En un motor de combustión interna de gasolina, en determinadas circunstancias, se produce un sonido metálico de golpeteo. «Golpeteo de dedos», dicen algunos conductores. De hecho, este fenómeno se denomina detonación y su aparición es extremadamente indeseable, ya que puede provocar el fallo del motor debido a la tremenda velocidad de propagación del frente de llama (más de 2000 m/s) y a las elevadas cargas de choque sobre las paredes del cilindro, el pistón y la cabeza del bloque. Para controlar el nivel de peligro, se instala un sensor de detonación en el bloque de cilindros.
El sensor de detonación se utiliza para controlar el grado de detonación durante el funcionamiento de un motor de combustión interna de gasolina. El sensor se monta en el bloque de cilindros del motor. Es un componente importante del sistema de gestión del motor, ya que permite obtener la máxima potencia del motor y garantizar la eficiencia del combustible.
¿Qué es la detonación?
La detonación o propiamente la combustión por detonación se produce cuando una parte de la mezcla de combustible y aire extraída de la bujía se calienta por el frente de la llama y se inflama espontáneamente formando una explosión. La detonación va acompañada de señales acústicas: golpeteo metálico en el mecanismo del cigüeñal. El grado de detonación se refiere a la parte de la mezcla de combustible y aire que arde con la detonación.
Causas de la detonación son:
- composición química del combustible (octanaje);
- características de diseño del motor (relación de compresión, ubicación de las bujías, forma de la cámara de combustión, etc.);
- las condiciones de funcionamiento (composición de la mezcla de combustible y aire, ángulo de avance del encendido, carga del motor, hollín en las piezas de la cámara de combustión, etc.).
La consecuencia de la combustión por detonación es una mayor disipación del calor de los elementos del mecanismo del cigüeñal, acompañada de un mayor desgaste, rotura y destrucción. La frecuencia con la que puede producirse este fenómeno depende de tres factores principales.
En primer lugar, la probabilidad de que se produzca se ve afectada por la composición química de la gasolina, más concretamente, por su número de octano. Cuanto más alto es, más resistente es a este fenómeno. El segundo factor, que no afecta menos, son las características de diseño del motor, es decir, la relación de compresión, la forma de la cámara de combustión, la ubicación de las bujías, la forma de la parte inferior del pistón, etc. Por ejemplo, un motor con una relación de compresión más alta es más propenso a la detonación y necesita gasolina de alto octanaje. Si no, ¿por qué escriben los fabricantes el octanaje mínimo permitido en la tapa del depósito de gasolina? El tercer factor son las condiciones de funcionamiento del motor. La probabilidad de detonación se ve afectada por la composición de la mezcla de trabajo, la carga, la marcha seleccionada, el hollín.
¿Cómo funciona el sensor de detonación?
El principio de funcionamiento del sensor de detonación se basa en el efecto piezoeléctrico. El diseño del sensor incluye una placa piezoeléctrica, en la que, cuando se produce la detonación, surge una tensión en los extremos. Cuanto mayor es la amplitud y la frecuencia de la oscilación, mayor es la tensión. Cuando la tensión en la salida del sensor supera un nivel predeterminado correspondiente a un determinado grado de detonación, la unidad de control electrónico corrige la característica de funcionamiento del sistema de encendido para reducir el ángulo de avance. De este modo, se consigue la característica óptima de funcionamiento del sistema para unas condiciones de funcionamiento específicas.
El sensor de detonación detecta y convierte la energía de las vibraciones mecánicas del bloque de cilindros en impulsos eléctricos. El sensor de detonación envía continuamente señales a la unidad electrónica de control del motor, y la electrónica responde cambiando la composición cualitativa de la mezcla de trabajo y el ángulo de avance del encendido.
Hay un cierto umbral de seguridad, si el valor de la tensión lo supera, la unidad de control electrónico dará la orden de reducir el ángulo de avance del encendido.
Si el sensor de detonación está averiado (no hay señal), la lámpara de señalización correspondiente se enciende en el panel de instrumentos, el motor sigue funcionando.
Fallo del sensor de detonación
Si falla el sensor de detonación, se enciende el testigo correspondiente en el tablero de instrumentos. El motor está en marcha y el automóvil puede circular. La respuesta a la legítima pregunta «¿por qué se necesita entonces este sensor?» es la siguiente.
En los coches antiguos, no equipados con unidad de control electrónico, el ángulo de avance del encendido se corregía manualmente girando la tapa del interruptor del distribuidor de encendido. Esto permitía ajustar el sistema de encendido en función del octanaje de la gasolina, que puede variar mucho en las diferentes gasolineras. En un motor moderno, el dispositivo del trampler es diferente, su tapa es fija, por lo que esta función es realizada por la ECU. En consecuencia, si el sensor de detonación falla, no se puede corregir el ángulo de avance del encendido.
Un sensor de detonación fallido afecta a la dinámica y la economía del motor. El principio de funcionamiento de la unidad de control electrónico es tal que cuando el sensor falla, ajusta el encendido a un encendido tardío conocido por razones de seguridad, con el fin de excluir la posibilidad de destrucción del motor. Como resultado, la unidad de potencia funciona, pero empieza a consumir mucho más combustible, y la dinámica de la máquina se deteriora. Lo segundo es especialmente notable a cargas elevadas.
Comprobación del sensor de detonación
Los principales síntomas que indican que este dispositivo ha fallado:
- disminución de la potencia;
- deterioro de las características de aceleración y aumento brusco del «apetito» del motor;
- escape de humo.
Al mismo tiempo, el indicador de mal funcionamiento del motor se enciende en el panel. Además, puede arder constantemente, así como encenderse brevemente cuando aumenta la carga.
No siempre se tiene a mano un escáner que pueda leer y descifrar el código de avería. Llegar a la estación de servicio no siempre es posible. Surge la pregunta: ¿cómo comprobar el sensor de detonación usted mismo? De las herramientas que necesita un multímetro digital.
En primer lugar, es necesario averiguar qué resistencia debe tener un sensor reparable en un determinado modelo de coche o motor, ya que todos los fabricantes tienen valores diferentes. Si difiere de lo normal, necesitas un recambio.
También se puede comprobar la tensión en los contactos eléctricos del sensor, para lo cual es necesario desconectar el conector eléctrico de la fuente de alimentación del sensor y retirarlo del motor. Después de eso, el multímetro se cambia al modo de medición de tensión en milivoltios, su sonda positiva está conectada al contacto de señal, y la sonda negativa está conectada a la masa del sensor (el agujero a través del cual pasa el perno de montaje del motor).
La comprobación del sensor de detonación consiste en sujetar el sensor con las sondas conectadas en la palma de la mano, que luego debe golpearse ligeramente sobre alguna superficie. Al golpear, el multímetro debe detectar la aparición de tensión (normalmente es de unos 30-40 mV). El principio es sencillo: cuanto más fuerte es el impacto, mayor es la diferencia de potencial entre los electrodos. Dado que la tensión es pequeña, no todos los aparatos son capaces de medirla, por lo que es necesario asegurarse de que el aparato de medición que se tiene a mano está diseñado para este tipo de mediciones. La ausencia total de diferencia de potencial indica que el sensor de detonación está defectuoso.
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