Проверка работоспособности датчика детонации

Цель работы: Изучение устройства, принципа работы, способов проверки датчика детонации.

Оборудование и материалы: датчик детонации, стенд для проверки датчика, осциллограф, цифровой амперовольтомметр Д-838, ЭВМ Пентиум-100.

Рисунок 8.1. Датчик детонации. 1 - Штекер, 2 - Изолятор, 3 Корпус, 4 - Гайка, 5 - Упругая шайба, 6 - Инерционная шайба, 7 Пьезоэлемент, 8 - Компактная пластина

Теоретические сведения:

На двигателе ЗМЗ-4062.10 применяется датчик детонации (пьезокварцевый акселерометр) KS 0261231046 Bosch или GT-305. Он служит для определения детонации при работе двигателя. Детонация это несанкционированное самовоспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя. При работе двигателя в таком режиме возникают сильные вибрационные и термические нагрузки на детали двигателя.

Работа двигателя с детонацией может привести к разрушению деталей двигателя (например: поршня, прокладки головки блока и др.).

Датчик детонации установлен на правой стороне блока цилиндров (см. рис. 8.2).

Рисунок 8.2. Расположение датчика детонации на двигателе, вид сбоку

Устройство пьезоэлектрического датчика детонации показано на рис.8.1. Основными элементами датчика являются: кварцевый пьезоэлемент 7 и инерционная масса 6, (шайба). При работе двигателя возникает вибрация его деталей. Инерционная масса 6 датчика воздействует на пьезоэлемент 7 и в нем возникают электрические сигналы определенной величины и формы. Возникновение детонации в работе двигателя приводит к резкому увеличению уровня вибрации, что вызывает увеличение амплитуды напряжения электрических сигналов датчика. Электрические сигналы датчика передаются в блок управления. По сигналам датчика детонации блок управления корректирует угол опережения зажигания до прекращения детонации. Сопротивление цепей датчика составляет порядка 60 Мом, что находится за пределами шкалы измерений практических всех омметров. При отказе датчика или его электрических цепей блок управления сигнализирует водителю включением контрольной лампы.

Процесс детонации в двигателе может быть вызван различными причинами - изменением октанового числа бензина, нарушением в системе топливоподачи и в системе впуска воздуха и т.д. Поэтому в. систему управления введен контур гашения детонации. Наличие датчика детонации в системе позволяет электронному блоку контролировать наличие детонации в области активных режимов работы двигателя и за счет управления углом опережения зажигания обеспечить допустимый уровень детонации.

Датчик детонации выдает переменное напряжение, отвечающее уровню вибрации стенок цилиндров двигателя.

Блок управления обрабатывает входной сигнал датчика:

Рисунок 8.3. Диаграмма работы регулятора УОЗ по признаку детонации

- отсеивает случайные механические шумы;

- отслеживает и хранит в памяти шумы бездетонационной работы двигателя;

- определяет уровень детонационного шума в двигателе.

Электронный блок управляет углом опережения зажигания:

- формирует смещение УОЗ по цилиндрам;

- выдает управляющий сигнал на катушки зажигания, сохраняя работу двигателя с допустимым уровнем детонации. Диаграмма управления УОЗ по признаку детонации показана на рис. 12.

Датчик детонации совместно с КМСУД обеспечивает возможность контроля детонации индивидуально по каждому из цилиндров двигателя.

Исправность датчика можно проверить по наличию напряжения на выходным клеммах осциллографом, тестером или при работе двигателя прибором DST-2 или подключением ЭВМ с программой «Мотор-тестер». Неисправный датчик подлежит замене.

Порядок выполнения работы:

1. Подключить датчик.

2. Подключить ЭВМ к разъему бортовой диагностики.

3. Включить зажигание на стенде, и программу Мотор-Тестер на ЭВМ. В меню программы выбрать отображение напряжения с канала АЦП датчика детонации.

4. Постучать по стенке блока цилиндров или выпускному коллектору любым металлическим предметом.

5. Отметить на дисплее изменение напряжения. Подсчитать величину напряжения в канале АЦП датчика детонации.

6. Повторить эти же действия, используя тестер и осциллограф. Сделать вывод о наилучшем способе проверки.

7. Изучить конструкцию датчика и сделать эскиз его продольного разреза.

8. Оформить отчет.

9. Ответить на контрольный вопрос.

Отчет должен содержать титульный лист, эскиз датчика, сведения с измеренными и подсчитанными величинами напряжения, выводы по работе датчика, ответ на контрольный вопрос по работе.

Контрольные вопросы

1. Почему в схеме электрооборудования ГАЗ и ВАЗ Bosch использовали один и тот же датчик?

2. Как можно быстро оценить работоспособность датчиков детонации, а используя лишь ДСТ-2 или ЭВМ с программой «Мотор-Тестер»?

3. В каких целях еще можно использовать датчик детонации?

4. Почему система управления двигателем не реагирует на металлические стуки постороннего происхождения, а только на детонацию топливной смеси в цилиндрах?

5. В какую сторону изменятся показания датчика при неправильной полярности подключения?

6. Есть ли разница, как включить осциллограф к контактам датчика – через экранированный провод, или с помощью обычного?

7. Как возможно определить самопроизвольное отключение датчика с помощью ЭВМ?

8. Если датчик стабильно завышает показания на 20%, можно ли это скомпенсировать добавочным сопротивлением, впаянным в жгут проводов. Как надо включить такой резистор – последовательно, или параллельно выводам датчика? Какого вывода из двух?

9. Почему при отключении датчика на канале АЦП всё равно присутствует пульсирующее напряжение?

10. Возможно ли с помощью датчика детонации измерять октановое число бензина?

11. Почему бортовой процессор не в состоянии оценить работоспособность датчика по его внутреннему сопротивлению?

12. Почему один из контактов не подключен к «массе» напрямую, а не через двух проводную схему?

13. Меняются ли показания датчика при изменении напряжения питания в пределах от 12 до 14 вольт? Как эта проблема решена в автомобильной бортовой сети?

14. Неисправность какого из датчиков имеет большое значение для экономичной работы двигателя – датчика детонации или положения коленчатого вала? Почему?

15. Какой из бытовых электронных приборов имеет датчик, работающий на аналогичном принципе?

16. Почему датчик детонации не сделан на основе электромагнитного датчика, наподобие звукового микрофона?

17. Возможно ли ложное срабатывание датчика детонации при какой-либо неисправности в тормозной системе?

18. Почему датчик детонации расположен на блоке цилиндров вблизи 4-го цилиндра, а не первого?

19. Для чего внутри датчика кроме пьезокристалла помещена инертная масса и резиновая прокладка?

20. Чем лучше конструкция корпуса датчика детонации ВАЗовских КМСУД по лицензии GM?