Як працює датчик детонації у двигуні, його конструкція

Нормальна робота автомобільного двигуна рідко буває можлива у разі порушення процесу згоряння палива у його циліндрах. Щоб паливо згоряло нормально, воно повинно мати відповідну якість, а кут випередження запалення двигуна повинен бути виставлений правильно. Тільки за наявності цих умов двигун не перевитратить паливо і може працювати на повну силу. Якщо відсутня хоч одна умова, не виключена можливість детонації. Запобігти цьому явищу допомагає автомобільний датчик детонації.

Детонаційне згоряння, що це таке

Детонацією паливно-повітряної суміші в двигуні називають неконтрольований процес горіння, результатом якого стає «міні вибух». Якщо згоряння палива відбувається у нормальному режимі, полум'я рухається зі швидкістю приблизно 30 м/с. Якщо виникає детонація, швидкість полум'я різко зростає і може досягати 2000 м/с, що призводить до зростання навантаження та прискорення зношування поршнів та циліндрів. В результаті, якщо автомобіль не обладнаний датчиком детонації, йому може знадобитися серйозний ремонт лише через 5-6 тисяч пройдених кілометрів.

Що сприяє виникненню детонації

Найчастішими причинами виникнення детонації палива є:

• низька якість та октанове число бензину: чим менше октанове число, тим гірша стійкість до детонації;
• недосконала конструкція двигуна: детонації можуть сприяти особливості будови камери згоряння, сили стиснення палива, невдала компонування свічок запалювання та багато іншого;
• несприятливі умови, за яких працює двигун: навантаженість, загальна зношеність, наявність нагару.

Як діє датчик детонації

Датчик детонації функціонує за принципом коригування кута випередження запалення до значення, при якому відновлюється спалювання паливно-повітряної суміші, що контролюється. Датчик використовують на автомобільних двигунах інжекторного типу.

У процесі детонації палива двигун починає сильно вібрувати. Датчик визначає появу детонації саме уловлюючи вібрації, що перетворюються далі в електричний сигнал.

Основними компонентами датчика є:

• чутливий елемент із п'єзокераміки;
• резистор;
• ізолятор;
• сталевий грузик.

Від п'єзокерамічного елемента відходять дроти до контактів і сталевого грузика. Резистор, що регулює силу електричного імпульсу, розміщується на виході. Елементом, який безпосередньо сприймає вібрацію, є грузик - він чинить тиск на п'єзоелемент.

Звичайне місце розташування датчика детонації - на корпусі двигуна, між другим і третім циліндрами. Датчик реагує не на всі вібрації, а лише на аномальні, тобто у частотному діапазоні від 30 до 75 Гц.

Вибір такого місця розташування датчика обумовлений тим, що воно є найбільш сприятливим для коригування роботи кожного циліндра і розташоване поблизу найчастіших епіцентрів детонації.

У момент реєстрації вібрації датчиком відбувається таке:

• п'єзоелемент трансформує енергію вібрації на електрику, що зростає з посиленням амплітуди вібрації;
• при критичному рівні напруги датчик відправляє на автомобільний комп'ютер команду необхідність зміни кута випередження запалювання;
• система керування мотором регулює подачу палива та зменшує проміжок часу перед запалюванням;
• внаслідок виконаних операцій робота двигуна приходить до нормального стану, відновлюється контроль за згорянням паливно-повітряної суміші.

Якими бувають датчики детонації

Датчики детонації палива бувають резонансними та широкосмуговими.

Широкосмугові датчики мають найбільше поширення, саме їх конструкція та принцип роботи були описані в даній статті. Зовні вони виглядають округлими, по центру мають отвір для кріплення до двигуна.

Резонансні датчики мають зовнішню схожість із датчиками тиску олії, у них є кріплення у вигляді різьбового штуцера. Вони фіксують не вібрацію, а інтенсивність мікровибухів усередині камери згоряння. Після виявлення мікровибухів контролер отримує сигнал від датчика. Показник частоти мікровибуху у кожного двигуна різна і залежить переважно від розміру поршнів.

Основні несправності датчика

Як правило, при неробочому стані датчика на панелі приладів автомобіля загоряється індикатор «Check Engine». Цей індикатор може горіти безперервно або періодично загорятися і гаснути в залежності від рівня навантаження. Несправний датчик детонації не є перешкодою для роботи двигуна, але не зможе попередити водія про виникнення детонації та запустити механізм її ліквідації.

Є кілька можливих ознак того, що датчик детонації несправний:

• двигун дуже швидко перегрівається, навіть якщо температура зовні невисока;
• помітне погіршення потужності та динаміки автомобіля за відсутності будь-яких сигналів про несправності;
• зростання витрат палива без очевидних причин;
• виникнення великого нагару на свічках запалювання.

Перевірка датчика детонації своїми руками

Якщо виявили одну з ймовірних ознак несправності датчика детонації, слід перевірити його працездатність. Рекомендується перевіряти датчик детонації в сервісному центрі, але за відсутності часу чи мотивації можна перевірити датчик самому.

Для початку потрібно підготувати мультиметр, виставивши на ньому опір, що тестується - приблизно 2 ком. Далі слід з'єднати прилад із датчиком та заміряти робочий опір. Не відключаючи прилад, трохи постукайте чимось твердим по поверхні корпусу датчика. Якщо при цьому можна побачити зростання значення опору, то датчик в нормі.

Датчик детонації палива має хоч і невелику, але важливу роль у керуванні роботою автомобільного двигуна. Від роботи датчика залежить плавність ходу, потужність та динаміка автомобіля. Несправний датчик не важко продіагностувати і, якщо потрібно, самостійно замінити.