Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Umiejscowienie czujnika i koła impulsowego
- Brakujący ząb w kole pulsacyjnym
- Działanie czujnika położenia wału korbowego
- Pomiar sygnałów za pomocą oscyloskopu
Przedmowa:
Czujnik położenia wału korbowego (zwany także czujnikiem TDC lub czujnikiem prędkości obrotowej silnika) jest zwykle montowany na spodzie bloku silnika, w pobliżu koła zamachowego. Gdy silnik pracuje, czujnik położenia wału korbowego odczytuje zęby koła impulsowego lub magnesy, które przemieszczają się obok elementu pomiarowego czujnika. Czujnik położenia wału korbowego powoduje zmianę pola magnetycznego pomiędzy czujnikiem a kołem impulsowym, zmianę napięcia sygnału (indukcyjnego lub Halla). Szybkość, z jaką te impulsy następują po sobie, jest wskaźnikiem prędkości. W pewnym momencie w kole pulsacyjnym brakuje jednego lub dwóch zębów. Wynikowy sygnał dotyczy silnika urządzenie sterujące silnikiem wskazanie położenia, w którym znajdują się tłoki. Umożliwia to sterownikowi silnika określenie między innymi czasu wtrysku i zapłonu. Prędkość wału korbowego jest również dostosowana do tachometr przesłane do zestawu wskaźników.
Umiejscowienie czujnika i koła impulsowego:
Koło impulsowe (zwane także kołem wyzwalającym, kołem odniesienia lub kołem reluktora) może być umieszczone w różnych miejscach silnika lub na nim:
- zewnętrznie na kole pasowym wału korbowego: w starszych silnikach widzimy, że koło pasowe wału korbowego, przez które napędzany jest pasek klinowy lub pasek wielopasmowy, ma zęby. W nowoczesnych silnikach nie spotykamy już tego kształtu zewnętrznych kół impulsowych;
- wewnętrznie za pomocą szlifowanych zębów na wale korbowym: koło impulsowe znajduje się na wale korbowym po wewnętrznej stronie kołnierza wału korbowego i można je zobaczyć po zdemontowaniu miski olejowej;
- zewnętrznie na tylnym uszczelnieniu wału korbowego: pierścień zębaty lub pierścień magnetyczny jest montowany na zewnątrz bloku silnika, pomiędzy zewnętrzną stroną kołnierza wału korbowego a kołem zamachowym. Jest to dostępne po zdemontowaniu koła zamachowego.
Czujnik wału korbowego jest skierowany w stronę koła impulsowego. W nowoczesnych silnikach czujnik wału korbowego często znajduje się z boku silnika, w pobliżu koła zamachowego. Poniższe zdjęcia przedstawiają trzy różne miejsca montażu czujnika położenia wału korbowego i koła impulsowego: zęby na wale korbowym po wewnętrznej stronie kołnierza oraz pierścień magnetyczny i pierścień zębaty na zewnątrz kołnierza.
Powyższe zdjęcia przedstawiają koła impulsowe z czujnikami położenia wału korbowego stosowane przez VAG i BMW. Wersja często stosowana w VAG składa się z kasety, w której koło zębate impulsowe zawiera również obudowę uszczelnienia wału korbowego. Pierścień magnetyczny BMW został nałożony na kołnierz wału korbowego. Podczas wymiany koła zamachowego należy zwrócić uwagę, aby pierścień magnetyczny nie wypadł. Często zdarza się, że po wymianie sprzęgła łącznie z kołem zamachowym silnik nie chce już odpalić ze względu na nie założony pierścień magnetyczny.
Brakujący ząb w kole pulsacyjnym:
Czujnik położenia wału korbowego mierzy zęby koła referencyjnego zamontowanego na wale korbowym. Czujnik położenia wału korbowego „zlicza” mijające go zęby i „zauważa”, że przy każdym obrocie brakuje jednego zęba. Na podstawie tego brakującego zęba układ sterujący silnikiem wie, w jakim położeniu znajduje się wał korbowy, a co za tym idzie, na jakiej wysokości znajduje się tłok w cylindrze podczas suwu sprężania.
Brakujący ząb znajduje się w miejscu, w którym tłok pierwszego cylindra znajduje się pomiędzy 1 a 90 stopni przed GMP. Nazwa „czujnik GMP” jest zatem błędna: czujnik nie mierzy momentu, w którym tłok znajduje się w GMP, ale położenie, w którym tłok jest gotowy do przejścia do GMP.
Wiele silników jest wyposażonych w koło impulsowe 36-1 lub 60-2. W tym przykładzie omówimy koło impulsowe 36-1. To koło pulsacyjne ma 36 zębów, z których jeden został wyszlifowany. Przy każdym obrocie wału korbowego (360°) mija 36 (minus brakujące) zębów. Oznacza to, że co 10° jeden ząb przechodzi obok czujnika.
Na zdjęciu widzimy, że brakujący ząb jest już prawie u góry. W tym położeniu silnik znajduje się w GMP. Kierunek obrotu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, zatem 90° wcześniej brakujący ząb obrócił się obok czujnika. Ta pozycja jest punktem odniesienia. Podczas tego obrotu o 90° tłok cylindra 1 przesunął się z ODP do GMP.
W momencie, gdy brakujący ząb minął czujnik, czujnik przełożył to na zmianę sygnału wału korbowego i był to punkt rozpoznania (punkt odniesienia) dla układu sterującego pracą silnika, aby rozpocząć wtrysk i/lub zapłon kilka zębów później.
Gdy wzrasta prędkość obrotowa silnika lub obciążenie silnika, mówimy o „przedwstrzyknięcie"Lub"wyprzedzenie zapłonu„. Jest to możliwe przy zastosowaniu punktu odniesienia wynoszącego 90 lub 120° dla GMP. Przykład dotyczący czasu zapłonu:
- Przy niskich obrotach i niskim obciążeniu (1000 obr/min przy 25 kPa) wyprzedzenie zapłonu jest 15 °. To odpowiada półtora zęba przed BDP;
- Przy zwiększonej prędkości i zwiększonym obciążeniu (3100 obr./min przy 60 kPa) wyprzedzenie zapłonu jest w przybliżeniu 30 °. To odpowiada trzy zęby przed BDP.
Gdy w tej drugiej sytuacji konieczne jest zapalenie trzech zębów przed GMP, układ sterujący silnikiem ma czas na włączenie cewki zapłonowej w odległości od 9 zębów (90°) od punktu odniesienia do trzech zębów (30°) od żądanego zapłonu tak, aby zapłon został zainicjowany zanim tłok osiągnie GMP.
Czujnik położenia wału korbowego wysyła sygnał, z którego układ sterujący pracą silnika może wywnioskować, że tłok pierwszego cylindra znajduje się w położeniu 1° lub 120° przed BDP. Nie wiadomo, czy tłok jest zajęty suwem sprężania, czy suwem wydechu.
- Silnik wyposażony wyłącznie w czujnik położenia wału korbowego jest wyposażony w cewkę zapłonową DIS, w której wszystkie świece zapłonowe wytwarzają iskry przy każdym obrocie wału korbowego, co skutkuje „iskrą marnowaną” podczas suwu wydechu;
- Do indywidualnego sterowania cewkami pinów i wtryskiwaczami wymagany jest czujnik wałka rozrządu. Na podstawie informacji z czujnika wałka rozrządu układ sterujący silnikiem może ustalić, że cylinder 1 jest zajęty suwem sprężania, a nie suwem wydechu.
Dzięki połączeniu czujnika wału korbowego i wałka rozrządu osiągana jest prędkość i kontrola układu wtrysku i zapłonu na cylinder.
Działanie czujnika położenia wału korbowego:
Obraz na dole po lewej stronie przedstawia linie pola magnetycznego powstające, gdy ząb wału korbowego przesuwa się obok magnesu czujnika położenia wału korbowego. Sygnał wału korbowego można zobaczyć na obrazku w prawym dolnym rogu. Dla każdego brakującego zęba na wale korbowym widać zwiększoną odległość szerokości i zwiększoną amplitudę sygnału. System zarządzania silnikiem rozpoznaje zwiększoną szerokość sygnału jako punkt odniesienia, w którym tłok znajduje się pod kątem 90° lub 120° przed GMP.
Schematy elektryczne czujnika położenia wału korbowego:
Aby zmierzyć czujnik położenia wału korbowego, najpierw skonsultuj się z schematy elektryczne. Poniższe schematy dotyczą czujnika w tym samym silniku (VW Golf VI).
- Na schemacie VAG czujnik położenia wału korbowego ma kod elementu G28, a w HGS dane B56);
- Schematy VAG mają kod T60 na ECU z numerem pinu wtyczki za nim (T60/25), a dane HGS literą B (B25). W innym miejscu schematu wskazano, że złącze B jest 60-pinowym złączem w ECU).
Napięcie zasilania 25 V jest wysyłane z styku 5 ECU do czujnika położenia wału korbowego, czujnika ciśnienia paliwa, zaworu EGR, przepustnicy i czujnika położenia regulacji turbosprężarki. Nie wszystkie elementy zostały pokazane powyżej. Pin 25 odpowiada zatem za zasilanie. Pin 53 dla masy (widoczny na schemacie danych HGS) i pin 52 dla sygnału z czujnika położenia wału korbowego. Pomiar możemy wykonać bezpośrednio na pinie 52 złącza ECU lub taki podłączyć pudełko ucieczki aby móc bezpiecznie i wyraźnie mierzyć w połączeniu 52 skrzynki zaciskowej.
Pomiar sygnałów za pomocą oscyloskopu:
Sygnał wału korbowego można wyświetlić za pomocą pomiaru dwukanałowego w stosunku do sygnału wałka rozrządu. Sygnały te można wykorzystać do ustalenia, czy synchronizacja rozrządu jest nadal prawidłowa, czy też, na przykład, sygnał wałka rozrządu nie jest opóźniony w stosunku do sygnału wału korbowego z powodu rozciągniętego łańcucha rozrządu. Poniższy obrazek przedstawia pomiar sygnału wału korbowego (kanał A, niebieski) w porównaniu z sygnałem wałka rozrządu (kanał B, czerwony).
W sygnałach z czujników wału korbowego i wałka rozrządu możemy rozpoznać następujące punkty:
- Przy każdym obrocie wałka rozrządu (punkty identyfikacyjne: dwa wąskie bloki) minęły cztery brakujące zęby wału korbowego;
- Wał korbowy wykonuje dwa obroty, podczas gdy wałek rozrządu wykonuje jeden obrót (przełożenie 2:1), co oznacza, że co pół obrotu wału korbowego jeden brakujący ząb obraca się obok czujnika.
Silnik w tym przykładzie (VW Golf VI) wyposażony jest w zębate koło pulsacyjne z brakującym zębem co 180 stopni (pół obrotu). To koło impulsowe pokazano na obrazku w sekcji „Umiejscowienie czujnika i koła impulsowego”. Jeśli przyjrzysz się uważnie, zauważysz brakujące zęby na tym zdjęciu. Wraz ze wzrostem prędkości silnika wzrasta również częstotliwość sygnału. Następnie impulsy zbliżają się do siebie. Amplituda (wysokość napięcia) pozostaje taka sama. Pomiar na tym samym silniku przy zwiększonej prędkości można zobaczyć na obrazku oscyloskopu poniżej:
W przypadku podejrzenia problemów z rozrządem punkty odniesienia w sygnale korby i wałka rozrządu można bez problemu porównać z sygnałem próbnym lub z innym silnikiem.
Zaznaczając dwa punkty, można porównać różnicę w liczbie zębów w sygnale mierzonym z sygnałem próbnym. Jeżeli w mierzonym sygnale sygnał wału korbowego wyprzedza sygnał wałka rozrządu (punkt odniesienia wału korbowego przesunie się w lewo), łańcuch rozrządu mógł być rozciągnięty.
Powyższy sygnał wału korbowego pochodzi z czujnika Halla. Możliwy jest również motocykl i legalnie. wyposażony w czujnik indukcyjny. Przykład tego można zobaczyć na poniższym pomiarze. W przypadku czujnika indukcyjnego nie tylko częstotliwość wzrasta wraz ze wzrostem prędkości (impulsy zbliżają się do siebie), ale także zwiększa się amplituda. Częstotliwość jest ważna dla ECU w celu określenia prędkości. W sygnale tym wyraźnie widać także brakujący ząb. Żółta linia (wychodząca z czujnika wałka rozrządu) przekazuje impuls po co drugim sygnale wału korbowego. Sygnały te można także porównywać ze sobą.
Można także wybrać punkt odniesienia dla indukcyjnego sygnału wału korbowego, np.:
- sygnał wałka rozrządu spada do 0 woltów;
- dzieje się to dwa zęby (wału korbowego) po brakującym zębie.
Za pomocą przykładowego sygnału sprawdza się, czy pomiędzy nimi znajdują się także dwa zęby. Jeśli pomiędzy nimi znajdują się trzy zęby, ponownie pojawia się nieprawidłowość.
Możliwe błędy w sygnale czujnika wału korbowego:
Czujnik wału korbowego może być uszkodzony i nie emitować sygnału. System zarządzania silnikiem nie otrzymuje sygnału prędkości obrotowej silnika, co oznacza, że silnik nie uruchomi się podczas uruchamiania. Sygnał wałka rozrządu może zostać odebrany i silnik – po dłuższym uruchomieniu – może pracować na samym sygnale wałka rozrządu.
Jeżeli koło impulsowe jest uszkodzone, układ sterujący silnikiem może błędnie rozpoznać uszkodzenie jako brakujący ząb. Uszkodzenie powoduje odchylenie amplitudy napięcia przemiennego dostarczanego przez czujnik wału korbowego. Przykład widzimy na poniższych zdjęciach.
Na obrazie z lunety dwukrotnie widzimy charakterystyczny przebieg brakującego zęba (po lewej stronie względem impulsu wałka rozrządu). Na prawo od impulsu wałka rozrządu widzimy zaburzenie obrazu. Układ kierowniczy silnika odczytuje zakłócenie i dlatego może wtryskiwać i zapalać w niewłaściwym momencie. Kiedy MMS porównuje sygnał wału korbowego z sygnałem wałka rozrządu, można rozpoznać błąd i zapisać kod DTC (kod błędu) w odniesieniu do sygnału wału korbowego. W takim przypadku czujnik położenia wału korbowego może zostać nieprawidłowo wymieniony.
Uszkodzenie zęba na kole impulsowym mogło być spowodowane pracami przy silniku, podczas których próbowano zablokować wał korbowy między zębami koła pulsacyjnego za pomocą śrubokręta zamiast pierścienia rozrusznika na kole zamachowym.
