Ошибка датчика детонации на что влияет

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

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).

Проверка датчика детонации заключается в том, что датчик с присоединенными щупами зажимается в ладони, которой затем нужно несильно постучать по какой-нибудь поверхности. При ударах мультиметр должен фиксировать появление напряжения (обычно оно составляет порядка 30-40 мВ). Принцип прост: чем сильнее удар, тем большая разность потенциалов возникнет между электродами. Поскольку напряжение невелико, не каждый прибор способен его замерить, поэтому предварительно нужно убедиться, что имеющееся под рукой измерительное устройство рассчитано на подобные замеры. Полное отсутствие разности потенциалов свидетельствует о том, что датчик детонации неисправен.

Датчик детонации – это важный элемент системы управления двигателем внутреннего сгорания, который регистрирует любые изменения в его работе. Он применяется для обнаружения акустических колебаний, происходящих при возникновении явления детонации в двигателе. При помощи данных, которые передаются датчиком на электронный блок управления (ЭБУ), регулируется момент зажигания. Когда происходит детонация, зажигание задерживается до момента устранения проблемы, после этого постепенно восстанавливается его первоначальная синхронизация. Если датчик неисправен, то нарушается обратная связь и ЭБУ начинает работать некорректно.

Принцип работы датчиков детонации

Процесс детонации или микровзрыва в двигателе внутреннего сгорания неизменно сопровождается возникновением вибрации определенной частоты. Датчик детонации фиксирует даже малейшее изменение в работе двигателя благодаря своей чувствительности к внешним механическим воздействиям.

Внутри каждого датчика расположен пьезоэлемент, который преобразует механические колебания, возникающие при детонации, в электрические импульсы. Эти импульсы подаются на электронный блок управления (ЭБУ), который по предустановленным алгоритмам обрабатывает сигнал. При определенных показаниях ЭБУ начинает менять режимы для сохранения работоспособности мотора.

Виды датчиков детонации:

Резонансный датчик представляет собой бочкообразное устройство и имеет один канал вывода. Он генерирует напряжение при колебаниях частот, находящихся в определенном диапазоне, которые должны соответствовать детонации в двигателе. Спектр акустических колебаний, которые образуются в результате микровзрыва, рассчитывается заранее. Датчик конструктивно настраивается на необходимые колебания. И посылает сигнал контроллеру только при их обнаружении.

Частота колебаний неодинакова и зависит от разных факторов – диаметра поршня, конструкции двигателя и других. Соответственно, и датчики тоже будут устанавливаться с разными техническими характеристиками. Это создает неудобство при их использовании, поэтому в новых моделях машин они применяются намного реже.

Широкополосный датчик детонации обладает меньшей чувствительностью, но более надежен и регистрирует колебания частот в более широком диапазоне. В основе его конструкции лежит пьезоэлемент, который преобразует любое механическое воздействие в электрический импульс. Изменяемое напряжение поступает на два канала вывода, входящих в конструкцию датчика. Затем он передает весь диапазон электрических импульсов на блок управления. Там вся информация обрабатывается с помощью встроенных алгоритмов. Затем принимается решение о том, является ли каждое из поступающих колебаний частот детонацией. Считается универсальным и подходит для любого автомобиля. Применяется для современных моделей машин намного чаще резонансного.

Способы проверки датчика детонации

В некоторых случаях блок управления может сообщить об ошибке датчика, активировав лампочку на приборной панели. Проверить его работоспособность можно двумя основными методами – механическим и с помощью мультиметра.

Неисправный датчик детонации негативно влияет на режим работы двигателя, что ведет к повышенному расходу топлива, проблемам при запуске, потерям различных динамических характеристик и другим проблемам, касающихся корректной работы двигателя. Существует несколько вариантов диагностики датчика детонации. Для некоторых из них понадобится демонтаж устройства, для других снимать датчик с места установки необязательно.

Измерение напряжения

Диагностика работоспособности датчика производится при помощи мультиметра, который может быть как электронным, так и механическим. Проверку можно провести на месте, но удобнее будет демонтировать датчик. Мультиметр ставится в режим измерения постоянного напряжения. Затем щупы измерительного прибора присоединяются к обоим выводам датчика. Качество соединения должно быть хорошим, потому что от этого напрямую будет зависеть результат проверки. Некоторые мультиметры обладают малой чувствительностью и могут не уловить слабые скачки напряжения.

После подключения нужно продеть небольшой цилиндрический предмет в центральное отверстие датчика и надавить на него. Усилие, которое образуется во внутреннем металлическом кольце, создаст необходимое для проверки напряжение. Мультиметр без давления должен показывать нулевое значение, а при увеличении механического воздействия показатель должен расти пропорционально приложенной силе. Есть еще один вариант – положить демонтированный датчик на ровную поверхность, обладающую хорошей проводимостью звуковых волн, а затем несколько раз постучать по датчику или возле него. Отображаемые показатели напряжения на вольтметре позволят быстро оценить корректность работы датчика.

Аналогично проводится проверка не демонтированного датчика. Для этого нужно отсоединить его контакты и подключить к ним мультиметр. Затем можно надавить на датчик или постучать рядом с ним металлическим предметом. Исправный датчик среагирует на прикладываемую силу и на мультиметре отобразится напряжение, прямо пропорциональное силе приложенного воздействия.

Таким же образом можно проверить и резонансный тип датчика. Измерительный прибор соединяется с выходным контактом и корпусом датчика. После этого производится несколько ударов по корпусу и оцениваются показания на экране мультиметра. Скачкообразные изменения напряжения свидетельствуют о хорошей работе. Если измерительный прибор не реагирует на механическое воздействие, то нужно провести испытание датчика другим способом, чтобы исключить слабую чувствительность мультиметра.

Измерение сопротивления

Оба типа датчиков можно проверить с помощью измерения внутреннего сопротивления, включив мультиметр в соответствующий режим. Правила проведения испытаний аналогичны предыдущему методу. Диагностика может проводиться в динамическом режиме, в процессе работы устройства или можно демонтировать его и положить на ровную поверхность с хорошей проводимостью звуковых колебаний. При ударе по датчику или недалеко от него, значение сопротивления при его исправности будет возрастать пропорционально приложенной силе.

Диагностика датчика этим способом более точная, потому что значения колебаний сопротивления намного больше колебаний напряжения. Существующая вероятность того, что мультиметр не отреагирует на колебания в силу его низкой чувствительности, полностью исключается.

В обоих вариантах проверки нужно следить не только за числовыми колебаниями напряжения и сопротивления, но и за тем, чтобы эти показатели возвращались к первоначальным цифрам при отсутствии механического воздействия. Если этого не происходит, то значит, датчик неисправен и подлежит замене.

Использование осциллографа для проверки датчика

Диагностика этим методом самая достоверная и позволяет не только определить сам факт работы устройства, но и оценить исправность его составных элементов. Испытания проводятся с демонтированным датчиком детонации.

Подсоединяется осциллограф к контактам датчика аналогично мультиметру. Затем оценивается форма амплитуды сигнала, которая появляется на измерительном приборе. При отсутствии звуковых колебаний осциллограф будет показывать прямую линию. Но если постучать по датчику или около него, то прибор начнет показывать всплески амплитуды, высота которых зависит от силы ударов.

Форма отображаемого сигнала обладает важным диагностическим значением. В исправно работающем датчике детонации сигнал визуально представляет собой единичную пику с гладкими краями. В случае отображения на устройстве нескольких пик, а также если края сигнала имеют зазубрины, то это говорит часто о некорректной работе пьезоэлемента. В этом случае он подлежит замене.

  Как и в предыдущих вариантах испытаний, отсутствие каких-либо изменений сигнала во время механического воздействия, или ситуация, при которой амплитуда не сокращается до своих первоначальных значений при отсутствии механического воздействия, свидетельствует о неисправности датчика.

Проверка на разъеме ЭБУ

Чтобы осуществить такую проверку, нужно внимательно изучить электрическую схему автомобиля, которая у каждой модели индивидуальна, и найти нужный контакт разъема датчика детонации. Далее снимается колодка с блока управления и находятся два нужных контакта. Именно к ним и подсоединяется мультиметр, который нужно включить в режиме измерения постоянного напряжения с пределом в 200 мВ. Если щупы измерительного прибора не подсоединяются напрямую, можно воспользоваться гибкими проводами, чтобы получить надежный контакт. Затем нужно постучать недалеко от датчика и оценить значения выходного напряжения на мультиметре.

При исправно работающем датчике показатели будут меняться скачкообразно и при отсутствии ударов возвращаться к первоначальным значениям. Преимущество данного метода проверки заключается в том, что параллельно с работоспособностью датчика проверяется состояние проводки. Это является важным моментом, потому что с течением времени по разным причинам она может повреждаться.

Тогда в проводах под действием посторонних магнитных и электрических полей появляются различные сигналы, которые не связаны с работой датчика детонации. Блок управления в этом случае будет работать некорректно. Качество работы контактов можно проверить, изгибая и подергивая провода. Это позволит исключить ситуацию, когда контакт нестабилен из-за механических вибраций, что часто случается в корродирующих местах заделки проводов.

Проверка датчика при работающем двигателе

Простой метод диагностики датчика детонации. Во время работы двигателя на холостых оборотах рядом с прибором наносят удары металлическими предметами. Датчик передает информацию на блок управления, который по определенным алгоритмам воспринимает это механическое колебание как детонацию. И начинает снижать обороты двигателя, что прекрасно можно услышать. Этот метод диагностики работает не всегда и зависит от особенностей отдельной модели автомобиля. Например, в некоторых машинах датчик работает, только когда коленвал находится в определенном положении.

В современных моделях ЭБУ имеет сложные алгоритмы, где решение о возможной детонации принимается на основании многих факторов: температура двигателя, скорость движения, количество оборотов и прочие. Таким образом, если обороты снизились, то датчик полностью исправен, если нет – нужно воспользоваться другими методами проверки, чтобы подтвердить или опровергнуть полученный результат.

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. 

Обычная скорость распространения фронта пламени составляет 30-50 м/с. Но иногда возникает такая штука, которая правильно называется сгорание во фронте ударной волны. В этом случае скорость сгорания может возрастать до 2000 м/с. Складывается ситуация, когда нормального распространения фронта пламени уже нет – есть взрыв. А это и есть детонация. 

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.