Technika

Silnik pracuje nierównomiernie? Sprawdź czujnik położenia wału korbowego

Silnik samochodowy jest duży, ciężki i wykonany z bardzo wytrzymałych materiałów. Jednak awaria miniaturowego podzespołu może utrudnić jego pracę, albo w ogóle go zatrzymać. Dziś sprawdzimy, jak działa czujnik położenia wału korbowego. A to nie wszystko. Bo przyjrzymy się również, jak czujnik położenia wału korbowego jest zbudowany, jakie są objawy jego awarii i jakie są koszty jego wymiany.

czujnik wału.jpg

Od prawie 20 lat silniki benzynowe i wysokoprężne są sterowane przez komputer. Jednostka elektroniczna ustala dawki paliwa, jakie mają zostać wtryśnięte do komór spalania, aby zapewnić optymalne warunki pracy dla silnika. Poza tym zmniejsza albo zwiększa ciśnienie doładowania.

Dba też o to, aby silnik nie emitował wielu szkodliwych substancji w spalinach, dlatego ustala moment, w którym można dopełnić komory spalania spalinami, cofniętymi przez EGR z układu wylotowego. Komputer stwarza również właściwe warunki pracy dla katalizatora, żeby jego warstwa katalityczna mogła neutralizować wszelakie paskudztwa ze spalin. A kiedy nasz filtr cząstek stałych DPF/FAP robi się w środku czarny jak diabeł, komputer dotryskuje paliwo, żeby wypalić sadzę.

Ale skąd komputer wie, że akurat teraz trzeba dotrysnąć paliwa, że akurat teraz trzeba zwiększyć ciśnienie turbodoładowania, albo cofnąć nieco spalin do komór spalania? Wie, bo analizuje sygnały z czujników i na ich podstawie dobiera sobie odpowiedni plan działania, zapisany w elektronicznej mapie. W pracy wspomagają go dziesiątki czujników, które pełnią rolę wiernych informatorów.

Jednym z najważniejszych czujników, umożliwiających właściwą pracę jednostki napędowej i komputera sterującego, jest czujnik położenia wału korbowego.

Czujnik położenia wału korbowego – jaką pełni rolę? Jak jest zbudowany? 

Zadaniem czujnika położenia wału korbowego jest informowanie komputera sterującego pracą silnika o tym, jakie jest chwilowe położenie wału korbowego oraz jaka jest jego prędkość obrotowa. Na podstawie tych danych (a także szeregu innych, zebranych z innych czujników, np. położenia wałków rozrządu) komputer sterujący pracą silnika może ustalić odpowiedni moment wtrysku dawki paliwa i kąt wyprzedzenia zapłonu (kąt jaki osiąga wał korbowy, zanim na świecy zapłonowej pojawi się iskra i zanim tłok osiągnie górne martwe położenie). Położenie wału wyznaczane jest z bardzo dużą dokładnością – mniejszą niż pół stopnia. 

W nowoczesnych, bardziej skomplikowanych jednostkach, niezbędne jest również sterowanie systemem zmiennych faz rozrządu – i tu również potrzebne są precyzyjne wskazania położenia walu.

We współczesnych silnikach kładzie się ogromny nacisk na ekologię i zmniejszenie ilości toksycznych składników spalin. Tu również są niezbędne wskazania położenia wału, pozwalające między innymi na precyzyjne sterowanie pracą układu recyrkulacji spalin EGR, mającego za zadanie zmniejszenie emisji toksycznych tlenków azotu.

Jak wygląda czujnik położenia wału korbowego? To małe urządzenie, mierzące kilka centymetrów długości. W przypadku czujnika indukcyjnego, obudowa wykonana jest z tworzywa sztucznego. Urządzenie posiada sondę pomiarową (najczęściej w postaci walca), otwór dla śruby mocującej, przewód elektryczny oraz wtyczkę. Może mieć też gniazdo dla wtyczki w swojej obudowie – wszystko zależy od producenta.

Warto pamiętać, że samochodzie może znajdować się kilka czujników położenia, które mogą wyglądać i działać tak samo albo podobnie, jak czujnik położenia wału korbowego. Są one stosowane na przykład w automatycznych skrzyniach biegów, w układzie klimatyzacji, a także w tak prostych układach, jak elektrycznie podnoszone szyby.

Gdzie montuje się czujnik położenia walu korbowego?

  • Przy kole zamachowym silnika
  • Przy kole pasowym wału korbowego

Na kole zamachowym silnika albo na kole pasowym walu korbowego musi zostać zamontowana odpowiednia tarcza pomiarowa. Współpraca pomiędzy tarczą a czujnikiem musi być idealna. Stosuje się trzy rodzaje tarcz – i do każdej z nich odpowiedni rodzaj czujnika położenia wału korbowego.

Jakie są rodzaje tarcz pomiarowych? To:

  • Tarcza z wyciętymi szczelinami
  • Tarcza zębata, w której każdy ząb oznacza określone położenie wału korbowego
  • Tarcza z zamontowanymi magnesami trwałymi

Tarcze pomiarowe zwane są również kołami sygnałowymi.

Obecnie producenci samochodów osobowych stosują trzy rodzaje czujników położenia wału korbowego:

  • Indukcyjne
  • Hallotronowe
  • Inteligentne

Jak działają czujniki położenia wału korbowego w praktyce? Jak już wspomnieliśmy wcześniej, wszystko zależy od doboru czujnika i tarczy.

Ogólnie zasadę działania czujnika położenia wału korbowego można streścić w następujący sposób: czujnik wysyła impuls elektryczny do sterownika silnika, kiedy zbliża się do niego określony obiekt ruchomy. Tym obiektem może być element ferromagnetyczny na tarczy z wyciętymi szczelinami (po prostu część metalowa tarczy, zbliżająca się do czujnika), ząbek na tarczy zębatej, albo magnes trwały.

Spójrzmy na działanie czujnika indukcyjnego i tarczy pomiarowej z wyciętymi szczelinami.

Czujnik do pomiarów wykorzystuje zmieniające się pole magnetyczne. Kiedy w osi czujnika pojawia się szczelina, nie ma żadnego działania z jego strony. Kiedy pojawia się element ferromagnetyczny (metalowa część tarczy pomiarowej) zmienia się pole magnetyczne. W cewce czujnika powstaje odpowiednie napięcie. Na podstawie jego zmian, sterownik silnika odczytuje położenie wału korbowego.

Czujniki hallotronowe wykorzystują pomiar napięcia w elektrodach.

Czujniki inteligentne z kolei nie ograniczają się tylko do wysyłania impulsów, informujących o zbliżaniu się do nich określonych obiektów. Przesyłają one bardziej rozbudowane sygnały. Impulsy mają różną częstotliwość, a dzięki temu informacje przekazywane przez nie są bardziej precyzyjne.

Tyle teorii. Teraz przejdźmy do praktyki. Kierowca w ogóle może nie wiedzieć o takim wynalazku, jak czujnik położenia wału korbowego. Ale w przypadku awarii czujnik bardzo brutalnie przypomni o swoim istnieniu. A raczej o tym, że właśnie zakończył swoją pracę i żąda zastosowania zmiennika.

Awaria czujnika położenia wału korbowego – jakie są objawy? Jak dokonać naprawy?

Jakie są objawy awarii czujnika położenia wału korbowego?

  • Gaśnięcie zazwyczaj ciepłego silnika
  • Nierównomierna praca silnika
  • Problem z uruchomieniem albo całkowita niemożność uruchomienia silnika
  • Zapalenie się kontrolki check engine i wprowadzenie silnika w stan awaryjny (obniżenie osiągów jednostki napędowej, podwyższone zużycie paliwa)
  • Problemy z pracą układu recyrkulacji spalin EGR

Powodów awarii czujnika położenia wału korbowego jest wiele. Czujnik, jak każdy intensywnie użytkowany element, po prostu się zużywa. Do tego dochodzą jeszcze uszkodzenia mechaniczne oraz elektryczne samego czujnika, albo jego przewodów. Spójrzmy na najczęstsze powody uszkodzenia czujnika:

  • Zwarcia wewnętrzne wewnątrz czujnika
  • Awaria mechaniczna tarczy pomiarowej z którą czujnik współpracuje (np. wyłamanie zębów)
  • Uszkodzenie przewodów elektrycznych, wtyczki albo gniazdka – przerwania izolacji, zwarcia, całkowite przerwanie przewodów
  • Zanieczyszczenia głowicy czujnika, co zakłóca pole magnetyczne i uniemożliwia dokonywanie odpowiednich pomiarów
  • Korozja wtyczki lub gniazdka
  • Zaśniedzenie elementów łączących, przekazujących impulsy elektryczne do komputera sterującego pracą silnika

W przypadku zabrudzenia głowicy czujnika, wystarczy jego oczyszczenie. W przypadku przerwania przewodów albo zaśniedzenia elementów, można spróbować dokonać naprawy. Możliwe jest na przykład zastosowanie sprayu do czyszczenia styków elektrycznych, co może pomóc w starych, tanich autach, na które właściciele patrzą już niechętnym wzrokiem.

Tak naprawdę, istnieje tylko jedna, skuteczna metoda naprawy – wymiana czujnika położenia wału korbowego na nowy. Wymianę czujnika należy zlecić w warsztacie, albowiem dostęp do niego jest zazwyczaj utrudniony, a sam czujnik należy zamontować w odpowiedni sposób. Na Motointegrator.com w ciągu kilku chwil można umówić wizytę w warsztacie, który dokona szybkiej wymiany czujnika.

Ale nie możemy od razu być pewni, że to właśnie czujnik jest głównym powodem fatalnej pracy naszego silnika. Wizyta w warsztacie tym bardziej nam się przyda, bo mechanicy dokonają diagnostyki, pozwalającej ustalić sprawcę problemów.

Jak przeprowadza się diagnostykę czujnika?

  • Pierwsza sprawa to oczywiście odczytanie kodu błędu z pamięci sterownika i odszyfrowanie go.
  • Następny krok – zlokalizowanie miejsca montażu czujnika
  • Kolejny – określenie, jaki typ czujnika został zastosowany w pojeździe. To bowiem determinuje, jakie kroki powinny zostać dalej zastosowane. Najprostsze rozwiązanie to dostęp do informacji technicznej producenta samochodu, który określa typ zastosowanego czujnika oraz miejsce jego zamontowania. Informacje te mogą się znaleźć też w uniwersalnych programach warsztatowych. Poza danymi o rodzaju czujnika, dla mechanika przydatne będą też informacje o sposobie połączenia czujnika ze sterownikiem silnika (rodzaj wtyczki, rodzaj przewodu, przebieg itd.).
    Jeśli już wiadomo, jaki czujnik jest zastosowany w danym aucie, mechanik może działać dalej.
  • W przypadku czujnika indukcyjnego, mechanik sprawdza, czy jego sonda nie uległa zabrudzeniu, czy jest zamocowany we właściwy sposób i czy sonda pomiarowa znajduje się w odpowiedniej odległości od tarczy pomiarowej (zazwyczaj jest to od 0,5 do 2 mm, wszystko zależy od danego auta). Jeśli czujnik nie ma wyraźnych oznak zabrudzenia ani uszkodzenia fizycznego, mechanik sprawdza stan tarczy pomiarowej. Musi być ona idealna, np. w przypadku tarczy zębatej nie może być żadnych uszkodzeń poszczególnych zębów. W dalszej kolejności mechanik dokonuje pomiaru rezystancji cewki czujnika, sprawdza, czy nie doszło do zwarcia, a także dokonuje pomiaru sygnału, generowanego przez czujnik.
  • W przypadku czujnika hallotronowego mechanik sprawdza właściwe zamocowanie czujnika, kontroluje czy czujnik nie ma zewnętrznych uszkodzeń, sprawdza stan impulsatora i dokonuje pomiaru sygnału, generowanego przez czujnik.
  • Przy badaniu sygnału obydwu typów czujników stosuje się najczęściej oscyloskop.

W przypadku wykrycia uszkodzeń nie pozostaje nic innego, jak zakup nowego czujnika położenia wału korbowego. Nowego, albowiem kupno używek z demontażu jest ryzykowne.

W przypadku niektórych aut, awaria czujnika położenia wału korbowego może zostać zaliczona do „typowych usterek danego modelu”. Problemy pojawiają się często w autach marki Opel i Renault, zwłaszcza w tych, które przekroczyły dziesiąty rok życia. 

Ile kosztuje czujnik położenia walu korbowego? Spójrzmy na przykładowe ceny czujników do wybranych modeli aut. Cena zależna jest nie tylko od modelu auta, ale i od producenta czujnika

  • BMW3 (E90/E92), 5 (E39) i 7(E38): Autlog - 75 zł, VNE – 350 zł, Vemo – 90 zł, Hella – 250 zł, Magneti Marelli – 110 zł
  • Audi A3/A4: Bosch – 216 zł
  • Opel Astra F: Bosch – 455 zł, EPS – 207 zł, Hella – 337 zł, Vemo – 177 zł
  • Fiat Punto I: EPS – 200 zł
  • Seat Leon / Seat Toledo II: Bosch – 231 zł

Ile trzeba zapłacić za wymianę czujnika w samochodzie osobowym? Od 40 do 150 złotych.

Cena zależna jest od dostępu do czujnika.

Jak przebiega wymiana czujnika położenia wału korbowego?

  • Znalezienie w danych serwisowych miejsca montażu czujnika, sposobu jego podłączenia

i innych wartości regulacyjnych (np. odległości sondy pomiarowej od tarczy).

  • Ustawienie auta tak, aby zapewnić jak najlepszy dostęp do czujnika (z góry, albo z dołu, przy aucie stojącym na podnośniku)
  • Odłączenie wtyczki czujnika
  • Odkręcenie śruby mocującej czujnik
  • Przykręcenie nowego czujnika
  • Kontrola położenia czujnika względem tarczy pomiarowej
  • Podłączenie czujnika
  • Wykasowanie błędu z pamięci sterownika
  • Kontrola poprawności pracy jednostki napędowej

Mechanik musi też wyeliminować powód uszkodzenia czujnika – np. uszkodzoną tarczę pomiarową lub złe poprowadzenie przewodu, który uległ zniszczeniu.

Czujnik położenia wału korbowego może jest mały pod względem rozmiaru, ale rola, którą pełni, jest zdecydowanie pierwszoplanowa. Nie ma co kombinować. W przypadku jego uszkodzenia trzeba jak najszybciej udać się do mechanika, a po przeprowadzonej diagnostyce, zakupić czujnik i zlecić jego wymianę.

Artykuły powiązane