Чтение RSS

Датчик детонации - принцип работы

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:
Датчик детонации
 
Принцип действия датчика детонации
Рис. 1. Принцип действия датчика детонации:
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. 
Датчик детонации GT305
Рис. 2. Датчик детонации GT305:
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.
Устройство датчика детонации ВАЗ
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.
Вернуться