Принцип действия. Детонация, т.е. взрывное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя, вызывает сильную вибрацию и перегрев двигателя, что может привести к механическому разрушению его деталей. В основе работы датчиков детонации лежит явление пьезоэлектрического эффекта (возникновение электрических зарядов при деформации кристаллов, рис. 1, а). При сжатии или растяжении прямоугольной призмы из кварца (двуокиси кремния) по оси Z на гранях Fz появляются заряды противоположного знака (продольный пьезоэффект). Величина каждого заряда:

 

а - кристалл кварца; б - схема датчика; 1 - инерционная масса (шайба); 2 - кварцевая пластина (пьезоэлемент); 3 - схема усиления и преобразования.

В датчиках детонации сжатие кварцевой пластинки 2 обеспечивается инерционной массой 1 (рис. 1, б), вибрирующей вместе с деталями двигателя.

Напряжение на входе электронной схемы усиления и преобразования пропорционально давлению инерционной массы на кварцевую пластинку (пьезоэлемент):

В зависимости от параметров электронной схемы усиления и преобразования датчики детонации выполняются резонансными или широкополосными. В резонансных датчиках амплитуда выходного напряжения резко возрастает и превышает пороговый уровень на одной (резонансной) частоте детонации. В широкополосных датчиках амплитуда выходного напряжения превышает пороговый уровень в диапазоне частот детонации.

Датчик детонации GT305 (рис. 2) широкополосного типа установлен справа на блоке цилиндров двигателя у четвертого цилиндра со стороны впускного трубопровода и подключается к электрическому жгуту системы управления посредством двухконтактного соединителя. 

1 - штекер; 2 - изолятор; 3 - корпус; 4 - гайка; 5 - упругая шайба; 6 - инерционная масса; 7 - пьезоэлемент; 8 - контактная пластина.

Датчик состоит из кварцевого пьезоэлемента 7, инерционной массы 6, упругой шайбы 5, контактной пластины 8, штекера 1, изолятора 2 и корпуса 3. При работе двигателя его детали вибрируют. Вибрация передается инерционной массе 6 датчика, которая воздействует на пьезоэлемент с соответствующей частотой и усилием. В результате пьезоэффекта на выходе датчика появляются сигналы определенной величины и формы. При возникновении детонации амплитуда электрических сигналов датчика резко увеличивается. Блок управления реагирует на увеличение сигналов датчика коррекцией угла опережения зажигания до прекращения детонации. Параметры датчика приведены в табл. 1.

Таблица 1. Параметры датчика детонации GT305

Емкость, пф	Осевая чувствительность, мВ/д	Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 5...10 кГц, дБ	Сопротивление изоляции, МОм
900..1300	28+-0,8	+ 1	Не менее 50

Датчик детонации 12.3855, устанавливаемый на части автомобилей ВАЗ, - резонансного типа, вворачивается в верхнюю часть блока цилиндров.

Он содержит (рис. 3, а) корпус 11с резьбовым штуцером 12, пьезоэлемент 2, пружину 1, резистор 7, подвижную опору 8, электрический разъем 6, штуцер 5 с основанием 4, электрические контакты 6 и крышку 9. Датчик снабжен встроенным шунтируютим резистором 3. В полости 10 датчика размещена подвижная опора 8, нагруженная пружиной 1. Резистор 1 кинематически связан через пружину 1 с пьезоэлементом 2 и электрически с контактом 6. Пьезоэлектрический кристалл во время вибрации генерирует напряжение через усилитель 14 (рис. 3, б), размещенный на электрической плате 16 и сообщенный через электрическую цепь 13 с «массой» автомобиля, а через резистор 15 - с источником питания 5 В. Резонансная частота его характеристики совпадает с частотой детонации. Датчик установлен в верхней части блока цилиндров двигателя и регистрирует даже очень слабую детонацию. Блок управления обрабатывает полученный сигнал и корректирует угол опережения зажигания для устранения детонации. При отсутствии детонации на выходе датчика действует постоянное напряжение +2,5 В, получаемое в результате работы делителя из резисторов R1 и R2. Сигнал детонации изменяется в обе стороны от этого уровня (в диапазоне 0...5 В). Пьезоэлемент не пропускает постоянного тока, поэтому диагностирование цепи датчика затруднено. В случае обрыва в цепи датчика напряжение на входе в блок управления становится равным +5 В, а в случае короткого замыкания равно нулю. В случае обнаружения неисправности блок управления существенно (на 10..15") снижает углы опережения зажигания на большинстве режимов работы двигателя для гарантированного недопущения детонации. Мощностные и экономические характеристики автомобиля при этом ухудшаются, но значительно снижается риск повреждения деталей двигателя.