Є в автомобілі такий датчик — датчик детонації. Багато хто знає, що він існує, дехто навіть скаже, що він якимось дивовижним чином якось стежить за детонацією (призначення датчика видає його назву). А що далі? Як він це робить і що буде, якщо він раптом перестане працювати? І як дізнатися, що він не працює? Все набагато простіше, ніж здається.
Що таке детонація і навіщо за нею стежити
Усі знають, що для роботи двигуна внутрішнього згоряння потрібне те саме згоряння — займання паливної суміші. Для цього в бензиновому моторі є свічка запалювання, яка підпалює суміш наприкінці такту стиснення.
Звичайна швидкість поширення фронту полум’я становить 30-50 м/с. Але іноді виникає така штука, яка правильно називається згоряння у фронті ударної хвилі. У цьому випадку швидкість згоряння може зростати до 2000 м/с. Складається ситуація, коли нормального поширення фронту полум’я вже немає — є вибух. А це і є детонація.
З погляду фізики виглядає досить занудно, але якщо спростити, то можна сказати, що порушується порядок згоряння паливно-повітряної суміші. Під час детонації фронт полум’я навіть не встигає дійти до країв камери згоряння, і суміш там самозаймається під дією зростаючих температури і тиску.
Під час детонації виникає звук, почувши який, було заведено говорити про «пальці, що стукають». Зрозуміло, поршневі пальці під час детонації не стукають — не ті там зазори. Дзвеніти починають самі стінки камери згоряння.
Ще іноді з детонацією плутають зовсім вже інше явище, за якого мотор не хоче зупинятися після вимкнення запалювання одразу, а іноді навіть може прокрутити «у зворотній бік» (звісно, йдеться насамперед про старі карбюраторні мотори). Само собою, це не детонація, а гартівне запалювання — явище, за якого паливно-повітряна суміш спалахує сама по собі від надто гарячих деталей (наприклад, від перегрітих свічок запалювання з неправильно обраним гартівним числом). Утім, якщо детонація зайшла надто далеко і мотор від неї страждає із занадто завидною регулярністю, вона цілком може викликати гартівне запалювання — детонація призводить до перегріву мотора.
Детонація — штука дуже шкідлива. Вона викликає колосальні ударні навантаження на деталі ЦПГ, вона цілком може зруйнувати і поршневі кільця, і самі поршні. А якщо не звертати на неї жодної уваги, то і блок.
Детально про причини детонації розповідати не буду — є ризик надовго піти в бік від датчика детонації і потонути в болоті ньютоніанства і менделеєвщини. Якщо коротко, причин багато: від поганого або «неправильного» бензину з низьким октановим числом до кривої прошивки під час чип-тюнінгу. Утім, за дуже кривого чип-тюнінгу діагностику можуть просто «порізати», і помилки по датчику детонації не буде. Буде тільки звук. А ще можуть бути винні нагар на поршнях і в камері згоряння, бідна суміш, перегрів мотора або їзда на занадто низьких обертах при високому навантаженні.
Усі сучасні мотори працюють на межі детонації (як правило, за дуже раннього кута випередження запалювання). У цьому разі вдається отримати максимальний ККД. В епоху трамблерних моторів з автоматами кута випередження запалювання домогтися дуже точного кута було складно, тому тоді «пальці стукали» часто.
Зараз за кут випередження відповідає зовсім невеликий датчик детонації, сигнал з якого дає змогу змінювати і цей кут, і, за необхідності, — склад паливної суміші.
Якщо датчик перестане коректно працювати, теоретично нічого страшного бути не повинно: запалювання повинно стати пізніше (в ЕБУ моторів така відмова передбачена, і в разі, якщо ЕБУ втратить сигнал, корекція кута буде неможливою, але запалювання стане занадто пізнім), детонації не буде, але їхати машина буде помітно гірше. Можливі й інші наслідки: перегрів мотора, нагар на свічках, той самий звук детонації, гартівне запалювання, зростання витрати бензину. Багато що залежить від того, чим викликана сама детонація. Якщо на моторі з прямим уприскуванням на смерть загаджена камера згоряння, ніяке зміщення кута до пізнього значення не врятує. Ну і, звісно ж, може загорітися Check Engine. Що в цьому разі робити?
Знайти і знешкодити!
Зрозуміло, найпростіший спосіб — це під’єднати сканер і зчитати помилку. Але навряд чи у всіх автолюбителів десь у коморі між дрилем і мікроскопом лежить діагностичний сканер (усілякі дурниці з китайських магазинів я сканером не називаю принципово, хоча не заперечую здатність цих дурниць іноді що-небудь показати). Тому спробуємо обійтися без складного обладнання.
Спочатку треба цей датчик знайти. Звучить смішно, але це так. Шукати його потрібно на блоці циліндрів. Найпростіше справа йде з рядними «четвірками»: датчик детонації зазвичай стоїть рівно посередині блоку між другим і третім циліндрами. Там його і шукайте, зазвичай — трохи нижче впускного колектора. Таке розташування датчика на блоці дає йому змогу «почути» детонацію всіх чотирьох циліндрів, причому розташування мотора — поздовжнє або поперечне — на положення датчика ніяк не впливає.
Самі датчики бувають двох типів: резонансні та широкосмугові. Завдання у них одне на всіх: виявити стукіт у моторі (тобто ту саму детонацію), але алгоритми роботи трохи різні. Резонансний датчик налаштований на певну частоту детонації, в якій він і перевіряє шум. Частоту розраховують за формулою f(кГц)=900/(𝚷 * r) , де r — радіус поршня, а 𝚷 — число Пі (3,1415. ). Якщо резонансний датчик чує на цій стукіт із цією частотою, він впадає в паніку і просить ЕБУ вжити відповідних заходів. «Чує» він їх за допомогою п’єзоелемента. Таким чином, датчик — це просто акселерометр, який здатний перетворити коливання блоку в електричні сигнали.
Широкосмуговий датчик теж слухає звук, але він не сконцентрований на якійсь певній частоті, а просто передає в ЕБУ всі стуки. А той уже сам думає, детонація це чи ні і що тепер робити.
Відрізнити ці датчики просто: до резонансного підходить один дріт, до широкосмугового — два.
Якщо ЕБУ розуміє, що почалася детонація, воно починає змінювати кут випередження, роблячи запалювання пізнішим. Поміняє і послухає датчик. Є детонація? ОК, ще трохи посуну. Пропала? Чудово, ось так і поїдемо!
Припустимо, датчик вдалося знайти і навіть зняти з машини. Що далі? Є кілька простих способів його перевірки, але я традиційно розповім тільки про найелементарніший. Для цього знадобиться мультиметр, який вміє вимірювати дуже маленьку напругу — тисячні частки вольта, мілівольти (перевірте свій — у мого, купленого колись за 120 лів, порога не вистачає). Виставляємо мультиметр у режим вимірювання напруги, до корпусу датчика прикладаємо «мінус», а плюсовий щуп акуратно притискаємо до роз’єму керуючого контакту. Тепер потрібно затиснути датчик у кулаці і трохи постукати кулаком по столу. Оскільки п’єзоелемент вух не має, чує він саме удари, і справний датчик реагує на них зміною напруги. Зміни дуже маленькі — приблизно в межах 150 мВ, а якщо стукати слабенько, то й зовсім 30-40. У цьому випадку (якщо хоча б цей мінімум є) потрібно стукнути кулаком з датчиком трохи сильніше. Якщо напруга в момент удару хоча б трохи стрибнула вище, датчик справний. Якщо ж жодної реакції на удари немає, датчик, найімовірніше, помер. Стукати по ньому молотком у спробі його реанімувати сенсу немає — більше шансів добити дуже чутливий п’єзоелемент, ніж відновити працездатність датчика.
Теоретично можна ще перевірити опір датчика, але для цього потрібно знати точне значення опору датчика з вашої машини. Удари якось простіше і надійніше.
Що робити далі?
Є, звичайно, умільці, які ці датчики відновлюють або підбирають схожий датчик від іншої машини, «підпилюючи» його за місцем додатковими резисторами і конденсаторами. Напевно, іноді іншого виходу немає (ну, може, вони їздять на Bugatti Veyron, і знайти цей датчик швидко і дешево не виходить), але все-таки найкращий спосіб — поставити новий і заспокоїтися, благо коштує зазвичай недорого. На жаль, у житті бувають ситуації складніші: датчик робочий, а якісь помилки він не показує.
Тут все просто: треба перевіряти проводку. У ній теж бувають «глюки», а показання датчика детонації для нормальної роботи ЕБУ мають бути точними.
Ну і останнє. Іноді датчик детонації може божеволіти від сторонніх шумів, яких мотор видавати не повинен. Цокання гідрокомпенсаторів, «дизеління», тріски фазообертачів, стукіт ланцюгового ГРМ — всі ці сторонні звуки іноді випадковим чином датчик може порахувати детонацією. У цьому разі мають насторожити ненормальні кути випередження запалювання, хоча сам датчик виявиться справним.
Як я вже говорив, датчик детонації — не та деталь, вихід з ладу якої зупинить машину. Ні, їхати вона буде. Але розслаблятися не варто, бо якщо детонація є, вона вбиває мотор дуже швидко. Особливо сучасний мотор — невеликого об’єму і з наддувом. Тож якщо є якісь підозри, краще одразу поїхати в сервіс.
