Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Τοποθέτηση του αισθητήρα και του τροχού παλμού
- Το δόντι που λείπει στον τροχό παλμού
- Λειτουργία του αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου
- Μέτρηση σημάτων με τον παλμογράφο
Εισαγωγή:
Ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου (ονομάζεται επίσης αισθητήρας TDC ή αισθητήρας ταχύτητας κινητήρα) είναι συνήθως τοποθετημένος στο κάτω μέρος του μπλοκ κινητήρα κοντά στο σφόνδυλο. Όταν ο κινητήρας είναι σε λειτουργία, ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου άξονα διαβάζει τα δόντια του παλμικού τροχού ή τους μαγνήτες που κινούνται πέρα από το στοιχείο μέτρησης του αισθητήρα. Ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου παράγει μια αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο μεταξύ του αισθητήρα και του τροχού παλμού, μια αλλαγή στην τάση του σήματος (επαγωγική ή Hall). Η ταχύτητα με την οποία αυτοί οι παλμοί διαδέχονται ο ένας τον άλλον αποτελεί ένδειξη της ταχύτητας. Σε κάποιο σημείο λείπουν ένα ή δύο δόντια από τον τροχό παλμού. Το σήμα που προκύπτει είναι για τον κινητήρα συσκευή ελέγχου κινητήρα μια ένδειξη της θέσης στην οποία βρίσκονται τα έμβολα. Αυτό επιτρέπει στη διαχείριση του κινητήρα να καθορίσει, μεταξύ άλλων, το χρονισμό του ψεκασμού και το χρόνο ανάφλεξης. Η ταχύτητα του στροφαλοφόρου άξονα προσαρμόζεται επίσης στο ταχύμετρο αποστέλλονται στον πίνακα οργάνων.
Τοποθέτηση του αισθητήρα και του τροχού παλμού:
Ο παλμικός τροχός (ονομάζεται επίσης τροχός σκανδάλης, τροχός αναφοράς ή τροχός επαναφοράς) μπορεί να βρίσκεται σε διάφορα σημεία μέσα ή πάνω στον κινητήρα:
- εξωτερικά στην τροχαλία του στροφαλοφόρου: σε παλαιότερους κινητήρες βλέπουμε ότι η τροχαλία του στροφαλοφόρου, μέσω της οποίας κινείται ο ιμάντας V ή ο πολλαπλός ιμάντας, έχει δόντια. Δεν συναντάμε πλέον αυτό το σχήμα εξωτερικών παλμικών τροχών στους σύγχρονους κινητήρες.
- εσωτερικά μέσω γειωμένων δοντιών στον στροφαλοφόρο άξονα: ο τροχός παλμού βρίσκεται στον στροφαλοφόρο άξονα στο εσωτερικό της φλάντζας του στροφαλοφόρου και μπορεί να φανεί όταν αποσυναρμολογείται η λεκάνη λαδιού.
- εξωτερικά στην πίσω τσιμούχα του στροφαλοφόρου: ένας οδοντωτός δακτύλιος ή ένας μαγνητικός δακτύλιος είναι τοποθετημένος στο εξωτερικό του μπλοκ κινητήρα, ανάμεσα στο εξωτερικό της φλάντζας του στροφαλοφόρου και του σφονδύλου. Αυτό είναι προσβάσιμο όταν ο σφόνδυλος έχει αποσυναρμολογηθεί.
Ο αισθητήρας στροφαλοφόρου είναι στραμμένος προς τον τροχό παλμού. Στους σύγχρονους κινητήρες, ο αισθητήρας του στροφαλοφόρου άξονα βρίσκεται συχνά στο πλάι του κινητήρα κοντά στο σφόνδυλο. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τρεις διαφορετικές θέσεις εγκατάστασης του αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου και του παλμικού τροχού: δόντια στον στροφαλοφόρο άξονα στο εσωτερικό της φλάντζας και στο εξωτερικό της φλάντζας έναν μαγνητικό δακτύλιο και έναν οδοντωτό δακτύλιο.
Οι παραπάνω εικόνες δείχνουν παλμικούς τροχούς με αισθητήρες θέσης στροφαλοφόρου άξονα που χρησιμοποιούνται από τη VAG και τη BMW. Η έκδοση που χρησιμοποιείται συχνά από τη VAG αποτελείται από μια κασέτα στην οποία ο οδοντωτός παλμικός τροχός περιέχει επίσης το περίβλημα της τσιμούχας του στροφαλοφόρου άξονα. Ο μαγνητικός δακτύλιος BMW έχει ολισθήσει πάνω από τη φλάντζα του στροφαλοφόρου άξονα. Κατά την αντικατάσταση του σφόνδυλου, βεβαιωθείτε ότι αυτός ο μαγνητικός δακτύλιος δεν πέσει. Συμβαίνει συχνά ότι μετά την αντικατάσταση του συμπλέκτη συμπεριλαμβανομένου του σφονδύλου, ο κινητήρας δεν θέλει πλέον να ξεκινήσει επειδή δεν έχει τοποθετηθεί ξανά ο μαγνητικός δακτύλιος.
Το δόντι που λείπει στον τροχό παλμού:
Ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου μετρά τα δόντια στον τροχό αναφοράς, ο οποίος είναι τοποθετημένος στον στροφαλοφόρο άξονα. Ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου «μετράει» τα δόντια που περνούν και «παρατηρεί» ότι λείπει ένα δόντι σε κάθε περιστροφή. Με βάση αυτό το δόντι που λείπει, το σύστημα διαχείρισης του κινητήρα γνωρίζει σε ποια θέση βρίσκεται ο στροφαλοφόρος άξονας και επομένως και σε ποιο ύψος βρίσκεται το έμβολο στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης.
Το δόντι που λείπει βρίσκεται στο σημείο όπου το έμβολο του κυλίνδρου 1 βρίσκεται μεταξύ 90 και 120 μοιρών πριν από το TDC. Η ονομασία "αισθητήρας TDC" είναι επομένως λανθασμένη: ο αισθητήρας δεν μετρά το σημείο όταν το έμβολο βρίσκεται στο TDC, αλλά τη θέση στην οποία το έμβολο είναι έτοιμο να μετακινηθεί στο TDC.
Πολλοί κινητήρες είναι εξοπλισμένοι με τροχό παλμών 36-1 ή 60-2. Σε αυτό το παράδειγμα θα συζητήσουμε τον τροχό παλμών 36-1. Αυτός ο παλμικός τροχός έχει 36 δόντια, ένα από τα οποία έχει αλεσθεί. Με κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (360°), περνούν 36 (μείον τα λείπουν) δόντια. Αυτό σημαίνει ότι κάθε 10° ένα δόντι περνά από τον αισθητήρα.
Στην εικόνα βλέπουμε ότι το δόντι που λείπει είναι σχεδόν στην κορυφή. Σε αυτή τη θέση ο κινητήρας βρίσκεται στο TDC. Η φορά περιστροφής είναι δεξιόστροφα, επομένως 90° νωρίτερα το δόντι που έλειπε είχε περιστραφεί πέρα από τον αισθητήρα. Αυτή η θέση είναι το σημείο αναφοράς. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιστροφής 90°, το έμβολο του κυλίνδρου 1 έχει μετακινηθεί από το ODP στο TDC.
Τη στιγμή που το δόντι που έλειπε πέρασε τον αισθητήρα, ο αισθητήρας το μετέφρασε σε αλλαγή στο σήμα του στροφαλοφόρου άξονα και αυτό ήταν το σημείο αναγνώρισης (σημείο αναφοράς) για να ξεκινήσει ο ψεκασμός ή/και η ανάφλεξη λίγα δόντια αργότερα από το σύστημα διαχείρισης κινητήρα.
Όταν αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα ή το φορτίο στον κινητήρα, μιλάμε για "προένεση"Ή"προώθηση ανάφλεξης". Αυτό είναι δυνατό χρησιμοποιώντας το σημείο αναφοράς στις 90 ή 120° για TDC. Παράδειγμα σχετικά με το χρονισμό ανάφλεξης:
- Σε χαμηλές στροφές και χαμηλό φορτίο (1000 rpm στα 25 kPa) η προώθηση ανάφλεξης είναι 15 °. Αυτό αντιστοιχεί σε ενάμισι δόντια πριν το BDP?
- Σε αυξημένη ταχύτητα και αυξημένο φορτίο (3100 rpm στα 60 kPa), η προέλαση ανάφλεξης είναι περίπου 30 °. Αυτό αντιστοιχεί σε τρία δόντια πριν από το BDP.
Όταν, στην τελευταία περίπτωση, τρία δόντια πριν από το TDC πρέπει να αναφλεγούν, το σύστημα διαχείρισης κινητήρα έχει χρόνο να ενεργοποιήσει το πηνίο ανάφλεξης μεταξύ 9 δοντιών (90°) από το σημείο αναφοράς και τριών δοντιών (30°) από την επιθυμητή ανάφλεξη έτσι ώστε η ανάφλεξη να ξεκινήσει πριν το έμβολο φτάσει στο TDC.
Ένας αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου στέλνει ένα σήμα από το οποίο το σύστημα διαχείρισης κινητήρα μπορεί να συμπεράνει ότι το έμβολο του κυλίνδρου 1 βρίσκεται στη θέση 90° του 120° πριν από το BDP. Αυτό που δεν είναι γνωστό είναι εάν το έμβολο είναι απασχολημένο με τη διαδρομή συμπίεσης ή τη διαδρομή της εξάτμισης.
- Ένας κινητήρας με μόνο αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου είναι εξοπλισμένος με πηνίο ανάφλεξης DIS, στο οποίο όλα τα μπουζί παράγουν σπινθήρες με κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, με αποτέλεσμα έναν «σπατάλη σπινθήρα» κατά τη διάρκεια της διαδρομής της εξάτμισης.
- Απαιτείται ένας αισθητήρας εκκεντροφόρου για τον ατομικό έλεγχο των πηνίων και των μπεκ ψεκασμού. Με βάση τις πληροφορίες από τον αισθητήρα εκκεντροφόρου, το σύστημα διαχείρισης κινητήρα μπορεί να καθορίσει ότι ο κύλινδρος 1 είναι απασχολημένος με τη διαδρομή συμπίεσης και όχι με τη διαδρομή της εξάτμισης.
Με τον συνδυασμό του αισθητήρα στροφαλοφόρου και εκκεντροφόρου, επιτυγχάνεται η ταχύτητα και ο έλεγχος του συστήματος ψεκασμού και ανάφλεξης ανά κύλινδρο.
Λειτουργία του αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου:
Η κάτω αριστερή εικόνα δείχνει τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται όταν ένα δόντι του στροφαλοφόρου άξονα κινείται πέρα από τον μαγνήτη του αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου. Το σήμα του στροφαλοφόρου άξονα φαίνεται στην κάτω δεξιά εικόνα. Για κάθε δόντι που λείπει στον στροφαλοφόρο άξονα, μπορεί να φανεί μια αυξημένη απόσταση πλάτους και ένα αυξημένο πλάτος του σήματος. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα αναγνωρίζει το αυξημένο πλάτος στο σήμα ως σημείο αναφοράς, στο οποίο το έμβολο βρίσκεται στις 90° ή 120° πριν από το TDC.
Ηλεκτρικά διαγράμματα αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου:
Για να μετρήσουμε τον αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου, συμβουλευόμαστε πρώτα το ηλεκτρικά διαγράμματα. Τα παρακάτω διαγράμματα είναι του αισθητήρα του ίδιου κινητήρα (VW Golf VI).
- Στο διάγραμμα VAG ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου έχει τον κωδικό εξαρτήματος G28 και στα δεδομένα HGS B56).
- Τα διαγράμματα VAG έχουν τον κωδικό T60 στην ECU με τον αριθμό pin του βύσματος πίσω του (T60/25) και τα δεδομένα HGS το γράμμα B (B25). Σε άλλο σημείο του διαγράμματος αναφέρεται ότι ο συνδετήρας Β είναι ο σύνδεσμος 60 ακίδων στην ECU).
Μια τάση τροφοδοσίας 25 βολτ αποστέλλεται από τον πείρο 5 της ECU στον αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου άξονα, στον αισθητήρα πίεσης καυσίμου, στη βαλβίδα EGR, στη βαλβίδα πεταλούδας και στον αισθητήρα θέσης ρύθμισης του στροβίλου. Δεν απεικονίζονται όλα τα εξαρτήματα παραπάνω. Ο ακροδέκτης 25 είναι επομένως για το τροφοδοτικό. Πείρος 53 για γείωση (βλέπεται στο διάγραμμα δεδομένων HGS) και πείρος 52 για το σήμα από τον αισθητήρα θέσης στροφαλοφόρου. Μπορούμε να μετρήσουμε απευθείας στον ακροδέκτη 52 στην υποδοχή ECU ή να συνδέσουμε έναν κιβώτιο ξεμπλοκαρίσματος για να μπορείτε να μετράτε με ασφάλεια και ευκρίνεια στη σύνδεση 52 του κουτιού διακοπής.
Μέτρηση σημάτων με τον παλμογράφο:
Το σήμα του στροφαλοφόρου μπορεί να εμφανιστεί με μέτρηση δύο καναλιών σε σχέση με το σήμα του εκκεντροφόρου. Αυτά τα σήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσδιοριστεί εάν ο χρονισμός της κατανομής είναι ακόμα εντάξει ή εάν, για παράδειγμα, το σήμα του εκκεντροφόρου υστερεί σε σχέση με το σήμα του στροφαλοφόρου λόγω μιας τεντωμένης αλυσίδας χρονισμού. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια μέτρηση ενός σήματος στροφαλοφόρου (κανάλι Α, μπλε) έναντι σήματος εκκεντροφόρου (κανάλι Β, κόκκινο).
Μπορούμε να αναγνωρίσουμε τα ακόλουθα σημεία στα σήματα από τους αισθητήρες στροφαλοφόρου και εκκεντροφόρου:
- Κάθε περιστροφή εκκεντροφόρου (σημεία αναγνώρισης: τα δύο στενά μπλοκ) έχουν περάσει τέσσερα δόντια που λείπουν από τον στροφαλοφόρο άξονα.
- Ο στροφαλοφόρος άξονας γυρίζει δύο περιστροφές καθώς ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται μία (αναλογία 2:1), που σημαίνει ότι κάθε μισή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα ένα δόντι που λείπει περιστρέφεται πέρα από τον αισθητήρα.
Ο κινητήρας σε αυτό το παράδειγμα (VW Golf VI) είναι εξοπλισμένος με έναν οδοντωτό παλμικό τροχό με ένα δόντι που λείπει κάθε 180 μοίρες (μισή περιστροφή). Αυτός ο τροχός παλμού φαίνεται στην εικόνα της ενότητας «Τοποθέτηση του αισθητήρα και του τροχού παλμού». Αν κοιτάξετε προσεκτικά, μπορείτε να εντοπίσετε τα δόντια που λείπουν σε αυτήν την εικόνα. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα, αυξάνεται και η συχνότητα του σήματος. Οι παλμοί στη συνέχεια γίνονται πιο κοντά μεταξύ τους. Το πλάτος (το ύψος της τάσης) παραμένει το ίδιο. Μια μέτρηση στον ίδιο κινητήρα με αυξημένη ταχύτητα φαίνεται στην παρακάτω εικόνα εμβέλειας:
Εάν υπάρχουν υποψίες για προβλήματα χρονισμού, τα σημεία αναφοράς στο σήμα του στρόφαλου και του εκκεντροφόρου μπορούν να συγκριθούν με ένα δείγμα δείγματος ή με άλλο κινητήρα χωρίς προβλήματα.
Σημειώνοντας δύο σημεία, η διαφορά στον αριθμό των δοντιών στο μετρούμενο σήμα μπορεί να συγκριθεί με το σήμα δείγματος. Εάν το σήμα του στροφαλοφόρου είναι μπροστά από το σήμα του εκκεντροφόρου στο μετρούμενο σήμα (το σημείο αναφοράς του στροφαλοφόρου άξονα μετατοπίζεται προς τα αριστερά), η αλυσίδα χρονισμού μπορεί να έχει τεντωθεί.
Το παραπάνω σήμα στροφαλοφόρου άξονα προέρχεται από έναν αισθητήρα χωλ. Υπάρχει επίσης δυνατότητα για μοτοσικλέτα του εξοπλισμένο με επαγωγικό αισθητήρα. Ένα παράδειγμα αυτού μπορεί να φανεί στην παρακάτω μέτρηση. Με έναν επαγωγικό αισθητήρα, όχι μόνο αυξάνεται η συχνότητα με αυξημένη ταχύτητα (οι παλμοί πλησιάζουν μεταξύ τους), αλλά αυξάνεται και το πλάτος. Η συχνότητα είναι σημαντική για την ECU για τον προσδιορισμό της ταχύτητας. Το δόντι που λείπει είναι επίσης καθαρά ορατό σε αυτό το σήμα. Η κίτρινη γραμμή (που προέρχεται από τον αισθητήρα εκκεντροφόρου) μεταδίδει έναν παλμό μετά από κάθε δεύτερο σήμα στροφαλοφόρου. Αυτά τα σήματα μπορούν επίσης να συγκριθούν μεταξύ τους.
Ένα σημείο αναφοράς μπορεί επίσης να επιλεγεί για το επαγωγικό σήμα στροφαλοφόρου άξονα, π.χ.
- το σήμα του εκκεντροφόρου πέφτει στα 0 βολτ.
- Αυτό συμβαίνει δύο δόντια (στροφαλοφόρος άξονας) μετά το δόντι που λείπει.
Με ένα παράδειγμα σήματος, ελέγχει κανείς αν υπάρχουν και δύο δόντια μεταξύ τους. Εάν υπάρχουν τρία δόντια ενδιάμεσα, υπάρχει και πάλι μια ανωμαλία.
Πιθανά σφάλματα στο σήμα του αισθητήρα στροφαλοφόρου άξονα:
Ο αισθητήρας στροφαλοφόρου μπορεί να είναι ελαττωματικός και να μην εκπέμπει σήμα. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα δεν λαμβάνει σήμα στροφών κινητήρα, πράγμα που σημαίνει ότι ο κινητήρας δεν θα ξεκινήσει κατά την εκκίνηση. Το σήμα του εκκεντροφόρου μπορεί να ληφθεί και ο κινητήρας -μετά την επανεκκίνηση για μεγάλο χρονικό διάστημα- μπορεί να λειτουργεί μόνο με το σήμα του εκκεντροφόρου.
Εάν ο τροχός παλμού είναι κατεστραμμένος, το σύστημα διαχείρισης κινητήρα ενδέχεται να αναγνωρίσει εσφαλμένα τη ζημιά ως λείπει δόντι. Η ζημιά προκαλεί απόκλιση στο πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης που παρέχεται από τον αισθητήρα στροφαλοφόρου. Βλέπουμε ένα παράδειγμα στις παρακάτω εικόνες.
Στην εικόνα εμβέλειας βλέπουμε τη χαρακτηριστική πορεία του δοντιού που λείπει δύο φορές (αριστερά σε σχέση με τον παλμό του εκκεντροφόρου). Στα δεξιά του παλμού του εκκεντροφόρου βλέπουμε μια διαταραχή στην εικόνα. Η διαχείριση του κινητήρα διαβάζει τη διαταραχή και επομένως μπορεί να κάνει έγχυση και ανάφλεξη τη λάθος στιγμή. Όταν το MMS συγκρίνει το σήμα του στροφαλοφόρου με το σήμα του εκκεντροφόρου, μπορεί να αναγνωριστεί ένα σφάλμα και να αποθηκευτεί ένας κωδικός DTC (κωδικός σφάλματος) σε σχέση με το σήμα του στροφαλοφόρου. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου μπορεί να έχει αντικατασταθεί εσφαλμένα.
Το κατεστραμμένο δόντι στον παλμικό τροχό μπορεί να προκλήθηκε από εργασίες στον κινητήρα, κατά τις οποίες επιχειρήθηκε να μπλοκάρει ο στροφαλοφόρος άξονας ανάμεσα στα δόντια του παλμικού τροχού με ένα κατσαβίδι, αντί του δακτυλίου εκκίνησης στο σφόνδυλο.
