Diagnostyka czujników hallotronowych wału korbowego i wałka rozrządu

Udostępnij:

W ostatnich latach czujniki hallotronowe zastąpiły czujniki indukcyjne w silnikach samochodów osobowych, ponieważ nawet przy niskich obrotach silnika dostarczają one sygnał o przebiegu kwadratowym, który nie musi być już przetwarzany w module sterującym. W czasach systemów start-stop można osiągnąć szybszy rozruch silnika.

Budowa

Czujnik hallotronowy jest czujnikiem z zasilaniem i jest stosowany w silnikach benzynowych oraz wysokoprężnych do pomiaru obrotów silnika i położenia wału korbowego lub wałka rozrządu.  Czujnik hallotronowy składa się z elementu hallotronowego ze zintegrowanym magnesem trwałym i stalowym kołem enkodera (ilustracja 1) lub elementu hallotronowego z kołem magnetycznym enkodera trwałego (ilustracja 2).

Ilustracja 1: Czujnik wałka rozrządu (1) w silniku Peugeot DW10. 2) Koło enkodera 3) Koło z paskiem zębatym 4) Piasta.

 

Ilustracja 2: Czujnik wału korbowego silnika Peugeot DV 4 z namagnesowanym kołem enkodera. Koło enkodera nie może stykać się z magnesem. Strzałka wskazuje na otwór wyrównujący. Zdjęcie: Guenther 

Funkcja

Gdy zęby koła enkodera przechodzą przez czujnik, pole magnetyczne zostaje zniekształcone. Zmienia się napięcie elementu hallotronowego. Elektronika czujnika przełącza napięcie sygnału przesyłanego z modułu sterującego do czujnika (ilustracja 3) na masę. W impulsie zębów enkodera generowane jest napięcie o przebiegu prostokątnym, które można zmierzyć względem masy sygnału (ilustracje 4–6). Czujnik hallotronowy ma zatem trzy połączenia. Zasilanie jest dostarczane przez 2 styki o napięciu od 5 do 12 V DC. Trzeci styk sygnałowy S jest zasilany przez moduł sterujący napięciem od 5 do 12 V i jest taktowany do masy przez połączony czujnik.

Ilustracja 3: Obwód czujnika hallotronowego. Źródło: Guenther

 

Ilustracja 4: Sygnał czujnika wałka rozrządu z ilustracji 1. Napięcie sygnału waha się od 0,3 do 13,3 V. Źródło: Guenther

 

Ilustracja 5: Sygnał czujnika wałka rozrządu o napięciu sygnału 5 V (VW 1.6 TDI). Źródło: Guenther

 

Ilustracja 6: Sygnał czujnika wału korbowego z ilustracji 2 o napięciu sygnału 12 V. Źródło: Günther

Możliwe błędy

Większość silników nie uruchamia się po awarii czujnika wału korbowego lub wałka rozrządu. Jeśli czujnik wału korbowego ulegnie awarii podczas jazdy, silnik zostanie zatrzymany. Jeśli czujnik wałka rozrządu ulegnie awarii, silnik będzie nadal pracować, ale po wyłączeniu nie będzie można go uruchomić ponownie. Niektóre silniki, jak np. silniki Grupy VAG z zespołem dyszy-pompy, również uruchamiają się z uszkodzonym czujnikiem wałka rozrządu. Następnie moduł sterujący wprowadza TDC (górne martwe położenie) pierwszego cylindra na zasadzie próbnej i czeka na reakcję silnika. Gdy silnik uruchamia się, wykorzystuje czujnik wału korbowego do określenia pozycji pozostałych cylindrów. Jeśli silnik nie uruchomi się, spróbuje ponownie po jednym obrocie.

W przypadku wielu silników, jeśli czujnik wału korbowego ulegnie awarii, błąd nie jest zapisywany w pamięci usterek, ponieważ moduł sterujący zakłada, że silnik jest zatrzymany. Jeśli istnieje podejrzenie awarii czujnika wału korbowego, należy za pomocą testera wyświetlić na liście danych obroty silnika i obroty wałka rozrządu. Podczas rozruchu obroty silnika powinny być wyświetlane jako obroty rozrusznika w zakresie od 200 do 300 obr./min. Obroty z czujnika wałka rozrządu powinny być o połowę mniejsze od obrotów wału korbowego. Jeśli podczas uruchamiania wyświetlanych jest 0 obr./min, można mieć pewność, że dany czujnik jest uszkodzony. Aby wyizolować błąd, należy wykonać następujące pomiary:

– Za pomocą szczelinomierza lub miernika głębokości sprawdzić odległość między czujnikiem a kołem czujnika (wartość orientacyjna 1,0–1,2 mm)*. Jeśli odległość będzie zbyt mała, wystąpi ryzyko uszkodzenia czujnika przez zęby. W przypadku niektórych silników Peugeot (np. DW10) można regulować odległość między czujnikiem a kołem enkodera.

– Sprawdzić za pomocą woltomierza w zakresie DC na stykach czujnika (ilustracja 2: + i –) napięcie zasilania (wartość orientacyjna dla włączonego zapłonu: od 5 do 12 V)*. W przypadku braku zasilania należy sprawdzić przewody między czujnikiem a modułem sterującym pod kątem ciągłości, zwarcia do masy i zwarcia do siebie. W przypadku braku napięcia zasilania na odpowiednich stykach modułu sterującego pomimo nienaruszonych przewodów można założyć, że moduł sterujący musi zostać wymieniony lub naprawiony.

– Następnie podłączyć woltomierz do styku sygnału S i masy sygnału. Przy odłączonej wtyczce i włączonym zapłonie należy przyłożyć napięcie od 5 do 12 V*. Jeżeli wynik pomiaru wynosi 0 V, należy sprawdzić przewody sygnałowe pomiędzy czujnikiem a modułem sterującym pod kątem ciągłości, zwarcia do masy i zwarcia do siebie. Jeśli przewody sygnałowe są w porządku i nie można zmierzyć napięcia na wtyczce modułu sterującego, należy wymienić lub naprawić moduł sterujący. 

Jeśli wtyczka jest podłączona, napięcie sygnałowe może wynosić 5 V, 12 V lub 0 V, w zależności od koła enkodera. Przy obracaniu teraz wału korbowego napięcie wskazywane przez woltomierz musi się po pewnym czasie zmienić. W przypadku testowania czujnika wałka rozrządu z tylko jednym stykiem cylindra 1, może to wymagać 2 obrotów wału korbowego. Jeśli napięcie sygnału nie zmienia się, czujnik hallotronowy jest uszkodzony. Niektórzy producenci pojazdów wymagają procesu przyuczania po zainstalowaniu nowego czujnika.

Pomiar napięcia sygnału za pomocą oscyloskopu jest bardziej miarodajny. Można wtedy nie tylko ocenić poziom napięcia, ale także rozpoznać uszkodzenie koła enkodera na podstawie kształtu sygnału (ilustracje 4–6). Koła enkodera mogą zostać uszkodzone podczas montażu koła zębatego lub wymiany paska zębatego. Koła enkodera z magnesowaniem trwałym są szczególnie wrażliwe (ilustracja 2). Jeżeli koła enkodera zetkną się z magnesem trwałym, np. podczas „łowienia” upuszczonej śruby za pomocą drążka magnetycznego lub lampy ręcznej z magnesem trwałym, naprzemienne namagnesowanie koła enkodera ulegnie trwałemu uszkodzeniu. 

Moduł sterujący często generuje błąd synchronizacji wału korbowego/wałka rozrządu z powodu pojawienia się dodatkowego „znaku odniesienia”. Silnik nie uruchomi się. Namagnesowanie można również sprawdzić za pomocą karty magnetycznej (ilustracje 7 i 8).

Ilustracja 7: Dobre obrazy namagnesowanego koła enkodera: Po lewej znak odniesienia, po prawej namagnesowanie pomiędzy znakami odniesienia. Zdjęcie: Guenther

 

Ilustracja 8: Wzorzec błędów namagnesowanego koła enkodera: Lewa strona ze znakiem odniesienia jest w porządku. Z prawej strony u góry namagnesowanie jest uszkodzone. Koło enkodera musi zostać wymienione. Zdjęcie: Guenther

Taki sam błąd jest generowany w przypadku uszkodzenia, które występowało częściej w ostatnich latach. Łańcuchy rozrządu rozciągają się do tego stopnia, że synchronizacja wału korbowego z wałkiem rozrządu nie jest już możliwa. Często błąd ten można rozpoznać również po grzechotaniu łańcucha rozrządu. W celu potwierdzenia błędu można za pomocą dwukanałowego oscyloskopu zarejestrować sygnał z czujnika wału korbowego i czujnika wałka rozrządu (ilustracja 9). W trybie jałowym sygnały obu czujników są stale przesuwane względem siebie przez uderzający łańcuch rozrządu. Jest to ostatni sygnał ostrzegawczy przed zniszczeniem silnika.

Ilustracja 9: Sygnały z czujnika wałka rozrządu (niebieski) i czujnika wału korbowego (czerwony). Regulator wałka rozrządu można również sprawdzić w trybie 2-kanałowym. Źródło: Günther

* Przed podjęciem decyzji o naprawie należy sprawdzić wartości docelowe producenta pojazdu.

Źródło: NGK


Udostępnij:

Drukuj