устойчив к этому явлению.
Второй фактор, который влияет не меньше, – конструктивные особенности двигателя, а именно степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение свечей зажигания, форма днища поршня и т.п. Например, двигатель с большей степенью сжатия более склонен к детонации и нуждается в высокооктановом бензине. Иначе, зачем производители пишут минимально допустимое октановое число на люке бензобака?
Третий фактор – условия работы мотора. На вероятность появления детонации влияет состав рабочей смеси, нагрузка, выбранная передача, нагар.
Как работает датчик детонации
Принцип работы датчика основывается на пьезоэффекте. Данное устройство представляет собой помещенную в корпус пьезоэлектрическую пластину, на концах которой, в случае возникновения детонации, появляется напряжение. С ростом амплитуды и частоты механических колебаний двигателя напряжение возрастает.
устройство датчика детонации
Существует определенный порог безопасности, если величина напряжения его превысит, то электронный блок управления отдаст команду на уменьшение угла опережения зажигания.
Поломка датчика детонации
При возникновении неисправности датчика детонации на приборной панели загорается контрольный индикатор. Мотор при этом работает, и на автомобиле вполне можно ехать. На закономерный вопрос «зачем тогда нужен этот датчик» ответ следующий.
На старых автомобилях, не оборудованных электронным блоком управления, угол опережения зажигания корректировался вручную поворотом крышки прерывателя-распределителя зажигания. Это позволяло скорректировать работу системы зажигания в зависимости от октанового числа бензина, которое может сильно отличаться на разных заправках. У современного двигателя устройство трамблера иное, его крышка неподвижна, поэтому такую функцию выполняет ЭБУ. Соответственно, если датчик детонации выйдет из строя, то угол опережения зажигания не сможет быть скорректирован.
Вышедший из строя датчик детонации влияет на динамику и экономичность двигателя. Принцип работы электронного блока управления таков, что при возникновении неисправности датчика он устанавливает заведомо позднее зажигание в целях безопасности, чтобы исключить вероятность разрушения мотора. В результате силовой агрегат работает, но начинает потреблять гораздо больше топлива, и ухудшается динамика машины. Второе особенно заметно при повышенных нагрузках.
Проверка датчика детонации
Основные симптомы, указывающие на то, что данное устройство вышло из строя:
падение мощности;
ухудшение разгонных характеристик и резкое увеличение «аппетита» двигателя;
дымный выхлоп.
При этом на панели загорается индикатор неисправности двигателя. Причем, он может, как гореть постоянно, так и загораться кратковременно при увеличении нагрузки.
как проверить датчик
Далеко не всегда под рукой есть сканер, который сможет считать и расшифровать код неисправности. Добраться до СТО также не всегда возможно. Возникает вопрос: как проверить датчик детонации самостоятельно? Из инструментов нужен цифровой мультиметр.
В первую очередь необходимо выяснить, каким сопротивлением должен обладать исправный датчик на конкретной модели автомобиля или двигателя, поскольку у всех производителей эта величина разная. Если оно отличается от нормального, нужна замена.
Также можно проверить напряжение на электрических контактах датчика, для чего нужно отсоединить электрический разъем питания датчика и снять его с двигателя. После этого мультиметр переводится в режим измерения напряжения в милливольтах, его плюсовой щуп соединяется с сигнальным контактом, а минусовой – с массой датчика (отверстие, через которое проходит болт крепления к двигателю).
Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?
Есть в автомобиле такой датчик – датчик детонации. Многие знают, что он существует, некоторые даже скажут, что он каким-то чудесным образом как-то следит за детонацией (назначение датчика выдаёт его название). А что дальше? Как он это делает и что будет, если он вдруг перестанет работать? И как узнать, что он не работает? Всё намного проще, чем кажется.
Что такое детонация и зачем за ней следить
Все знают, что для работы двигателя внутреннего сгорания требуется то самое сгорание – воспламенение топливной смеси. Для этого в бензиновом моторе есть свеча зажигания, которая поджигает смесь в конце такта сжатия.
С точки зрения физики выглядит довольно занудно, но если упростить, то можно сказать, что нарушается порядок сгорания топливно-воздушной смеси. При детонации фронт пламени даже не успевает дойти до краёв камеры сгорания, и смесь там самовоспламеняется под действием возрастающих температуры и давления.
При детонации возникает звук, услышав который, было принято говорить про «стучащие пальцы». Разумеется, поршневые пальцы во время детонации не стучат – не те там зазоры. Звенеть начинают сами стенки камеры сгорания.
Ещё иногда с детонацией путают совсем уж другое явление, при котором мотор не хочет останавливаться после выключения зажигания сразу, а иногда даже может прокрутить «в обратку» (конечно, речь идёт в первую очередь о старых карбюраторных моторах). Само собой, это не детонация, а калильное зажигание – явление, при котором топливно-воздушная смесь загорается сама по себе от слишком горячих деталей (например, от перегретых свечей зажигания с неправильно выбранным калильным числом). Впрочем, если детонация зашла слишком далеко и мотор от неё страдает со слишком завидной регулярностью, она вполне может вызвать калильное зажигание – детонация приводит к перегреву мотора.
Детонация – штука очень вредная. Она вызывает колоссальные ударные нагрузки на детали ЦПГ, она вполне может разрушить и поршневые кольца, и сами поршни. А если не обращать на неё никакого внимания, то и блок.
Подробно о причинах детонации рассказывать не буду – есть риск надолго уйти в сторону от датчика детонации и потонуть в болоте ньютонианства и менделеевщины. Если коротко, причин много: от плохого или «неправильного» бензина с низким октановым числом до кривой прошивки при чип-тюнинге. Впрочем, при очень кривом чип-тюнинге диагностику могут просто «порезать», и ошибки по датчику детонации не будет. Будет только звук. А ещё могут быть виноваты нагар на поршнях и в камере сгорания, бедная смесь, перегрев мотора или езда на слишком низких оборотах при высокой нагрузке.
Все современные моторы работают на грани детонации (как правило, при очень раннем угле опережения зажигания). В этом случае удаётся получить максимальный КПД. В эпоху трамблерных моторов с автоматами угла опережения зажигания добиться очень точного угла было сложно, поэтому тогда «пальцы стучали» часто.
Сейчас за угол опережения отвечает совсем небольшой датчик детонации, сигнал с которого позволяет позволяет изменять и этот угол, и при необходимости – состав топливной смеси.
Если датчик перестанет корректно работать, теоретически ничего страшного быть не должно: зажигание должно стать позже (в ЭБУ моторов такой отказ предусмотрен, и в случае, если ЭБУ потеряет сигнал, коррекция угла будет невозможной, но зажигание станет слишком поздним), детонации не будет, но ехать машина будет заметно хуже. Возможны и другие последствия: перегрев мотора, нагар на свечах, тот самый звук детонации, калильное зажигание, рост расхода бензина. Многое зависит от того, чем вызвана сама детонация. Если на моторе с прямым впрыском насмерть загажена камера сгорания, никакое смещение угла к позднему значению не спасёт. Ну и, конечно же, может загореться Check Engine. Что в этом случае делать?
Найти и обезвредить!
Разумеется, самый простой способ – это подключить сканер и считать ошибку. Но вряд ли у всех автолюбителей где-то в кладовке между дрелью и микроскопом лежит диагностический сканер (всякую ерунду из китайских магазинов я сканером не называю принципиально, хотя не отрицаю способность этой ерунды иногда что-нибудь показать). Поэтому попробуем обойтись без сложного оборудования.
Сначала надо этот датчик найти. Звучит смешно, но это так. Искать его нужно на блоке цилиндров. Проще всего дело обстоит с рядными «четвёрками»: датчик детонации обычно стоит ровно посередине блока между вторым и третьим цилиндрами. Там его и ищите, обычно – чуть ниже впускного коллектора. Такое расположение датчика на блоке позволяет ему «услышать» детонацию всех четырёх цилиндров, причём расположение мотора – продольное или поперечное – на положение датчика никак не влияет.
Сами датчики бывают двух типов: резонансные и широкополосные. Задача у них одна на всех: обнаружить стук в моторе (то есть ту самую детонацию), но алгоритмы работы немного разные. Резонансный датчик настроен на определённую частоту детонации, в которой он и проверяет шум. Частоту рассчитывают по формуле f(кГц)=900/(𝚷 * r), где r – радиус поршня, а 𝚷 – число Пи (3,1415. ). Если резонансный датчик слышит на этой стук с этой частотой, он впадает в панику и просит ЭБУ принять соответствующие меры. «Слышит» он их с помощью пьезоэлемента. Таким образом, датчик – это просто акселерометр, который способен преобразовать колебания блока в электрические сигналы.
Широкополосный датчик тоже слушает звук, но он не сконцентрирован на какой-то определённой частоте, а просто передаёт в ЭБУ все стуки. А тот уже сам думает, детонация это или нет и что теперь делать.
Отличить эти датчики просто: к резонансному подходит один провод, к широкополосному – два.
Если ЭБУ понимает, что началась детонация, оно начинает изменять угол опережения, делая зажигание более поздним. Поменяет и послушает датчик. Есть детонация? ОК, ещё немного подвину. Пропала? Отлично, вот так и поедем!
Допустим, датчик удалось найти и даже снять с машины. Что дальше? Есть несколько простых способов его проверки, но я традиционно расскажу только о самом элементарном. Для этого понадобится мультиметр, который умеет измерять очень маленькое напряжение – тысячные доли вольта, милливольты (проверьте свой – у моего, купленного когда-то за 120 рублей, порога не хватает). Выставляем мультиметр в режим измерения напряжения, к корпусу датчика прикладываем «минус», а плюсовой щуп аккуратно прижимаем к разъёму управляющего контакта. Теперь нужно зажать датчик в кулаке и немного постучать кулаком по столу. Так как пьезоэлемент ушей не имеет, слышит он именно удары, и исправный датчик реагирует на них изменением напряжения. Изменения очень маленькие – приблизительно в пределах 150 мВ, а если стучать слабенько, то и вовсе 30-40. В этом случае (если хотя бы этот минимум есть) нужно стукнуть кулаком с датчиком чуть сильнее. Если напряжение в момент удара хотя бы немного скакнуло повыше, датчик исправен. Если же никакой реакции на удары нет, датчик, скорее всего, умер. Стучать по нему молотком в попытке его реанимировать смысла нет – больше шансов добить очень чувствительный пьезоэлемент, чем восстановить работоспособность датчика.
Теоретически можно ещё проверить сопротивление датчика, но для этого нужно знать точное значение сопротивления датчика с вашей машины. Удары как-то проще и надёжнее.
Что делать дальше?
Есть, конечно умельцы, которые эти датчики восстанавливают или подбирают похожий датчик от другой машины, «подпиливая» его по месту дополнительными резисторами и конденсаторами. Наверное, иногда другого выхода нет (ну, может, они ездят на Bugatti Veyron, и найти этот датчик быстро и дёшево не получается), но всё-таки лучший способ – поставить новый и успокоиться, благо стоит обычно недорого. К сожалению, в жизни бывают ситуации сложнее: датчик рабочий, а какие-то ошибки он не показывает.
Тут всё просто: надо проверять проводку. В ней тоже бывают «глюки», а показания датчика детонации для нормальной работы ЭБУ должны быть точными.
Ну и последнее. Иногда датчик детонации может сходить с ума от посторонних шумов, которых мотор издавать не должен. Цоканье гидрокомпенсаторов, «дизеление», трески фазовращателей, стук цепного ГРМ – все эти посторонние звуки иногда случайным образом датчик может посчитать детонацией. В этом случае должны насторожить ненормальные углы опережения зажигания, хотя сам датчик окажется исправным.
Как я уже говорил, датчик детонации – не та деталь, выход из строя которой остановит машину. Нет, ехать она будет. Но расслабляться не стоит, потому что если детонация есть, она убивает мотор очень быстро. Особенно современный мотор – небольшого объёма и с наддувом. Так что если есть какие-то подозрения, лучше сразу поехать в сервис.
Собранная инфа о датчиках детонации и их проблемах
И так, если я кого то еще не замучил своими ДД…решил, пообщавшись и с субароводами, не много собрать всю инфу в кучу.
Что такое датчик детонации и как он влияет на работу мотора.
Датчик детонации для себя легче представить, как микрофон. При колебательных движениях вырабатываться напряжение на выводах датчика.
Сигнал приходящий от датчика детонации(при ее проявлении) заставляет ЭБУ сильно заподзднять зажигание и увеличивает подачу топлива, от сюда тупость в динамики и повышенный расход топлива. Но зато сохраненный ресурс ДВС.
Виды датчиков детонации
Все существующие датчики детонации делятся на два типа — резонансные(одноконтактные в виде бочонка) и широкополосные(в виде кольца-шайбы с фишкой на 2 контакта). На 4runner стоит «старого» типа, те резонансный(в виде бочонка).
Каждый тип датчиков имеет совершенно разный принцип работы и они не могут быть взаимозаменяемыми (между видами):
— Датчик широкополосного типа фиксирует и передает весь спектр шумов электронному блоку управления, который, в свою очередь, обрабатывает полученный сигнал и самостоятельно выявляет соответствующий детонации шум.
— Датчик же резонансного типа(как на Ранере) настроен на частоту микровзрывов, соответственно посылает сигнал контролеру только в случае его обнаружения.
Как работает датчик детонации
При возникновении детонации, на слух — металлические удары, на выводах датчика образуется сигнал, который в последствии обрабатывается в ЭБУ и на основе своих внутренних программ фильтруется.
Резонансные датчики настроены на определенную частоту звука детонации мотора, и у каждого мотора он разный и зависит от диаметра поршня. Частота эта рассчитывается по формуле:
f(кГц)=900/(Pi * r), где r — радиус поршня.
Т.е. допустим для диаметр поршня 84мм:
f=900/(3.14*42) = 6.8кГц.
При переходе допустим на ремонтный размер 85мм получаем:
f=900/(3.14*42,5) = 6.7кГц.
Датчик детонации должен иметь определенное сопротивление, по которому блок управления ДВС делает вывод о состоянии цепи этого датчика. Либо цепь разорвана, либо замкнута на коротко. Из того что удалось найти в иннете — сопротивление датчика детонации ВАЗ — «бесконечность», Subaru, Nissan, Mazda, Fiat — 560Ком, Hyundai и Тойота(«старые»)-1МОм…5МОм(?!).
Для экспериментов можно припасти несколько 560КОм-ных резисторов.
Как проверить датчик детонации
Проверить снятый датчик можно следующим образом:
1-проверить на сопротивление.
Мультиметр, включенный в режим омметра должен показывать определенное для вашего авто сопротивление.
Таким же образом, но отключив разъем эбу, можно прозвонить и всю проводку датчика, не снимая последнего.
2-проверить на вольтаж.
Мультиметр, включенный в режим вольтметра с пределом измерений до 200 мВ. при простукивании датчика вольтаж должен изменяться.
Относительно Тойоты не уверен, НО..
ЭБУ выдает на ДД опорное напряжение 5 В. Резистор, расположенный внутри датчика детонации, понижает напряжение до 2,5 В(резистивный делитель напряжения). Сопротивление резистора от 330 до 450 Ом. Во время нормальной (без детонации) работы двигателя напряжение на выходе датчика остается постоянным на уровне 2,5 В. При появлении детонации ДД генерирует сигнал переменного тока, который поступает в контроллер по той же цепи, по которой подается опорный сигнал 5 В. Это возможно потому, что опорный сигнал 5 В является напряжением постоянного тока, а обратный сигнал детонации — напряжением переменного тока. Амплитуда и частота сигнала переменного тока ДД зависят от уровня детонации.
Если обрыв цепи — должно быть +5В, если короткое замыкание 0В.(Кое где это носит название — резистор регистрации обрыва/короткого замыкания двигателя Toyota)
Касаемо 4Runner…
По принципиальной схеме видно что ДД, представлен в виде резистора.
Если в самом датчике резистор R1 выйдет из строя — то это воспримется ЭБУ, как обрыв цепи или КЗ.
Восстановить обрыв цепи можно(с условием работы пьезоэлемента) подпайкой возле эбу резистора того же номинала, что и у исправного датчика. Одной ногой припаять к сигнальной жиле, другой к «массе».
Как установить датчик от другого авто
Таким же образом, многие устанавливают на свои иномарки датчики от ВАЗ, подпайкой нужного сопротивления.(Если изначально в авто предусмотрен широкополосный ДД, те двухконтактный, в виде шайбы-кольца)
Далее у многих часто возникает ошибка детонации связанная с различными факторами, при которых детонация, как таковая не проявляется, но чек выскакивает. Повышенная шумность работы ДВС, наводки на сигнальный кабель ДД и т.д. В таком случаи можно установить фильтр, те конденсатор емкостью от 2500 до 4700пФ. Одной ногой конденсатор нужно припаять к сигнальной жиле, другой к «массе». При возникновении посторонних шумов, конденсатор будет сглаживать эти шумы.
PS Вообщем, друзья, я постарался собрать все во едино, тк однозначного ответа и в одном месте найти мне лично не удалось. Надеюсь такая информация станет для кого то полезной и он сэкономит время для поиска и устранения неисправности по датчику детонации.
Зачем нужен датчик детонации?
В бензиновом двигателе внутреннего сгорания, при определенном стечении обстоятельств, возникает металлический стук. «Пальцы стучат», — говорят некоторые водители. На самом деле это явление называется детонацией и его возникновение крайне нежелательно, поскольку может привести к поломке мотора вследствие огромной скорости распространения фронта пламени (более 2000 м/с) и высоких ударных нагрузок на стенки цилиндров, поршень и головку блока. Чтобы контролировать уровень опасности, на блок цилиндров устанавливается датчик детонации.
Датчик детонации служит для контроля степени детонации при работе бензинового двигателя внутреннего сгорания. Датчик устанавливается на блоке цилиндров двигателя. Он является важным компонентом системы управления двигателем, т.к. позволяет реализовать максимальную мощность двигателя и обеспечить топливную экономичность.
Что такое детонация?
Детонация или правильно детонационное сгорание возникает, когда удаленная от свечи зажигания часть топливно-воздушной смеси вследствие поджатия фронтом пламени нагревается и самовоспламеняется с образованием взрыва. Детонация сопровождается акустическими признаками – металлическим стуком в кривошипно-шатунном механизме. Под степенью детонации понимается часть топливно-воздушной смеси, сгорающая с детонацией.
Причинами детонации являются:
Последствием детонационного сгорания выступает повышенная теплоотдача элементов кривошипно-шатунного механизма, сопровождающаяся повышенным износом, поломками и разрушением. То, насколько часто может возникать данное явление, зависит от трех основных факторов.
В первую очередь, на вероятность возникновения влияет химический состав бензина, а точнее, его октановое число. Чем оно выше, тем более он устойчив к этому явлению. Второй фактор, который влияет не меньше, – конструктивные особенности двигателя, а именно степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение свечей зажигания, форма днища поршня и т.п. Например, двигатель с большей степенью сжатия более склонен к детонации и нуждается в высокооктановом бензине. Иначе, зачем производители пишут минимально допустимое октановое число на люке бензобака? Третий фактор – условия работы мотора. На вероятность появления детонации влияет состав рабочей смеси, нагрузка, выбранная передача, нагар.
Как работает датчик детонации?
Принцип действия датчика детонации основан на пьезоэффекте. В конструкцию датчика включена пьезоэлектрическая пластина, в которой при возникновении детонации на концах возникает напряжение. Чем больше амплитуда и частота колебаний, тем выше напряжение. Когда напряжение на выходе датчика превышает заданный уровень, соотвествующий определенной степени детонации, электронный блок управления корректирует характеристику работы системы зажигания в сторону уменьшения угла опережения зажигания. Таким образом, достигается оптимальная характеристика работы системы для конкретных условий эксплуатации.
Датчик детонации воспринимает и преобразует энергию механических колебаний блока цилиндров в электрические импульсы. Датчик детонации непрерывно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а электроника отвечает изменением качественного состава рабочей смеси и угла опережения зажигания.
Существует определенный порог безопасности, если величина напряжения его превысит, то электронный блок управления отдаст команду на уменьшение угла опережения зажигания.
При неисправности датчика детонации (отсутствии сигнала) на панели приборов загорается соответствующая сигнальная лампа, двигатель при этом продолжает работать.
Поломка датчика детонации
При возникновении неисправности датчика детонации на приборной панели загорается контрольный индикатор. Мотор при этом работает, и на автомобиле вполне можно ехать. На закономерный вопрос «зачем тогда нужен этот датчик» ответ следующий.
На старых автомобилях, не оборудованных электронным блоком управления, угол опережения зажигания корректировался вручную поворотом крышки прерывателя-распределителя зажигания. Это позволяло скорректировать работу системы зажигания в зависимости от октанового числа бензина, которое может сильно отличаться на разных заправках. У современного двигателя устройство трамблера иное, его крышка неподвижна, поэтому такую функцию выполняет ЭБУ. Соответственно, если датчик детонации выйдет из строя, то угол опережения зажигания не сможет быть скорректирован.
Вышедший из строя датчик детонации влияет на динамику и экономичность двигателя. Принцип работы электронного блока управления таков, что при возникновении неисправности датчика он устанавливает заведомо позднее зажигание в целях безопасности, чтобы исключить вероятность разрушения мотора. В результате силовой агрегат работает, но начинает потреблять гораздо больше топлива, и ухудшается динамика машины. Второе особенно заметно при повышенных нагрузках.
Проверка датчика детонации
Основные симптомы, указывающие на то, что данное устройство вышло из строя:
При этом на панели загорается индикатор неисправности двигателя. Причем, он может, как гореть постоянно, так и загораться кратковременно при увеличении нагрузки.
Далеко не всегда под рукой есть сканер, который сможет считать и расшифровать код неисправности. Добраться до СТО также не всегда возможно. Возникает вопрос: как проверить датчик детонации самостоятельно? Из инструментов нужен цифровой мультиметр.
В первую очередь необходимо выяснить, каким сопротивлением должен обладать исправный датчик на конкретной модели автомобиля или двигателя, поскольку у всех производителей эта величина разная. Если оно отличается от нормального, нужна замена.
Также можно проверить напряжение на электрических контактах датчика, для чего нужно отсоединить электрический разъем питания датчика и снять его с двигателя. После этого мультиметр переводится в режим измерения напряжения в милливольтах, его плюсовой щуп соединяется с сигнальным контактом, а минусовой – с массой датчика (отверстие, через которое проходит болт крепления к двигателю).