I en bensindriven förbränningsmotor hörs under vissa omständigheter ett metalliskt knackande ljud. “Fingrar knackar”, säger vissa förare. Faktum är att detta fenomen kallas detonation och att det är extremt oönskat eftersom det kan leda till motorhaveri på grund av den enorma hastigheten på flamfrontens utbredning (mer än 2000 m/s) och höga chockbelastningar på cylinderväggar, kolv och blockhuvud. För att kontrollera risknivån installeras en detonationssensor på cylinderblocket.
Detonationssensorn används för att övervaka graden av detonation under drift av en förbränningsmotor med bensin. Sensorn är monterad på motorns cylinderblock. Den är en viktig komponent i motorstyrningssystemet, eftersom den gör det möjligt att uppnå maximal motoreffekt och säkerställa bränsleeffektivitet.
Vad är detonation?
Detonation eller korrekt detonationsförbränning uppstår när en del av bränsle-luftblandningen som avlägsnats från tändstiftet värms upp av flamfronten och spontant antänds och bildar en explosion. Detonationen åtföljs av akustiska tecken – metallisk knackning i vevmekanismen. Detonationsgraden avser den del av bränsle-luftblandningen som brinner med detonation.
Orsaker till detonation är:
- bränslets kemiska sammansättning (oktantal);
- motorns konstruktion (kompressionsförhållande, tändstiftets placering, förbränningskammarens form etc.
- driftförhållanden (bränsle-luftblandningens sammansättning, tändförskjutningsvinkel, motorbelastning, sot på förbränningskammarens delar etc.
Konsekvensen av detonationsförbränning är ökad värmeavledning av vevmekanismens element, åtföljd av ökat slitage, brott och förstörelse. Hur ofta detta fenomen kan inträffa beror på tre huvudfaktorer.
Först och främst påverkas sannolikheten för förekomst av den kemiska sammansättningen av bensin, mer exakt, dess oktantal. Ju högre det är, desto mer motståndskraftigt är det mot detta fenomen. Den andra faktorn, som inte påverkar mindre, är motorns designfunktioner, nämligen kompressionsförhållandet, förbränningskammarens form, tändstiftets placering, formen på kolvens botten etc. Till exempel är en motor med högre kompressionsförhållande mer benägen för detonation och behöver högoktanig bensin. Varför skriver annars tillverkarna det lägsta tillåtna oktantalet på bensintankens lucka? Den tredje faktorn är motorns driftsförhållanden. Sannolikheten för detonation påverkas av arbetsblandningens sammansättning, belastning, vald växel, sot.
Hur fungerar detonationssensorn?
Detonationssensorns funktionsprincip är baserad på piezoeffekten. Sensorns design inkluderar en piezoelektrisk platta, där, när detonation inträffar, uppstår en spänning vid ändarna. Ju större svängningens amplitud och frekvens är, desto högre blir spänningen. När spänningen vid sensorns utgång överskrider en förutbestämd nivå som motsvarar en viss grad av detonation, korrigerar den elektroniska styrenheten tändsystemets driftskarakteristik för att minska förkopplingsvinkeln. På så sätt uppnås den optimala karakteristiken för systemets drift för specifika driftsförhållanden.
Detonationssensorn känner av och omvandlar energin från cylinderblockets mekaniska vibrationer till elektriska impulser. Detonationssensorn skickar kontinuerligt signaler till den elektroniska motorstyrenheten, och elektroniken svarar genom att ändra den kvalitativa sammansättningen av arbetsblandningen och tändförskjutningsvinkeln.
Det finns en viss säkerhetströskel, om spänningsvärdet överskrider den kommer den elektroniska styrenheten att ge ett kommando för att minska tändningsvinkeln.
Om detonationssensorn inte fungerar (ingen signal) tänds motsvarande signallampa på instrumentpanelen och motorn fortsätter att gå.
Fel i detonationssensorn
Om detonationssensorn inte fungerar som den ska tänds kontrollampan på instrumentpanelen. Motorn är igång och bilen kan köras. Svaret på den legitima frågan “varför den här sensorn behövs då” är som följer.
På gamla bilar, som inte var utrustade med elektronisk styrenhet, korrigerades tändningsvinkeln manuellt genom att vrida på tändfördelarens brytlock. Detta gjorde det möjligt att justera tändsystemet beroende på oktantalet för bensin, vilket kan variera kraftigt på olika bensinstationer. I en modern motor är tramparens enhet annorlunda, dess lock är fixerat, så denna funktion utförs av ECU. Följaktligen, om detonationssensorn misslyckas, kan tändningsvinkeln inte korrigeras.
En misslyckad detonationssensor påverkar motorns dynamik och ekonomi. Funktionsprincipen för den elektroniska styrenheten är sådan att när sensorn inte fungerar, ställer den in tändningen till en känd sen tändning av säkerhetsskäl för att utesluta risken för förstörelse av motorn. Som ett resultat fungerar kraftenheten, men börjar konsumera mycket mer bränsle, och maskinens dynamik försämras. Den andra är särskilt märkbar vid ökade belastningar.
Kontroll av detonationssensorn
De viktigaste symptomen som indikerar att den här enheten har misslyckats:
- minskning av effekten;
- försämring av accelerationsegenskaper och en kraftig ökning av motorns “aptit”;
- rökigt avgaser.
Samtidigt tänds motorns felfunktionsindikator på panelen. Dessutom kan den brinna ständigt, liksom tändas kort när belastningen ökar.
Inte alltid finns en scanner till hands som kan läsa av och dechiffrera felkoden. Att komma till servicestationen är inte alltid möjligt. Frågan uppstår: hur kontrollerar man detonationssensorn själv? Från verktygen behöver du en digital multimeter.
Först och främst är det nödvändigt att ta reda på vilket motstånd en användbar sensor ska ha på en viss bil- eller motormodell, eftersom alla tillverkare har olika värden. Om det skiljer sig från det normala behöver du en ersättning.
Du kan också kontrollera spänningen vid sensorns elektriska kontakter, för vilken du måste koppla bort den elektriska kontakten på sensorns strömförsörjning och ta bort den från motorn. Därefter växlas multimetern till spänningsmätningsläget i millivolt, dess plusprob är ansluten till signalkontakten och minusproben är ansluten till sensormassan (hålet genom vilket motorns monteringsbult passerar).
Kontroll av detonationssensorn består i att klämma fast sensorn med anslutna sonder i handflatan, som sedan ska knackas lätt på någon yta. När du knackar bör multimetern upptäcka spänningens utseende (vanligtvis är det cirka 30-40 mV). Principen är enkel: ju starkare påverkan, desto större är den potentiella skillnaden mellan elektroderna. Eftersom spänningen är liten kan inte alla enheter mäta den, så det är nödvändigt att se till att den aktuella mätanordningen är utformad för sådana mätningar. En fullständig avsaknad av potentialskillnad indikerar att detonationssensorn är defekt.