Diagnostyka czujników indukcyjnych wału korbowego i wałka rozrządu

Udostępnij:

Czujnik indukcyjny położenia jest czujnikiem bez zasilania – jest stosowany w silnikach benzynowych i wysokoprężnych do pomiaru obrotów silnika oraz pozycji wału korbowego lub wałka rozrządu.

Czujnik składa się z magnesu trwałego otoczonego cewką (ilustracja 1). Ruch koła enkodera zniekształca pole magnetyczne i wytwarza napięcie prądu przemiennego  (ilustracje 4 i 5). Liczbę zębów czujnika wału korbowego można podzielić przez sześć; często jest ich 60, z czego dwa zęby są pominięte (ilustracje 2 i 3). Wgłębienie informuje moduł sterujący o dokładnym położeniu wału korbowego. Odległość pomiędzy wgłębieniami odpowiada jednemu obrotowi wału korbowego. Bez sygnału z czujnika wału korbowego większość silników samochodów osobowych nie uruchamia się.

Czujnik indukcyjny wału korbowego
Ilustracja 1: 1) Magnes trwały 2) Obudowa 3) Blok silnika 4) Rdzeń z miękkiego żelaza 5) Cewka czujnika 6) Koło enkodera ze znakiem odniesienia.  
Koło pasowe silnika
Ilustracja 2: Koło enkodera na kole pasowym silnika BMW (M40) Zdjęcie: Guenther
Koło zamachowe silnika
Ilustracja 3: Koło enkodera na kole zamachowym silnika Peugeot (DW10) Zdjęcie: Guenther 

Funkcja

Moduł sterujący ocenia tylko ujemną część napięcia AC. Punkt aktywacji wynosi -0,3 V na opadającej krawędzi, tzn. gdy napięcie sygnału zmienia się z zakresu dodatniego na ujemny (ilustracje 4 i 5). Na podstawie odstępu czasu pomiędzy punktami aktywacji moduł sterujący może rozpoznać wgłębienia i w ten sposób określić obroty silnika i pozycję wału korbowego. Ocena sygnału z czujnika wałka rozrządu umożliwia modułowi sterującemu ustalenie, czy dany cylinder jest w suwie sprężania, czy też w suwie wydechu.

Sygnał z czujnika indukcyjnego
Ilustracja 4: Sygnał z czujnika indukcyjnego wału korbowego (Nissan 2.2 diesel). Niebieskie strzałki wskazują na punkty aktywacji przy przecięciu zera przez napięcie sygnału. Źródło: Guenther
Sygnał z czujnika indukcyjnego
Ilustracja 5: Sygnał z czujnika indukcyjnego wałka rozrządu (Nissan 2.2 Diesel) Niebieskie strzałki wskazują punkty aktywacji przy przejściu zera przez napięcie sygnału. Źródło: Guenther

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. 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 wartości wału korbowego. Jeśli podczas uruchamiania wskazywane są obroty 0 1/min, można mieć pewność, że dany czujnik jest uszkodzony.

Aby wyizolować błąd, należy wykonać następujące pomiary

– Zmierzyć rezystancję cewki przy odłączonej wtyczce czujnika (wartość orientacyjna: 500–1500 Ω)* i sprawdzić, czy cewka nie jest zwarta do masy. Jeśli rezystancja nie odpowiada wartościom określonym przez producenta, należy wymienić czujnik. Niektórzy producenci wymagają procesu przyuczania przy użyciu testera po wymianie czujnika. 

– Za pomocą szczelinomierza lub miernika głębokości sprawdzić odległość między czujnikiem a kołem enkodera (wartość orientacyjna 0,8–1,2 mm)*. Jeśli odległość jest zbyt duża, napięcie sygnału jest zbyt niskie podczas rozruchu. Silnik uruchamia się tylko przy dużych obrotach rozrusznika. Jeśli odległość będzie zbyt mała, wystąpi ryzyko uszkodzenia czujnika przez zęby enkodera. W niektórych silnikach BMW (M41 i M51) odległość między czujnikiem a kołem przetwornika można regulować.

– Należy użyć woltomierza w zakresie AC do pomiaru napięcia sygnału czujnika na odnośnych stykach modułu sterującego. Podczas uruchamiania woltomierz powinien wskazywać napięcie jednego wolta. Jeśli napięcie sygnału jest zbyt niskie, odległość od koła enkodera jest zbyt duża lub magnes trwały w czujniku słabnie.    

Pomiar za pomocą oscyloskopu jest bardziej miarodajny. Wówczas na podstawie kształtu sygnału będzie można nie tylko ocenić poziom napięcia, ale również wykryć uszkodzenie koła enkodera lub odwrotną biegunowość przewodów. Koła enkodera mogą zostać uszkodzone podczas montażu koła zębatego lub wymiany paska zębatego.

Jeśli nie mierzysz żadnego napięcia na module sterującym, sprawdź przewody prowadzące do modułu sterującego pod kątem ciągłości, zwarcia między sobą i zwarcia doziemnego. Jeżeli konieczna jest naprawa przewodów między czujnikiem a modułem sterującym, należy zwrócić uwagę, aby nie zamienić tych dwóch przewodów. Jeśli te przewody zostaną zamienione, czujnik nadal będzie wysyłać sygnał. Sygnał jest odwrócony do góry nogami po zamianie przewodów (ilustracja 6). Moduł sterujący nie rozpoznaje prawidłowo położenia wału korbowego z powodu przesuniętych przekroczeń zera i często generuje błąd synchronizacji wału korbowego/wałka rozrządu. Silnik nie uruchomi się.

Sygnał z czujnika wału korbowego
Ilustracja 6: Sygnał z czujnika wału korbowego o odwróconej biegunowości. Nieprawidłowe połączenie jest sygnalizowane przez wznoszącą się linię w szczelinie odniesienia. Jeśli połączenie jest prawidłowe, widoczna byłaby tu opadająca linia (patrz ilustracja 4). Źródło: Guenther

Taki sam błąd jest generowany w przypadku uszkodzenia, które występowało częściej w ostatnich latach. Łańcuchy rozrządu ulegają rozciągnięciu z powodu zaniedbania konserwacji i problemów z jakością materiałów - tj. nieprawidłową częstotliwością wymiany oleju lub nieprawidłowym rodzajem oleju - w takim stopniu, że synchronizacja wału korbowego z wałkiem rozrządu nie jest już możliwa.

Ten błąd często występuje również w przypadku, gdy łańcuch rozrządu grzechocze. Błąd można potwierdzić za pomocą dwukanałowego oscyloskopu w celu wychwycenia sygnału z czujnika wału korbowego i czujnika wałka rozrządu (ilustracja 7). W trybie jałowym sygnały obu czujników są stale przesuwane względem siebie przez uderzający łańcuch rozrządu. Jest to ostatni sygnał ostrzegawczy przed zniszczeniem silnika.

Sygnał z czujnika wałka rozrządu i wału korbowego
Ilustracja 7: Sygnały z czujnika wałka rozrządu (niebieski) i czujnika wału korbowego (czerwony). Regulator wałka rozrządu można również sprawdzić w trybie 2-kanałowym. Źródło: Günther

Źródło: Artykuł sponsorowany (NGK)

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


Udostępnij:

Drukuj


aE