Современные автомобили оснащены различными датчиками, на основании показаний которых блок управления регулирует работу всего агрегата. Одним из подобных элементов, участвующих в системе топливного впрыска, является датчик детонации, принцип работы которого основывается на пьезоэффекте.
Располагается датчик детонации на двигателе автомобиля. Он вырабатывает импульсы напряжения от детонационных взрывов в двигателе. На основании показаний, полученных от него, блок управления контролирует подачу топлива, тем самым добиваясь максимальной мощности двигателя и экономичного расхода топлива.
Типы датчиков детонации
Существует две разновидности данного прибора – широкополосный и резонансный. Но в настоящее время резонансный датчик детонации уже не устанавливается серийно. Также следует знать, что они не взаимозаменяемы, так что установить, к примеру, вместо широкополосного резонансный не получится.
Работа датчика основывается на пьезоэффекте. Контроллер посылает к датчику сигнал постоянного тока с напряжением в 5В. В нем расположен резистор, который уменьшает напряжение до 2,5В и возвращает на контроллер сигнал переменного тока. Передача обратного сигнала осуществляется по цепи получения опорного напряжения. Это возможно по той причине, что сигнал от контроллера поступает в виде напряжения постоянного тока, а обратный – напряжением переменного тока. При возникновении детонационного взрыва в двигателе датчиком генерируется сигнал переменного тока, амплитуда и частота которого напрямую зависят от силы детонации. Если при нормальной работе двигателя на контроллер возвращается сигнал переменного тока с напряжением 2,5В, то контроллер оставляет работу двигателя в текущем режиме. Если же в получаемом сигнале есть отклонения от положенного значения, то контроллер изменяет угол опережения зажигания, чтобы погасить детонации и перевести работу двигателя в экономичный и безопасный режим.
Детонация (детонационное сгорание) – отклонение от нормы в работе двигателя, выражающееся во взрывном характере воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах. В норме фронт пламени распространяется со скоростью 30 м/с, тогда как при детонации скорость может достигать 2000 м/с. Явление это нежелательное, так как вследствие ударного воздействия на цилиндры, поршни, головку блока и из-за очень высокой скорости распространения пламени способно вызвать серьезную поломку через 4-6 тыс. км пробега, а иногда намного раньше.
Итак, при детонации первыми под удар попадают газораспределительный механизм и цилиндропоршневая группа. Для предупреждения подобного используется специальный датчик. Рассмотрим подробнее, чем же вызывается детонация? Что такое датчик детонации? Каковы признаки его неисправности и способы проверки?
Так ли опасна детонация и что ее провоцирует?
В идеале топливная смесь начинает воспламеняться еще до достижения поршнем крайнего верхнего положения при угле опережения зажигания 2-3°, а завершающий этап воспламенения приходится на момент, когда поршень начинает возвратное движение, минуя верхнюю мертвую точку. Для детонации характерно преждевременное самовозгорание смеси уже в середине такта сжатия, еще до того, как возникает искра между электродами на свече. Так на поршень оказывается мощное противодействие, в результате чего силовая установка теряет мощность, а расход бензина увеличивается.
В случаях ДВС малого объема сравнительно высокой мощности и со значительным крутящим моментом детонация обнаруживается на низких оборотах и скоро исчезает. В форсированных двигателях она может возникать при ощутимых нагрузках на повышенных оборотах и причинить мотору вред буквально за считанные секунды.
Детонация объясняется рядом факторов, к которым относят:
- несоответствие октанового числа рекомендуемому;
- особенности устройства двигателя (величина сжатия, положение свечей, геометрия камеры сгорания и поршневого днища, наличие поддува и др.);
- эксплуатационные условия (угол опережения зажигания, нагрузки, состояние камеры сгорания и др.).
Для чего нужен датчик детонации
В карбюраторных моторах для предотвращения детонации вручную проворачивают трамблёр, что несколько отодвигает момент зажигания. В современных бензиновых агрегатах откорректировать угол опережения вручную нельзя, поскольку за это отвечает электроника.
С целью предотвращения детонации между вторым и третьим цилиндром на блоке предусмотрен датчик, используемый как устройство контроля, работающее на основе пьезоэффекта. Во избежание ложных сигналов настроен он на восприятие шумов в диапазоне 25-75 Гц.
Датчик детонации на ВАЗ
Срединное положение датчика на блоке разрешает осуществлять высокоточную отладку работы всех цилиндров. Место для него определено дислокацией наиболее разогреваемой камеры сгорания, от которой и начинается распространение детонационного сгорания. Будь то двигатель поперечного или продольного положения датчик устанавливается немного ниже впускного коллектора и работает следующим образом:
- механические импульсы создают напряжение на пьезоэлектрическом элементе, возрастающее по мере роста интенсивности колебаний;
- когда напряжение превышает безопасный порог, устройство посылает сигнал о корректировке угла опережения зажигания;
- датчик трансформирует механическое воздействие в постоянный электрический сигнал, посылаемый в основной блок управления, после чего система оптимизирует впрыск и обеспечивает более позднее зажигание;
- в итоге силовая установка работает экономичнее, а мощность достигает заложенного максимума.
Читайте также: Что такое датчик ДПДЗ и какие функции он выполняет.
Признаки неисправности датчика детонации
О проблеме с датчиком сигнализирует индикатор на приборной панели. Он может загораться лишь эпизодически, когда нагрузка возрастает, либо гореть постоянно. Отсутствие импульса от датчика не препятствует работе двигателя и дальнейшей эксплуатации транспортного средства, однако это отрицательно сказывается на его динамике. На то, что с детонационным сигнализатором не все в порядке, могут указывать и другие косвенные признаки:
- перегрев двигателя за короткое время, несмотря на невысокую внешнюю температуру;
- потеря мощности и приемистости;
- возникновение калильного зажигания;
- ухудшение разгонных показателей;
- увеличение потребления бензина;
- чрезмерный нагар на свечах зажигания.
Читайте также: Что такое датчик ДПКВ и зачем он нужен.
Как проверить датчик детонации
Когда сканер расшифровки кода ошибки недоступен или посещение СТО невозможно, проверить датчик на исправность можно самостоятельно. При этом не следует забывать, что внутри детонационного датчика расположен чувствительный пьезоэлектрический кристалл, поэтому допускать его ударов и падений нельзя.
Проверка требует наличия мультиметра с диапазоном в тысячные доли вольта. В том, что прибор поддерживает рекомендуемый диапазон, следует убедиться до начала процедуры. Также полезно выяснить нормальный уровень сопротивления для датчика проверяемой марки автомобиля.
Проверка датчика детонации
Для проверки напряжения на контактах снятого с головки датчика мультиметр настраивается на милливольты, после чего его щуп «+» замыкается с управляющим контактом, а «-» – с массой проверяемого устройства. К использованию в роли щупа не рекомендуется старая проводка и проводники со скрутками. Лучше чтобы длина провода щупов была минимальной.
Подсоединенный к измерителю датчик зажимается в руке, которой следует выполнить несколько не слишком интенсивных ударных движений по любой поверхности или предмету, в результате чего мультиметр отобразит наличие или отсуствие напряжения. В альтернативном случае можно легонько постучать по центру свободно лежащего датчика чем-то металлическим. Ударные манипуляции вызывают в исправном датчике потенциал в пределах 40-150 мВ. Если же разность потенциалов полностью отсутствует, датчик детонации подлежит замене.
Датчик детонации (ДД) или датчик стука – прибор, определяющий силу детонационного характера сжигания горючего в работающем двигателе. Вмонтирован он в блок цилиндров ДВС. Благодаря его точным данным достигается максимальное сгорание топлива, что является непременным условием повышения мощности мотора. 
Детонация. Произвольное самовоспламенение топлива
Детонация формируется в камере сгорания, в процессе химической реакции горения бензиновой смеси. В ходе цепной реакции газообразные вторичные продукты, смешиваясь с парами исходной смеси, повторно вступают в процесс горения, создавая неконтролируемый взрыв и самопроизвольное сгорание топливной смеси. По сути, это непредусмотренное и несвоевременное сгорание, сопровождающееся взрывной волной и возросшим коксованием. 
Итак, начиная очередной такт, поршень в ДВС сжимает смесь, создавая давление в цилиндре. Затем, через некоторое время (доли секунды) должно произойти воспламенение. Однако, в силу вышеперечисленных причин, аномальное воспламенение происходит уже в момент сжатия (не выдерживая той доли секунды). Пламя распространяется по камере, образуется фронт увеличенного давления. В купе с давлением поршня на смесь, давление от преждевременного сгорания создают условия образования летучих, легковоспламеняющихся соединений (спиртов, формальдегидов, окислов), которые запускают цепную реакцию. Итогом всего этого становится точечное самовоспламенение взрывного характера.
Катализаторы детонации
Детонации подвержены все двигатели, в малой или большей степени. Необходимо знать факторы, влияющие на усиление детонации и стараться их нейтрализовать. К ним относятся:
- Невысокая детонационная стойкость горючего;
- Конструктивные и функциональные особенности двигателя внутреннего сгорания и характер его взаиморасположения к остальным элементам автомобиля. К таким факторам относятся: степень поршневого сжатия смеси, особенности устройства самой камеры, удаленность от свечей зажигания, и еще многих других обстоятельств;
- Нарушения пропорции в смешивании компонентов смеси;
- Ошибочные параметры зажигания (угол опережения и момента подачи смеси);
- Чрезмерная нагрузка на небольших оборотах;
- Сильное нагревание элементов двигателя и воспламенение от нагара, что является следствием некорректной работысистемы охлаждения.
Влияние детонации на систему
Детонированная смесь придает ускорение распространяющемуся пламени, одномоментно разгоняя до скорости 2500 м/сек. Это несравненно больше скорости пламени тактового сжигания, величина которой не превышает 30 м/сек.
Первым принимает удар волны на себя стенки камеры цилиндра. Однако они не в силах нейтрализовать всю мощь волны, энергия которого выходит за пределы блока цилиндров, оставляя за собой разрушительный след. Близлежащие элементы конструкции постепенно гасят эту энергию, принимая на себя, все более ослабевающую, взрывную волну.
В двигателе слышатся стуки, шумы и возрастание температуры. Он подвергается, многократно повторяющейся, ударной деформации и перегреву. Страдают и расположенные в непосредственной близости, узлы и детали, расшатывается их конструкция, покрываются слоем нагара, что в конечном итоге приводит к ускорению износа.
Работа датчика детонации
Во время передать сигналы о возникновении и силе детонации призван датчик детонации.
Существуют две группы датчиков детонации:
Составными частями прибора являются: пластина вибрации, пьезо элемент, сигнальный провод и оплетка.
Размеры прибора не превышают размеры спичечного коробка. Помещается всегда на корпусе двигателя. Устанавливается только в инжекторных двигателях. 
Он снабжен чувствительным пьезоэлектрическим элементом (чаше всего это пластина), на которой возникает напряжение в момент возникновения детонации. Оно меняется, в зависимости от амплитуды и частоты взрывной волны. Постоянно меняющиеся характеристики волны, приводят к колебаниям напряжения на пластине. Вся информация, непрерывным потоком, передается ЭБУ бортового компьютера, который постоянно их анализирует. Когда достигается допустимый порог детонации, ЭБУ начинает регулировку параметров зажигания, уменьшая угол ОЗ.
Как распознать неисправности датчика детонации
На всех автомобилях, слаженное взаимодействие систем и бесперебойную работу агрегатов, и отдельных деталей, обеспечивают множество датчиков. Они вмонтированы во все элементы, входящие в общую электронную систему контроля и управления бортового компьютера.
Неисправность этих приборов устанавливается во время проведения диагностических мероприятий, на профессиональном оборудовании сервисных центров. Однако это не лишает вас обязанности получить минимальное представление о работе узлов и агрегатов вашего автомобиля. Эти знания помогут вовремя отреагировать на различные сбои в работе, понять суть и место возникновения неполадки, тем самым, обеспечить безопасность на дорогах для себя и других участников движения.
Причинами выхода из строя могут быть:
— поломка в самом датчике
— проблемы с проводкой
— обрыв оплетки или сигнального провода
— неисправность блока управления двигателя
Когда датчик детонации перестает нормально функционировать или вовсе выходит из строя, водитель может это почувствовать по некоторым признакам:
— слабый разгон машины;
— нестабильные обороты на холостом ходу;
— слышится характерный шум в двигатели (автолюбители говорят «стучат пальцы»);
— в выхлопных газах появляется черный дым;
— расходуется больше горючего;
— на приборной панели высвечивается “Check Engine”. Но если нет обрыва цепи, а датчик будет неисправен, Чек не выскочит.
Влияние неисправного датчика детонации на отдельные процессы
Огромная опасность таится в том, что даже полная поломка датчика не становится причиной остановки двигателя. Он продолжает работать, но уже по искаженным параметрам, нанося непоправимый ущерб всей конструкции. Детали быстро изнашиваются, магистрали и чувствительные элементы покрываются копотью, выходят из строя многие детали, участники процесса.
Как только у вас возникли подозрения, устройте проверку исправности датчика.
Проверка исправности датчика детонации
На примере датчиков ВАЗовских моделей, рассмотрим алгоритм процесса.
- Подобраться к месту монтажа прибора можно снизу, поэтому поднимите машину на платформу смотровой ямы. Найдите датчик, отвинтите крепление к цилиндру, снимите со шпильки и достаньте из-под модуля.
- Отсоедините провода от автомобиля, нажимая на фиксатор.
- Для начала, устроить визуальный осмотр сигнального провода, устранить обрывы (если они есть). Затем проверить экранизирующую оплетку, также, соединить оборванные участки. Напоследок протестировать розетку на наличие в ней тока, и прочность ее крепления.
- Присоедините к вольтметру, соблюдая полярность.
- Детонацию можно имитировать легким постукиванием по корпусу датчика. На измерители должны фиксироваться скачки напряжения. Если стрелка не реагирует на постукивания, значит, датчик поломался.
- Дополнительно измерьте сопротивление, оно должно быть бесконечно велико, если датчик исправен.
- По результатам проверки примите решение о замене, либо о восстановлении датчика. После чего, ставим его обратно на место, соединяя со шпилькой, вкрутив гайку и соединив провода.
- К выбору нового датчика отнеситесь серьезно. Помните о том, что это важная деталь, отвечающая за долговечность двигателя вашего авто. Выбирайте качественную и подходящую вашей машине марку производителя.
- В иностранных моделях датчик помешен в охлаждающий тракт двигателя и залит этой жидкостью. Перед демонтажем, требуется слив ОЖ. Только после этого он выкручивается с посадочного места, отсоединяется аккумулятор.
- Убедитесь, что двигатель достаточно холодный. Присоедините аккумулятор.
- Вкрутите новую деталь, резьбовой частью, в его стандартное место. Не переусердствуйте, вкручивая, можно повредить датчик.
- Залейте недостающую жидкость и, включив зажигание, чтобы проверить возможные утечки.
Проверку можно произвести, не снимая датчик с места. Необходимо просто подключить осциллограф к датчику и завести мотор. Также, нужно осторожно постукивать по корпусу металлическим предметом. График должен скакать как бешенный, если с датчиком все в порядке.
Нужно всегда помнить, что игнорируя посылы датчиков о нарушениях происходящих процессов, вы подвергаете свой автомобиль определенной опасности. Результатом этого, неминуемо, станет ускоренное исчерпание заложенных ресурсов отдельных элементов и всей конструкции в целом. Устранение последствий всегда будет стоить дороже, чем его профилактика.
