Jak czują czujniki

W samochodach przybywa rozmaitych czujników. Są one m.in. elementami układów zasilania, jak również systemów samodiagnostycznych. Aby prowadzić kompleksową obsługę samochodów, należy wiedzieć jak poszczególne sensory działają i jaką rolę pełnią.

Obecnie produkowane pojazdy są wyposażone w bardzo dużą liczbę czujników i coraz bardziej złożonych układów elektronicznych. Część z nich służy podniesieniu komfortu jazdy, inne mają wpływ na poziom bezpieczeństwa, a jeszcze inne umożliwiają spełnianie wymagań ekologicznych związanych z emisją produktów spalania. Problem pojawia się dopiero, gdy coś przestaje działać prawidłowo. Rozdzielność poszczególnych układów elektronicznych jest tylko złudzeniem, gdyż błędy rejestrowane w jednym systemie sterowania wpływają na pracę innych. Sterowniki wyposażone w systemy autodiagnostyki za pomocą odczytywanych z ich pamięci kodów błędów informują diagnostę, które parametry nie mieszczą się w zakresach roboczych. Prawdziwe kłopoty zaczynają się dopiero, gdy diagnozowany układ nie pracuje poprawnie, a w pamięci nie są zapisane żadne błędy. W takiej sytuacji analizując parametry rzeczywiste należy sprawdzać, który z nich wydaje się być nieprawdopodobny, chociaż mieszczący się w zakresie roboczym. Mając podejrzenie uszkodzenia któregoś czujnika trzeba jego diagnostykę przeprowadzić w sposób bezpośredni. A oto jak powinna wyglądać metodyka działań podczas diagnozy bezpośredniej czujników temperatury oraz przepływomierzy.

 Czujniki temperatury

Należy pamiętać, że stosuje się dwa typy czujników temperatury (fot. 1), a mianowicie NTC lub PTC. W czujnikach NTC wraz ze wzrostem temperatury ich rezystancja maleje, zaś w PTC rośnie.

Odczytując temperaturę za pomocą testera widzimy ją jako rezystancję całego obwodu. Z tego powodu może ona być zdecydowanie wyższa lub niższa od zmierzonej na samym czujniku. Spowodowane to może być np. korozją złączy lub uszkodzeniem przewodów. Dlatego w przypadku podejrzenia nieprawidłowości wskazań sprawdza się rezystancję przewodów łączących czujnik z sterownikiem. Wynik pomiaru powinien być zbliżony do 0Ω.

W dalszej kolejności przeprowadza się pomiar napięcia zasilania czujnika. Większość czujników temperatury zasilana jest napięciem 5V. Można jednak spotkać się z układami, w których napięcie zasilania zależy od temperatury jaką widzi sterownik i może ono wynosić 5V lub 12V, gdy zostanie przekroczona w sterowniku temperatura. Zwiększenie wartości napięcia zasilania stosowane jest w celu poprawienia dokładności wskazań.

Jeśli napięcie zasilania jest poprawne, a instalacja elektryczna nie budzi podejrzeń, winnym za nieprawidłowe odczyty staje się wtedy najczęściej sam czujnik temperatury. Jednak ceny niektórych czujników są dość wysokie, więc należy przed podjęciem decyzji o zakupie nowego przeprowadzić pomiar rezystancji samego czujnika. Do poprawnej oceny konieczne jest posiadanie pełnej lub częściowej charakterystyki weryfikowanego czujnika (przykładową charakterystykę czujnika temperatury typu NTC pokazuje rys. 2). Nie można też wykluczyć, że uszkodzeniu uległ sam sterownik.

 Przepływomierze

Kolejnym elementem, którego diagnostyka sprawia duże problemy jest przepływomierz powietrza, a zwłaszcza modele z cyfrową transmisją danych, ponieważ część sterowników silnika zapisuje korekty związane z ich wskazaniem. Im dłuższy okres eksploatacji, tym korekta jest większa.

Zakładając nowy przepływomierz w celu sprawdzenia poprawności odczytów trzeba wyzerować adaptacje w sterowniku. Adaptacji tych nie da się już przywrócić, więc diagnostyka przez podmianę na inny przepływomierz mija się z celem. Jeśli bowiem okaże się, że po zamontowaniu nowego czujnika wskazania są dokładnie takie same jak na podejrzanym o nieprawidłową pracę, założenie go z powrotem do auta nie wchodzi w grę z powodu wyzerowania adaptacji.

Dodatkowo w trakcie diagnozy trzeba zapoznać się z budową całego układu i określić, czy sterownik ma informacje o stopniu aktualnej recyrkulacji spalin, czy ustala ją tylko poprzez odczyt masy zasysanego powietrza. W przypadku braku czujnika położenia zaworu EGR podczas diagnostyki przepływomierza należy pamiętać, że ilość przedostających się do kolektora dolotowego spalin ma wpływ na wskazania masy powietrza. Powoduje to często błędną diagnozę, gdyż nieprawidłowości w pracy zaworów EGR określane są jako uszkodzenia przepływomierzy.

Diagnostyka przepływomierzy zostanie omówiona na przykładzie produkowanego przez firmę BOSCH układu pomiarowego o symbolu HMF-5 (fot. 3). Wykonany jest on w technologii cienkowarstwowej, ma dwa rezystory pomiarowe i umieszczony pomiędzy nimi element grzejny (rys. 4). Tego typu konstrukcja charakteryzuje się zwiększoną precyzją odczytu masy zasysanego powietrza.

Jeśli mamy podejrzenie nieprawidłowości wskazań przepływomierza, na początku należy sprawdzić poprawność napięć zasilania. Dla przepływomierzy HMF-5 napięcie pomiędzy zaciskami 4(+) i 3(-) powinno zawierać się w przedziale 4,8-5,2V. Pomiaru dokonujemy na złączu, gdy przepływomierz jest odłączony, przy włączonym zapłonie.

Z kolei sprawdza się zasilanie pomiędzy zaciskami 2(+) i 3(-). Tu w zależności od sposobu podłączenia pomiar należy przeprowadzać na odłączonym przepływomierzu przy włączonym zapłonie lub, jeśli pobierane jest ono z obwodu pompy paliwowej, na pracującym silniku. Napięcie to powinno zawierać się w granicach 12-15V.

Kolejny pomiar przeprowadzamy na podłączonym przepływomierzu, przez który nie przepływa powietrze. Napięcie pomiędzy zaciskiem 3(-) i 5 (sygnał masy powietrza) powinno mieć wartość 1,00±0,02V (jest to napięcie zerowego przepływu).

Następnie trzeba przeprowadzić test polegający na sprawdzeniu czy układ prawidłowo reaguje na przepływ powietrza. W tym celu mierzy się napięcie sygnałowe (zacisk 5), które w przypadku przepływu powietrza w kierunku zgodnym z zasysaniem silnika powinno rosnąć, a w kierunku przeciwnym powinno spadać względem wartości spoczynkowej wynoszącej 1V. Rozmieszczenie zacisków w złączu od strony okablowania przedstawia rys. 5 i fot. 6.

Ostatecznym testem jest sprawdzenie maksymalnych wskazań. W tym celu dokonujemy pomiaru napięcia sygnałowego, które podczas maksymalnego obciążenia silnika powinno dochodzić do 4,5V.

Szczegółowe informacje na temat diagnostyki czujników silnika i nadwozia można uzyskać na szkoleniach technicznych prowadzonych przez Inter Cars SA.

Patryk Zawadzki
Inter Cars