Опасность эффекта детонации на автомобиле и причины его возникновения
Детонационные нагрузки опасны для любого двигателя внутреннего сгорания, и именно поэтому все производители современных автомобилей оснащают агрегаты специальными датчиками. Такие устройства не исключают вероятность возникновения процесса, но предупреждают о его возникновении, что позволяет контроллеру оперативно прибегнуть к устранению проблемы.
Чтобы оценить всю опасность такого процесса, который называется детонацией ДВС, следует взглянуть на фото ниже.
На них изображены детали двигателя, которые были извлечены в ходе проведения ремонтных работ. Столь сильному разрушению поршень и клапан подверглись именно по причине возникновения самопроизвольного воспламенения топлива в камерах сгорания. Поршень и клапан — это не единственные детали, которые подвергаются ускоренному износу при детонации. От этого явления испытывают сильные нагрузки и другие детали, как коленчатый вал и кривошипно-шатунный механизм.
Причинами возникновения детонационных нагрузок двигателя являются следующие факторы:
Несоответствие топлива по октановому числу. Если производитель рекомендует заливать бензин марки А-95, то использовать низкооктановое топливо категорически противопоказано. Детонация, возникающая по причине несоответствия топлива, способствует формированию нагара, провоцирующего развитие калильного зажигания. В итоге после выключения зажигания, продолжает функционировать двигатель, что проявляется по причине воспламенения ТВС от раскаленных электродов свечи зажигания.
Условия эксплуатации и характер вождения. Очень часто детонация двигателя возникает у неопытных водителей, когда переход на повышенную передачу происходит на слишком низкой скорости движения автомобиля и при недостаточном количестве оборотов коленчатого вала
Важно переключаться на следующую передачу, когда обороты двигателя на тахометре составляют от 2,5-3 тысяч об/мин. Если перейти на повышенную передачу, не разогнав предварительно автомобиль, то не исключено возникновения характерного металлического стука в области подкапотного пространства
Этот стук и является детонацией двигателя. Такая детонация называется допустимой, и при ее возникновении, она продолжается недолго.
Конструктивные особенности двигателя — развитию негативного явления особенно подвержены автомобили, которые оснащены турбонаддувом. Часто проявляется данный эффект, если автомобиль заправляется низкооктановым топливом. Сюда также относятся такие факторы, как форма камеры сгорания и тюннинг (форсирование) ДВС.
Неправильная установка угла опережения зажигания УОЗ. Однако такое явление чаще встречается на карбюраторных двигателях, а на инжекторе оно может возникнуть, в том числе, и по причине неисправности датчика детонации. Если зажигание будет слишком ранним, то топливо будет воспламеняться намного раньше, чем пока поршень достигнет верхней мертвой точки.
Высокая степень сжатия в цилиндрах — зачастую возникает при сильной закоксованности цилиндров двигателя. Чем больше нагара на стенках цилиндров, тем выше вероятность развития детонационных нагрузок.
Обедненная ТВС. Если в камеру сгорания подается смесь с низким количеством топлива, то высокая температура электродов свечи зажигания способствует провоцированию детонации. Малое количество бензина и большое объем воздуха приводит к развитию окислительных реакций, которые реагируют на повышенную температуру. Такая причина характерна для инжекторных двигателей, и проявляется обычно только на прогретом двигателе (как правило, при оборотах коленвала от 2 до 3 тысяч).
Это интересно! Очень часто причиной развития самовоспламенения ТВС в цилиндрах связано с изменением прошивки ЭБУ. Обычно это делается с целью уменьшения расхода топлива, однако от такой прихоти автовладельца страдает двигатель. Ведь одной из причин развития детонационной нагрузки является обедненная смесь.
Если из строя выходит датчик детонации, то это не станет причиной возникновения детонационных процессов. Если ЭБУ не будет получать соответствующую информацию от ДД, то он перейдет в аварийный режим работы, когда корректировка угла опережения зажигания будет происходить с отклонением в сторону позднего зажигания. Это в свою очередь повлечет за собой множество негативных последствий: увеличение расхода топлива, снижение динамики, мощности и нестабильность работы ДВС.
Измерение напряжения
Эффективнее всего выполнить проверку датчика детонации двигателя мультиметром (другое название — электрический тестер, он может быть как электронный, так и механический стрелочный). Данную проверку можно выполнить сняв датчик с посадочного места или проверив прямо на месте, однако с демонтажом работать будет удобней. Так, для проверки нужно перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения (DC) в диапазоне приблизительно 200 мВ (или меньше). После этого подсоединить щупы прибора к электрическим выводам датчика. Постарайтесь сделать хороший контакт, поскольку от этого будет зависеть качество проверки, ведь некоторые малочувствительные (дешевые) мультиметры могут не распознать слабое изменение напряжения!
Далее нужно взять отвертку (или другой крепкий цилиндрический предмет) и просунуть ее в центральное отверстие датчика, после чего воздействовать ею на излом, чтобы во внутреннем металлическом кольце возникло усилие (не переусердствуйте, корпус датчика пластмассовый и может треснуть!)
При этом нужно обратить внимание на показания мультиметра. Без механического воздействия на датчик детонации значение напряжения от него будет равно нулю
А по мере того, как приложенная к нему сила будет увеличиваться — будет расти и выходное напряжение. У разных датчиков оно может быть разным, однако обычно значение составляет от нуля до 20…30 мВ при небольшом или среднем физическом усилии.
Аналогичную процедуру можно выполнить, не демонтируя датчик с его посадочного места. Для этого нужно отсоединить его контакты (фишку) и аналогично подсоединить к ним щупы мультиметра (тоже обеспечивая качественный контакт). Далее с помощью какого либо предмета давить на него или стучать металлическим предметом недалеко от того места где он установлен. При этом значение напряжения на мультиметре должно увеличиваться по мере того, как будет расти прикладываемая сила. Если при проведении подобной проверки значение выходного напряжения не меняется — скорее всего, датчик вышел из строя и подлежит замене (ремонту данные узлы не подлежат). Однако имеет смысл выполнить его дополнительную проверку.
Также значение выходного напряжения с датчика детонации можно проверить, если положить на какую-нибудь металлическую поверхность (или другую, но чтобы она хорошо проводила звуковые волны, то есть, детонировала) и ударить по ней другим металлическим предметом в непосредственной близости с датчиком (соблюдайте при этом осторожность, чтобы не повредить устройство!). Исправный датчик должен среагировать на это изменением выходного напряжения, что прямо отобразится на экране мультиметра
Аналогично можно проверить резонансный («старый») датчик детонации. В целом, процедура аналогичная, необходимо подсоединить один щуп к выходному контакту, а второй — к его корпусу («массе»). После этого нужно гаечным ключом или другим тяжелым предметом ударить по корпусу датчика. Если устройство исправно, то значение выходного напряжения на экране мультиметра будет краткосрочно изменяться. В противном случае, скорее всего, датчик вышел из строя. Однако имеет смысл дополнительно проверить его сопротивление, поскольку перепад напряжения может быть очень маленьким, и некоторые мультиметры могут попросту не уловить его.
Есть датчики которые имеют выводные контакты (выводные фишки). Проверка их выполняется аналогично, для этого нужно замерить значение выходного напряжения между двумя его контактами. В зависимости от конструкции конкретного двигателя датчик для этого нужно демонтировать или можно проверить прямо на месте.
Обратите внимание, что после удара возросшее выходное напряжение обязательно должно вернуться к исходному значению. Некоторые неисправные датчики детонации при их срабатывании (удару по ним или возле них) действительно увеличивают значение выходного напряжения, однако проблема состоит в том, что после воздействия на них напряжение остается высоким
Опасность такой ситуации состоит в том, что ЭБУ не диагностирует, что датчик неисправен и не активирует лампочку Check Engine. А на самом деле в соответствии с исходящей от датчика информации блок управления изменяет угол зажигания и двигатель может работать в неоптимальном для машины режиме, то есть, при позднем зажигании. Это может проявиться в увеличенном расходе топлива, потере динамических характеристик, проблемах при запуске двигателя (особенно в холодную погоду) и прочих мелких неприятностях. Такие поломки могут быть вызваны разными причинами и порой очень сложно понять, что они вызваны именно некорректной работой датчика детонации.
Принцип действия датчика детонации
По сути, это неразборный круглый корпус, имеющий отверстие для фиксации на блоке цилиндров, а также клеммы, служащие для подсоединения к бортовой сети автомобиля. Главная часть датчика – пьезоэлемент, находящийся внутри и вырабатывающий небольшие электрические импульсы при механическом воздействии. При возникновении детонации формируются звуковые волны частотой 25-75 Гц. Они распространяются по блоку цилиндров и достигают пьезокристалла, заставляя его вибрировать в унисон с «пришедшим» звуком. Причем, чем больше амплитуда, тем сильнее вырабатываемое напряжение. Сформированные импульсы поступают в бортовой компьютер.
Как еще можно проверить ДД
Существует еще один, достаточно простой, метод проверки датчика детонации. Он заключается он в том, что при работающем на холостых оборотах двигателе со скоростью приблизительно 2000 об/мин или чуть выше с помощью гаечного ключа или небольшого молотка наносят удар где-нибудь в непосредственной близости от датчика (однако бить прямо по блоку цилиндров не стоит, чтобы не повредить его). Датчик воспринимает этот удар как детонацию и передает соответствующую информацию на ЭБУ. Блок управления в свою очередь, снижает обороты двигателя, что можно без труда услышать на слух. Однако помните, что этот метод проверки работает не всегда! Соответственно, если в такой ситуации обороты снизились, значит, датчик в порядке и дальнейшую проверку можно не проводить. Но если обороты остались на прежнем уровне — нужно провести дополнительную диагностику одним из указанных выше методов.
Обратите внимание, что в настоящее время в продаже имеются различные датчики детонации, как оригинальные, так и аналоги. Соответственно, их качество и технические параметры будут различны
Уточняйте это перед покупкой, так как неправильно подобранный датчик будет выдавать ошибочные данные.
На некоторых автомобилях алгоритм работы датчика детонации сопряжен с информацией о положении коленчатого вала. То есть, ДД работает не постоянно, а лишь когда коленвал находится в определенном положении. Порой такой принцип работы приводит к проблемам в диагностике состояния датчика. Это является одной из причин того, что обороты не будут падать на холостом ходу просто от того, что по датчику или рядом с ним был нанесен удар. Кроме этого, ЭБУ принимает решение о возникшей детонации не только на основании лишь информации от датчика, но и учитывая дополнительные внешние факторы, такие как температуру двигателя, его обороты, скорость движения машины и некоторые другие. Все это заложено в программы, по которым работает ЭБУ.
В таких случаях проверить датчик детонации можно следующим образом… Для этого нужен стробоскоп, чтобы с его помощью на запущенном двигателе добиться положения «стояния» ремня ГРМ. Именно в этом положении срабатывает датчик. Далее гаечным ключом или молоточком (для удобства и чтобы не повредить датчик можно использовать деревянную палочку) нанести несильный удар по датчику. Если ДД исправен — ремень немного дернется. Если же этого не произошло — датчик, скорее всего, неисправен, необходимо выполнить дополнительную диагностику (замер напряжения и сопротивления, наличие короткого замыкания).
Также в некоторых современных машинах имеется так называемый «датчик неровных дорог», который работает в паре с датчиком детонации и при условии, когда машину сильно трясет позволяет исключить ложное срабатывание ДД. То есть, при определенных сигналах от датчика неровных дорог блок управления двигателем игнорирует срабатывания от датчика детонации по определенному алгоритму.
В корпусе датчика детонации кроме пьезоэлемента имеется резистор. В некоторых случаях он может выйти из строя (перегореть, например, от высокой температуры или плохой пайки на заводе-изготовителе). Электронный блок управления воспримет это как обрыв проводов или короткое замыкание в цепи. Теоретически такую ситуацию можно исправить, если подпаять возле ЭБУ резистор с аналогичными техническими характеристиками. Один контакт нужно припаять к сигнальной жиле, а второй — к «массе». Однако проблема в данном случае состоит в том, что значения сопротивления резистора не всегда известны, да и паять не совсем удобно, а то и невозможно. Поэтому проще всего купить новый датчик установить его вместо вышедшего из строя устройства. Также подпайкой дополнительного сопротивления можно изменить показания датчика и установить вместо рекомендованного производителем устройства аналог с другой машины. Однако, как показывает практика, такой самодеятельностью лучше не заниматься!
Заключительный итог
Напоследок пару слов об установке датчика после его проверки. Помните, что металлическая поверхность датчика обязательно должна быть чистой, на ней не должно быть мусора и/или ржавчины. Почистите эту поверхность перед установкой. Аналогично с поверхностью на посадочном месте датчика на корпусе двигателя. Также нужно выполнить его профилактическую очистку. Контакты датчика также в профилактических целях можно смазать WD-40 или ее аналогом. А вместо традиционного болта, с помощью которого крепится датчик к блоку двигателя, лучше использовать более надежную шпильку. Она плотнее крепит датчик, не ослабляет крепление и не раскручивается со временем под действием вибрации.
Дополнительные
Признаки неисправности датчика детонации
При полном или частичном выходе ДД из строя проявляется неисправность датчика детонации по одном из симптомов:
- Тряска двигателя. При исправных датчике и системе управления в двигателе этого явления быть не должно. На слух появление детонации можно косвенно определить по металлическому звуку, исходящему из работающего двигателя (стук пальцев). А излишняя во время работы двигателя тряска и рывки это первое по чем можно определить неисправность датчика детонации.
- Снижение мощности либо “тупость” двигателя которые проявляются ухудшением разгона либо излишним повышением оборотов на низких скоростях. Такое происходит когда при неверном сигнале ДД осуществляется самопроизвольная корректировка угла зажигания.
- Затрудненный запуск двигателя, особенно «на холодную», то есть, при низких температурах после длительного простоя (например, утром). Хотя вполне возможно такое поведение машины и при теплой температуре окружающего воздуха.
- Повышенный расход топлива. Так как угол зажигания нарушен, то и топливно воздушная смесь не отвечает оптимальным параметрам. Соответственно, возникает ситуация, когда двигатель потребляет большее количество бензина, чем ему нужно.
- Фиксирование ошибок датчика детонации. Обычно причинами их появления является выход сигнала от ДД за границы допустимых пределов, обрыв его проводки или полный выход датчика из строя. О появлении ошибок будет свидетельствовать лампочка Check Engine на приборной панели.
Однако стоит учитывать, что такие симптомы могут указывать и на другие поломки двигателя, в том числе, других датчиков. Рекомендуется дополнительно считать память ЭБУ на наличие ошибок, которые могли возникнуть при некорректной работе отдельных датчиков.
Неисправности цепи датчика детонации
Для того, чтобы выявить неисправности ДД более точно, желательно воспользоваться электронными сканерами ошибок электронного блока управления. Тем более если на приборной панели засветилась контрольная лампа “чека”.
Лучшим устройством для этой задачи будет Scan Tool Pro Black Edition – недорогое устройство корейского производства с большим функционалом работающее с протоколом передачи данных OBD2 и совместимое с большинством современных авто, а также программами для смартфона и компьютера (с модулем Bluetooth или Wi-Fi).
Необходимо считать есть ли одна с 4-х ошибок датчика детонации и ошибки по датчикам ДМРВ, лямбде или температуры ОЖ, а затем просмотреть показатели в реальном времени по углу опережения и составу топливной смеси (ошибка по датчику ДД выскакивает при значительном обеднении).
Сканер Scan Tool Pro
, благодаря 32-х разрядному чипу, а не 8-ми, как у аналогов, позволит не просто считать и сбросить ошибки, а смотреть за показателями датчиков и корректировать параметры работы двигателя. Также это устройство пригодится при проверке работы коробки передач, трансмиссии или вспомогательных систем ABS, ESP и т.д. на отечественных, азиатских, европейских и даже американских авто.
Зачастую ошибка р0325 “Обрыв в цепи датчика детонации” указывает на проблемы в проводке. Это может быть обрыв проводов либо, что чаще, окислившиеся контакты. Нужно выполнить профилактику разъемов на датчике. Иногда ошибка p0325 возникает по причине того, что ремень ГРМ проскакивает на 1-2 зуба.
Ошибка P0328 “Высокий уровень сигнала датчика детонации” зачастую свидетельствует о проблеме с высоковольтными проводами. В частности, если на них либо пьезоэлементе пробивает изоляция. Аналогично указанная ошибка может возникнуть и по причине того, что ремень ГРМ перескочил на пару зубьев. Для диагностики нужно проверить метки на нем и состояние шайб.
Ошибки р0327 или р0326, как правило, формируются в памяти ЭБУ по причине низкого сигнала от датчика детонации. Причина может заключаться в плохом контакте от него, либо слабом механическом соприкосновении датчика с блоком цилиндров. Для устранения ошибки можно попробовать обработать средством WD-40 как упомянутые контакты, так и сам датчик
Также важно проверить момент затяжки крепления датчика, поскольку этот параметр критически важен для его работы
В целом, можно отметить, что признаки неисправности датчика детонации очень схожи с симптомами, характерными для позднего зажигания ведь ЭБУ, в целях безопасности для мотора старается автоматически делать максимально поздним, так как это исключает разрушение мотора (если угол слишком ранний, то кроме того что возникает детонация, не только падает мощность, а и появляется риск прогорания клапанов). Так что в целом можно сделать вывод что главные признаки точно такие же как и при неверной установки угла опережения зажигания.
Виды датчиков детонации
Для работы системы используют одну из особенностей процесса. Появление детонации по своему принципу схоже с ударными нагрузками, провоцирует звонкий металлический стук и сильную вибрацию. На все эти изменения реагирует прибор. В его основе находится пьезоэффект, суть которого преобразование механического действия в электрический импульс.
Чтобы исключить вероятность появления детонации в конструкции автомобиля присутствует специальный датчик. Он имеет одно назначение – обнаружение детонаций в цилиндрах, и подача сигнала об этом нарушении на электронный блок системы управления (ЭБУ) транспортным средством. Эта цепь просто уменьшает угол опережения и детонационное сгорание пропадает.
Датчики детонации бывают двух видов: широкополосный и резонансный (одноконтактный). В чём их разница?
Типы датчиков детонации
Широкополосные
Широкополосный датчик улавливает колебания в различном числовом диапазоне, то есть он более чувствительный. Их считают принципиально простыми, они сравнительно недорогие и надёжные. Внутри такого датчика содержится тороидальный пьезокерамический механизм, к которому подведено электричество.
Широкополосный датчик выглядит в виде большой шайбы с 2 выводами для подключения проводов. Он крепится на моторе при помощи резьбового штуцера. Этот тип устройств применяется, например, на автомобилях марки Тойота с инжекторным двигателем. На карбюраторные моторы датчик детонации таким образом не устанавливается.
Узкополосные или резонансные
Датчики такого плана рассчитаны на генерацию напряжения при колебаниях, совершаемых в определенном диапазоне. По сути, пластина обеспечивает необходимый уровень напряжения только при установленной частоте. То есть датчик уже изначально настроен на частоты детонации. Это все работает с поправкой на поршневую группу двигателя. Именно из-за этого на разных моторах устанавливают отличающиеся датчики с разным устройством.
Из-за чего срабатывает датчик детонации? Основная причина – неправильное воспламенение топлива в цилиндрах.
Как проверить датчик детонации?
К сожалению, датчик детонации тоже может сломаться. При этом человек без специальных знаний заметить это сможет только по горящему индикатору. Никаких других явных признаков замечено не будет. Автомобиль будет продолжать работать в том же режиме, заводиться без каких-либо признаков поломки.
В этот момент необходимо помнить, что этот прибор не является механическим, он часть электронной системы, поэтому и поломка считается электронной.
Неисправность датчика детонации может случиться по ряду различных причин, среди которых:
- Произошла поломка внутри самого датчика.
- Замыкание.
- Оборвался сигнальный провод или экранирующая оплетка.
- Поломка блока управления двигателя.
Таким образом, выявить поломку будет несложно. Для того чтобы определить ее, необходимо провести проверку.
Самый простой способ проверки – это съездить в автосервис. Там опытные мастера вскроют защиту двигателя и выявят поломку буквально за час.
Но те, кто не ищут легких путей, всегда смогут осуществить этот несложный процесс самостоятельно. Проверка самостоятельно происходит по следующей схеме:
- Во-первых, снимаем защиту в гараже. Работать предстоит непосредственно с блоком двигателя.
- Теперь исключаем обрыв сигнального провода и экранизирующей оплетки. Если он оборван или оборвана оплетка, нужно проверить крепление вилки и розетки датчика. Целостность оплетки нужно проверять обязательно.
- Если обрыв исключен, производят оценку самой розетки. Возможно, что ее соединение неисправно и требует замены.
- Обнаружить неисправности самого прибора можно с помощью вольтметра. При этом машина должна быть заведена и находиться на холостом ходу.
- Также нужно проверить состояние контактов устройства.
Производить проверку самостоятельно можно несколько иначе. Для этого необходим прибор мультиметр. Этот прибор очень часто встречается у автолюбителей.
Мультиметр – это комбинированный прибор, который объединяет в себе функции омметра, амперметра и вольтметра. Можно использовать как механический, так и электронный прибор.
Проверка датчика детонации мультиметром производится только после того, как он снят с двигателя. При проверке по нему стучат чем-нибудь металлическим. Этот способ является самым простым.
Выставляем диапазон в 200 мВ, положительный и отрицательный провод присоединяем к выводу датчика и к металлическому кольцу соответственно. Не стоит путать массу и сигнальный вывод! Теперь нужно ударить по нему чем-то металлическим, но не сильно. Датчик должен будет детонировать.
Можно проверить датчик другим прибором, который называется осциллограф. Он позволит более качественно изучить сигнал.
Плюс использования данного прибора состоит в том, что он не требует снятия датчика с двигателя. Нужно будет просто подключить прибор и завести автомобиль.
Теперь нужно не очень сильно постучать по датчику. Прибор покажет детонацию.
Если датчик детонирует, то он рабочий, и поломку нужно искать в другом месте. Но если определяется низкий уровень сигнала датчика детонации или сигнал отсутствует, то это является неисправностью.
Конструкция и принцип действия датчика детонации
Поскольку первый вариант по конструкции встречается чаще, то именно его дальше и будем рассматривать.
Состоит он двух половинок корпуса – внешнего и внутреннего. В последнем проделано отверстие под крепежный болт. Внутри корпуса установлена пьезокерамическая шайба, соединенная с проводками, ведущими на контакты, изолятор и стальной грузик. На выводе проводов установлен регулировочный резистор.
Работает все так: при нормально установленном зажигании никакой детонации нет, а значит, отсутствует и повышенная вибрация. Грузик практически не воздействует на пьезоэлемент, поэтому он практически не вырабатывает электрический импульс, а если вырабатывает, то он незначителен и резистор его не пропускает.
При появлении детонационного сгорания вибрация силовой установки значительно возрастает, из-за чего и увеличивается воздействие грузика на пьезокерамическую шайбу, поэтому значение электрического импульса увеличивается. При достижении определенного значения, он пробивает резистор и поступает на электронный блок, а тот уже принимает меры, уменьшая угол опережения.
То есть все достаточно просто: вибрация повышается – угол понижается и зажигание становиться поздним, а при нем детонация не возникает. Несмотря на всю простоту принципа действия, этот датчик очень важен, поскольку защищает двигатель от негативных параметров работы.
Видео: Реакция датчика детонации на двигателе
Ещё кое-что полезное для Вас:
- Секрет правильной раскоксовки поршневых колец
- Бензин: виды, марки, основные показатели качества
- Дизельное топливо: марки, маркировка, показатели качества
