Датчики детонации по своему принципу действия являются вибрационными датчиками и предназначены для определения колебаний двигателя.
Детонация обнаруживается с помощью датчиков, основой которых чаще всего служит пьезоэлектрический преобразователь. Такой датчик представляет собой пьезокерамический элемент 7, закрепленный с помощью болта 6 на корпусе двигателя (рис. 3.46).
В блоке двигателя от детонации возникают волны вибрации. Под действием резонанса сила давления увеличивается, и вибрация возрастает. Сила вибрации воздействует на круглый пьезоэлектрический элемент, вырабатывающий электрический заряд. Напряжение, возникающее между верхней и нижней поверхностью керамического элемента датчика, снимается контактными шайбами 3 и затем обрабатывается блоком управления двигателем.
Принцип действия датчика детонации заключается в следующем. При действии давления на пьезоэлектрический элемент в нем происходит перераспределение электрических зарядов. Если давление на элемент не действует, заряды распределены в нем равномерно (рис. 3.47, а). При действии давления электрические заряды перераспределяются таким образом, что между обкладками элемента возникает напряжение (рис. 3.47, б). Чем выше давление, тем сильнее разделение зарядов и тем больше напряжение. Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом. Напряжение усиливается в электронной ячейке и используется в качестве сигнала, направляемого в блок управления.
Поскольку каждый цилиндр имеет свою шумовую характеристику, для четырехцилиндрового двигателя оказывается достаточным один датчик, который различает каждый из цилиндров. На шестицилиндровых двигателях устанавливают два таких датчика, на восьмицилиндровых – четыре.
В автомобилях Mazda с бензиновыми двигателями Skyactiv-G и степенью сжатия 14 для более точного определения преддетанационного сгорания применяют ионные датчики, встроенные в катушки зажигания. Ионные датчики более чувствительны и позволяют лучше контролировать момент появления детонации в каждом цилиндре чем датчик детонации на пьезокристалле. Новый датчик отслеживает детонацию по колебаниям ионного тока в зазоре между электродами свечи после воспламенения смеси. При ее сгорании образуются ионы, которые делают среду токопроводящей. Датчик подает напряжение на центральный электрод свечи и замеряет ток, проходящий между ним и заземленным боковым электродом.