¿Qué es el sensor de detonación y cómo comprobarlo?
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Un sensor de detección de detonación (DD) en los cilindros del motor no era una necesidad obvia en los primeros sistemas de control del motor, y en los días de principios más simples para organizar el suministro de energía y el encendido de los ICE de gasolina, la combustión anormal de la mezcla no se monitoreaba en todos. Pero luego los motores se volvieron más complejos, los requisitos de eficiencia y pureza del escape aumentaron drásticamente, lo que requirió un aumento en la cantidad de control sobre su trabajo en un momento dado.
Las mezclas pobres y superpobres, las proporciones de compresión exorbitantes y otros factores similares deben trabajar constantemente al borde de la detonación sin sobrepasar este umbral.
¿Dónde está ubicado el sensor de detonación y a qué afecta?
Por lo general, DD se instala en un soporte roscado en el bloque de cilindros, cerca del cilindro central más cerca de las cámaras de combustión. Su ubicación está determinada por las tareas que debe realizar.
En términos generales, el sensor de detonación es un micrófono que capta sonidos bastante específicos producidos por una onda de detonación que golpea las paredes de las cámaras de combustión.
Esta onda en sí es el resultado de una combustión anormal en cilindros a muy alta velocidad. La diferencia entre el proceso regular y el proceso de detonación es la misma que durante la operación de una carga de pólvora propulsora en un cañón de artillería y un explosivo tipo voladura, que se carga con un proyectil o granada.
La pólvora quema lentamente y empuja, y el contenido de una mina terrestre aplasta y destruye. La diferencia en la velocidad de propagación del límite de combustión. Cuando se detona, es muchas veces mayor.
Para no exponer las piezas del motor a averías, la detonación debe detectarse y detenerse a tiempo. Érase una vez, era posible pagarlo a costa de un consumo excesivo de combustible y la contaminación ambiental para evitar la detonación de la mezcla en principio.
Poco a poco, la tecnología del motor alcanzó tal nivel que se agotaron todas las reservas. Fue necesario forzar el motor para que extinguiera la detonación resultante por sí solo. Y el motor estaba conectado con un "oído" de control acústico, que se convirtió en el sensor de detonación.
Dentro del DD hay un elemento piezoeléctrico capaz de convertir señales acústicas de cierto espectro y nivel en señales eléctricas.
Después de amplificar las oscilaciones en la unidad de control del motor (ECU), la información se convierte a un formato digital y se envía al cerebro electrónico.
Un algoritmo típico de operación consiste en un rechazo a corto plazo del ángulo por un valor fijo, seguido de un regreso paso a paso a la dirección óptima. Cualquier reserva es inaceptable aquí, ya que reducen la eficiencia del motor y lo obligan a funcionar en un modo subóptimo.
El seguimiento ocurre en tiempo real a una alta frecuencia, lo que le permite responder rápidamente a la aparición de un "timbre", evitando que cause sobrecalentamiento y destrucción local.
Al sincronizar las señales con los sensores de posición del cigüeñal y del árbol de levas, puede incluso determinar en qué cilindro en particular ocurre una situación peligrosa.
Tipos de sensores
Según las características espectrales, históricamente hay dos de ellos: resonante и banda ancha.
En el primero, se utiliza una reacción pronunciada a frecuencias de sonido bien definidas para aumentar la sensibilidad. Se sabe de antemano qué espectro emiten las partes que sufren una onda de choque, es en ellas donde el sensor está sintonizado constructivamente.
El sensor de tipo banda ancha tiene menos sensibilidad, pero capta fluctuaciones de diferentes frecuencias. Esto le permite unificar los instrumentos y no seleccionar sus características para un motor específico, y una mayor capacidad para capturar señales débiles no es muy demandada, la detonación tiene suficiente volumen acústico.
La comparación de sensores de ambos tipos condujo al reemplazo completo de los DD resonantes. Actualmente, solo se utilizan sensores toroidales de banda ancha de dos contactos, fijados en el bloque con un espárrago central con tuerca.
Síntomas de mal funcionamiento
Durante el funcionamiento normal del motor, el sensor de detonación no emite señales de peligro y no participa de ninguna manera en el funcionamiento del sistema de control. El programa ECU realiza todas las acciones de acuerdo con sus tarjetas de datos cosidas en la memoria, los modos regulares proporcionan una combustión sin detonaciones de la mezcla de aire y combustible.
Pero con desviaciones significativas de temperatura en las cámaras de combustión, puede ocurrir una detonación. La tarea de DD es dar una señal a tiempo para parar el peligro. Si esto no sucede, se escuchan sonidos característicos debajo del capó, que por alguna razón es costumbre que los conductores llamen el sonido de los dedos.
Aunque, de hecho, no hay dedos golpeando al mismo tiempo, y el nivel de volumen principal proviene de la vibración del fondo del pistón, que es golpeado por una ola de combustión explosiva. Este es el principal signo de funcionamiento anormal del subsistema de control de detonación.
Los signos indirectos serán una pérdida notable de potencia del motor, un aumento en su temperatura, hasta la aparición de un encendido por incandescencia y la incapacidad de la ECU para hacer frente a la situación en modo normal. La reacción del programa de control en tales casos será el encendido de la bombilla "Check Engine".
Normalmente, la ECU monitorea directamente la actividad del sensor de detonación. Los niveles de sus señales son conocidos y almacenados en la memoria. El sistema compara la información actual con el rango de tolerancia y, si se detectan desviaciones, simultáneamente con la inclusión de la indicación, almacena los códigos de error.
Estos son varios tipos de exceso o disminución en los niveles de la señal DD, así como una ruptura completa en su circuito. Los códigos de error pueden ser leídos por la computadora a bordo o un escáner externo a través del conector de diagnóstico.
Los códigos de error pueden ser leídos por la computadora a bordo o un escáner externo a través del conector de diagnóstico.
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Cómo comprobar el sensor de detonación
Conociendo el dispositivo y el principio de funcionamiento del DD, puede verificarlo de manera bastante simple, tanto sacándolo del motor como en su lugar, incluso directamente en el motor en marcha.
Medida de voltaje
Un multímetro está conectado al sensor retirado del bloque de cilindros en el modo de medición de voltaje. Doblando suavemente el cuerpo del DD a través de un destornillador insertado en el orificio de la funda, se puede seguir la reacción del cristal piezoeléctrico incorporado a la fuerza de deformación.
La aparición de voltaje en el conector y su valor del orden de dos a tres decenas de milivoltios indica aproximadamente la salud del generador piezoeléctrico del dispositivo y su capacidad para generar una señal en respuesta a la acción mecánica.
Medida de resistencia
Algunos sensores contienen una resistencia integrada conectada como derivación. Su valor es del orden de decenas o centenas de kΩ. Un circuito abierto o un cortocircuito dentro de la caja se puede reparar conectando el mismo multímetro en modo de medición de resistencia.
El dispositivo debe mostrar el valor de la resistencia de derivación, ya que el propio cristal piezoeléctrico tiene una resistencia casi infinitamente grande que no se puede medir con un multímetro convencional. En este caso, las lecturas del dispositivo también dependerán del efecto mecánico sobre el cristal debido a la generación de voltaje, que distorsiona las lecturas del ohmímetro.
Comprobación del sensor en el conector de la ECU
Habiendo determinado el contacto deseado del conector del controlador de la ECU del circuito eléctrico del automóvil, el estado del sensor se puede verificar más completamente, con la inclusión de los circuitos de cableado de suministro.
En el conector retirado, se realizan las mismas mediciones que las descritas anteriormente, la diferencia será solo una verificación simultánea de la salud del cable. Doblando y retorciendo los cables, asegúrese de que no haya una falla errante cuando el contacto aparezca y desaparezca debido a las vibraciones mecánicas. Esto se ve especialmente afectado por lugares corroídos donde los cables están incrustados en las lengüetas del conector.
Con la computadora conectada y el encendido conectado, puede verificar la presencia de un voltaje de referencia en el sensor y la corrección de su división por resistencias externas e incorporadas, si el circuito de un automóvil en particular lo proporciona.
Por lo general, el soporte de +5 voltios se reduce aproximadamente a la mitad y se genera una señal de CA en el contexto de este componente de CC.
Comprobación del osciloscopio
El método de instrumentación más preciso y completo requerirá el uso de un osciloscopio de almacenamiento digital automotriz o un osciloscopio adjunto a la computadora de diagnóstico.
Al golpear el cuerpo del DD, se verá en la pantalla cuánto es capaz el elemento piezoeléctrico de generar frentes pronunciados de la señal de detonación, si la masa sísmica del sensor funciona correctamente, evitando oscilaciones extrañas amortiguadas, y si la amplitud de la señal de salida es suficiente.
La técnica requiere suficiente experiencia en diagnóstico y conocimiento de los patrones de señal típicos de un dispositivo reparable.
Comprobación de un motor en funcionamiento
La forma más sencilla de comprobar ni siquiera requiere el uso de instrumentos de medición eléctricos. El motor arranca y se muestra a una velocidad inferior a la media. Al aplicar golpes moderados al sensor de detonación, se puede observar la reacción de la computadora ante la aparición de sus señales.
Debe haber un rebote regular del tiempo de encendido y la caída asociada en la velocidad del motor en estado estable. El método requiere cierta habilidad, ya que no todos los motores responden por igual a dichas pruebas.
Algunos "notan" la señal de detonación solo dentro de una fase bastante estrecha de la rotación de los árboles de levas, que aún debe alcanzarse. De hecho, según la lógica de la ECU, la detonación no puede ocurrir, por ejemplo, en la carrera de escape o al comienzo de la carrera de compresión.
Reemplazo del sensor de detonación
DD se refiere a los archivos adjuntos, cuya sustitución no presenta ninguna dificultad. El cuerpo del dispositivo está convenientemente fijado en un perno y para quitarlo, basta con desenroscar una tuerca y quitar el conector eléctrico.
A veces, en lugar de un espárrago, se usa un perno roscado en el cuerpo del bloque. Las dificultades pueden surgir solo con la corrosión de la conexión roscada, ya que el dispositivo es muy confiable y su eliminación es extremadamente rara.
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