Dlaczego w aucie psują się czujniki?
Awaria jednego małego czujnika może doprowadzić do poważnych problemów technicznych, nawet do unieruchomienia pojazdu.
Po co w samochodzie czujniki?
Czujniki to niewielkie elementy pomiarowe, które mierzą temperaturę powietrza (czujnik temperatury powietrza), temperaturę cieczy (czujnik temperatury płynu chłodzącego), albo poziom cieczy (czujnik poziomu oleju, czujnik poziomu paliwa). Mogą mierzyć ciśnienie (czujnik ciśnienia powietrza doładowanego), zliczać obroty (czujnik prędkości obrotowej koła, czujnik prędkości w skrzyni biegów), równocześnie zliczać obroty i wskazywać na położenie określonego elementu w danej chwili (czujnik położenia wałka rozrządu, czujnik położenia wału korbowego), albo wskazywać położenie danego elementu (czujnik zamknięcia drzwi, czujnik zamknięcia klapy, czujnik zamknięcia okien itd.). Mogą mierzyć ciśnienie nacisku (np. czujnik położenia pedału gazu) i stopień otwarcia jakiegoś elementu (czujnik potencjometr przepustnicy, czujnik otwarcia nagrzewnicy). Mogą też dokonywać pomiaru zawartości gazów (np. czujnik tlenu w układzie wydechowym) lub mierzyć ciśnienie we wnętrzu jakiegoś elementu (czujnik ciśnienia różnicowego w filtrze cząstek stałych).
Typowy czujnik składa się z elementu pomiarowego, obudowy (w której może znajdować się dodatkowy układ elektroniczny), elementu mocującego i gniazdka lub wtyczki dla przewodu zasilająco-sygnałowego. Niemal zawsze czujniki są połączone za pomocą przewodów elektrycznych ze sterownikami. Rzadko stosuje się czujniki bezprzewodowe.
Sterowniki to inaczej mikro komputery. Najczęściej ich głównym elementem jest drukowana płytka, na której zamontowane są elementy elektroniczne. Korzystają one z wgranego oprogramowania. Sterownik zbiera informację z jednego, dwóch, albo większej liczby czujników. Analizuje je zgodnie z wgranym oprogramowaniem i generuje odpowiednie działanie elementów wykonawczych.
Na przykład z pomiarów czujnika prędkości obrotowej koła korzystają:
• Aktywny system bezpieczeństwa ABS. Jeśli wykryje zablokowanie koła podczas jazdy -przyhamuje je.
• Aktywny system bezpieczeństwa ASR. Jeśli wykryje zbyt szybkie obroty koła podczas przyspieszania – przyhamuje je.
• Aktywny system bezpieczeństwa ESP. Zbiera jednocześnie dane z kilku czujników. Jeśli wykryje, że auto wpada w poślizg podsterowny lub nadsterowny, przyhamuje jedno z kół.
• System kontroli ciśnienia w kołach, tzw. pośredni (tańszy, częściej stosowany, bez nadajników w kołach). Jeśli wykryje, że jedno z kół obraca się szybciej od reszty, wyświetli ostrzeżenie, że prawdopodobnie w tym kole jest niskie ciśnienie powietrza.
Czujniki wykorzystują mnóstwo metod pomiaru, zależnie od ich przeznaczenia. W przypadku czujników temperatury może to być materiał, który reaguje na wyższą lub niższą temperaturę, zwiększając albo zmniejszając przepływ prądu. Stosuje się też czujniki, które mierzą zmiany pola magnetycznego, np. za pomocą zjawiska Halla.
Dlaczego czujniki się psują?
W ostatnich latach konstruktorzy robili wszystko, żeby wyeliminować z czujników elementy mechaniczne. Czyli np. zespoły zębatek z tworzywa. W zamian za to stosuje się czujniki hallotronowe, które mierzą zmiany pola magnetycznego, generowane np. przez zębatkę z odpowiednimi wycięciami, zamontowaną na obracającym się elemencie.
Nie udało się to we wszystkich czujnikach, ale zdecydowana większość nie ma już elementów mechanicznych, albo ich ilość ograniczono do zupełnego minimum. Pomimo tego czujniki się psują. Jakie są typowe przyczyny awarii czujników?
• Zabrudzenie czujnika, a dokładnie jego elementu pomiarowego, np. zabrudzenie olejem elementu pomiarowego czujnika położenia wału korbowego, zabrudzenie elementu pomiarowego przepływomierza powietrza.
• Zabrudzenie elementu współpracującego z czujnikiem. Np. pokrycie błotem koła zębatego na piaście koła, co powoduje zaburzenia działania czujnika prędkości obrotowej koła.
• Zwarcia wewnętrzne. Może do nich dojść na skutek wilgoci. Powodują zawsze bezpowrotne uszkodzenie każdego czujnika.
• Zaśniedzenie wtyczki albo gniazdka przyłączeniowego. Powodowane przez wilgoć, a prąd nie jest w stanie przepływać przez złączki.
• Uszkodzenie przewodu zasilająco-sygnałowego. Może się tak stać wtedy, gdy przewód nie jest właściwie zamontowany (zabezpieczony). Przykład: uszkodzenie mechaniczne przewodu sondy lambda albo przewodu, który został źle poprowadzony i stykał się z gorącym blokiem silnika.
• Narażenie elementu na drgania, na skutek złego montażu albo obluzowania się.
• Niewłaściwy montaż.
Dlaczego uszkodzony czujnik potrafi unieruchomić samochód?
Zaburzony sygnał ze strony czujnika albo brak sygnału (choć w tym przypadku powinny być podstawione wartości zastępcze, uniwersalne) powoduje niewłaściwe działanie sterownika.
A czasami wręcz uniemożliwia działanie elementów wykonawczych. Na przykład: uszkodzony czujnik położenia pedału gazu powoduje, że nie jest przekazywany sygnał o nacisku i zmianie siły nacisku na pedał gazu do sterownika silnika i potencjometru przepustnicy. Awaria czujnika położenia pedału gazu (potencjometra pedału gazu) sprawia, że nie można korzystać z auta.
Uszkodzony przepływomierz powietrza przesyła sygnały o niewłaściwych wartościach do sterownika silnika. Sterownik silnika dobiera ilość wtryskiwanego paliwa do ilości zassanego powietrze. W konsekwencji dochodzi do niewłaściwego doboru mieszanki paliwowo-powietrznej i szarpania.
Naprawa uszkodzonego czujnika
Awaria czujnika może być wykryta na podstawie kodu błędu, zapisanego w pamięci sterownika a także na podstawie objawów awarii. Aby mieć stuprocentową pewność, że doszło do uszkodzenia danego czujnika, mechanicy przeprowadzają test sygnału elektrycznego, generowanego przez czujnik, np. za pomocą oscyloskopu.
Czujników się nie naprawia, tylko wymienia na nowe. Czasami można wyczyścić element pomiarowy. Czasami można wymienić uszkodzony przewód na nowy.
Michał Lisiak