Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?

Датчик обнаружения детонации (ДД) в цилиндрах двигателя не был очевидной необходимостью в первых системах управления моторами, а во времена более простых принципов организации питания и зажигания бензиновых ДВС аномальное горение смеси вообще никак не отслеживалось. Но потом моторы стали сложнее, требования по экономичности и чистоте выхлопа резко возросли, что потребовало увеличения объёма контроля за их работой в каждый момент времени.

Бедные и сверхбедные смеси, запредельные степени сжатия и прочие подобные факторы нуждаются в постоянной работе на грани детонации без перехода за этот порог.

Что такое детонация и ее последствия?

Детонация это когда часть воздушно-топливной смеси, удаленная от электродов свечи зажигания, самостоятельно воспламеняется. Из-за этого факел пламени распространяется по камере неравномерно и происходит резкий толчок на поршень. Часто этот процесс можно распознать по звонкому металлическому стуку. Многие автомобилисты в этом случае говорят, что это «пальцы стучат».

В обычных условиях сжатая в цилиндре смесь воздуха и топлива при образовании искры начинает равномерно загораться. Сгорание в этом случае происходит со скоростью 30м/сек. Детонационный же эффект неконтролируемый и хаотичный. При этом ВТС сгорает намного быстрее. Это значение в некоторых случаях может достигать до 2-х тысяч м/с.

1) Свеча зажигания; 2) Камера сгорания; А) Нормальное сгорание топлива; В) Детонационное сгорание бензина.

Такая чрезмерная нагрузка отрицательно сказывается на состоянии большинства деталей кривошипно-шатунного механизма (об устройстве этого механизма читайте отдельно), на клапаны, гидрокомпенсатор каждого из них и т.д. Капитальный ремонт двигателя в некоторых моделях может стоить столько же, сколько стоит половина идентичного подержанного автомобиля.

Детонация может вывести силовой агрегат из строя уже через 6 тысяч километров пробега, а в некоторых автомобилях даже раньше. Данная неисправность будет зависеть от:

• Качества топлива. Чаще всего этот эффект возникает в бензиновых моторах при использовании несоответствующего бензина. Если октановое число топлива не соответствует требованиям (обычно неосведомленные автомобилисты покупают более дешевое топливо, у которого ОЧ ниже положенного), указанным производителем ДВС, то вероятность образования детонации высока. Подробно об октановом числе горючего рассказывается в другом обзоре. Но если коротко, то чем выше это значение, тем ниже вероятность образования рассматриваемого эффекта.
• Конструкции силового агрегата. Для повышения эффективности работы ДВС инженеры вносят коррективы в геометрию разных элементов мотора. В процессе модернизации может меняться степень сжатия (о ней рассказывается здесь), геометрия камеры сгорания, место установки свечей, геометрия днища поршня и другие параметры.
• Состояния мотора (например, нагар на исполнительных элементах цилиндропоршневой группы, изношенные уплотнительные кольца или увеличенная компрессия после недавней модернизации) и условий его эксплуатации.
• Состояния свечей зажигания(о том, как определить их неисправность, читайте здесь).

Зачем нужен датчик детонации?

Как видно, влияние детонационного эффекта в моторе слишком велико и опасно для состояния мотора, чтобы его игнорировать. Чтобы определить, возникает ли микровзрыв в цилиндре или нет, в современном двигателе будет находиться соответствующий датчик, который реагирует на подобные всплески и нарушения в работе ДВС (это образный микрофон, который преобразует физические колебания в электрические импульсы). Так как электроника обеспечивает более тонкую настройку силового агрегата, то датчиком детонации оснащается только инжекторный мотор.

Когда в двигателе образуется детонация, образуется скачек нагрузки не только на КШМ, но на стенки цилиндров и клапаны. Чтобы эти детали не выходили из строя, необходимо настроить оптимальное сгорание смеси топлива с воздухом. Для достижения этого важно выполнить как минимум два условия: правильно подобрать топливо и правильно выставить угол опережения зажигания. Если эти два условия были выполнены, то мощность силового агрегата и его КПД будет достигать максимального параметра.

Проблема в том, что на разных режимах работы мотора требуется несколько изменить его настройку. Это становится возможным благодаря наличию электронных датчиков, в том числе детонационного. Рассмотрим его устройство.

Замер напряжения на холостых

Определить работоспособность ДД можно померив напряжение на его контактах при работающем моторе на холостых оборотах. В таблице ниже представлены ориентировочные значения напряжения, по которым можно выявить неисправность датчика детонации.

Таблица — Ориентировочные значения напряжении

Устройство датчика детонации

На современном рынке автомобильных запчастей существует большое разнообразие сенсоров для определения детонации в моторе. Классический датчик состоит из:

• Корпуса, который фиксируется на внешней стороне блока цилиндра при помощи болтового соединения. В классическом исполнении датчик похож на небольшой сайлентблок (резиновая втулка с металлической обоймой). Некоторые разновидности датчиков выполнены в форме болта, внутри которого расположены все чувствительные элементы приспособления.
• Контактных шайб, расположенных внутри корпуса.
• Пьезоэлектрического чувствительного элемента.
• Электрического разъема.
• Инерционного вещества.
• Тарельчатой пружины.

1. Контактные шайбы; 2. Инерционная масса; 3. Корпус; 4. Тарельчатая пружина; 5. Болт крепления; 6. Пьезокерамический чувствительный элемент; 7. Электрический разъем; 8. Блок цилиндров; 9. Охлаждающая рубашка с тосолом.
Сам датчик в рядном 4-цилиндровом моторе обычно устанавливается между 2-м и 3-м цилиндрами. В этом случае проверка режима работы двигателя более эффективна. Благодаря этому нивелируется работа агрегата не по неполадкам в одном котелке, а максимально во всех цилиндрах. В моторах с другой конструкцией, например, V-образный вариант, устройство будет находиться в месте, где больше вероятности зафиксировать образование детонации.