Czujniki temperatury silnika

, 27 kwietnia 2005, 0:00

Prowadząc szkolenia dla mechaników naprawiających systemy wtrysku benzyny nieraz mówię, że silniki krokowe uszkadzają się mechanicznie, a nie pod względem elektrycznym. Wówczas z sali protestują przede wszystkim instalatorzy gazu, gdyż zwarcia między zwojowe, czy też przerwy w obwodach cewek są na porządku dziennym.
Gdy podczas szkoleń stwierdzę, że jednym z najważniejszych parametrów określających pracę silnika jest jego temperatura i nie znam takiego systemu, który nie posiadałby czujnika temperatury, to wówczas nikt nie protestuje.

Sterownik mikroprocesorowy decydując o stosunku powietrza do paliwa bierze pod uwagę sygnały z czujników, które przekształcają zjawiska fizyczne na sygnały elektryczne. Rzeczą zrozumiałą jest, że dawka paliwa powinna być zwiększana przy uruchamianiu zimnego silnika, a zmniejszana przy uruchamianiu gorącego silnika. Podczas uruchamiania silnika nie zależy nam na tym, aby wytwarzana była mieszanka stechiometryczna – sonda lambda nie jest wówczas brana pod uwagę. W przypadku uszkodzenia czujnika temperatury mogą pojawić się problemy z uruchamianiem silnika, a wówczas najlepsza instalacja gazowa jest bezużyteczna. Taka sytuacja może mieć miejsce w przypadku „zafałszowania” informacji o temperaturze. Czujnik „powie” sterownikowi, że temperatura silnika wynosi +90 stopni C, a tak naprawdę silnik jest uruchamiany w ujemnej temperaturze. Ważne jest zatem zrozumienie zasady pracy czujnika temperatury.
Tym bardziej, że w nowoczesnych opracowaniach sekwencyjnego wtrysku gazu producenci informują „ (…) na podstawie ustalonego przez sterownik benzynowy czasu wtrysku benzyny oraz bieżących odczytów parametrów z czujników (m.in. temperatury, ciśnienia) system określa odpowiednie czasy wtrysku gazu oraz steruje zaworami gazowymi”.

Przez wiele lat w samochodach jako czujniki temperatury stosowane były termistory
]1P[
Termistory, jako podzespoły elektroniczne, zmieniają swoją rezystancję w zależności od temperatury w jakiej się znajdują. Przekształcanie zatem temperatury na napięcie elektryczne (bo tylko taką informację może przyjąć przetwornik analogowo-cyfrowy współpracujący z mikroprocesorem) jest bardzo łatwe. Można sobie wyobrazić, że w najprostszym przypadku szeregowo z termistorem połączony jest rezystor zasilany ze stałego napięcia 5V.
Jeżeli wartość rezystora w jakiejś temperaturze będzie równa wartości termistora, to wówczas napięcie wejściowe na przetwornik analogowo-cyfrowy wyniesie 2.5V. Przetwornik A/C to po prostu wewnętrzny woltomierz, który przekazuje mikroprocesorowi informację o napięciu w sposób cyfrowy. Jeżeli w pamięci mikroprocesora będzie zapisana informacja, że napięcie 2.5V odpowiada temperatura 60 stopni C, to w przypadku pojawienia się takiego napięcia na wejściu sterownika w punkcie ZL1-1, sterownik będzie dawkował paliwo w ilości odpowiedniej dla temperatury 60 stopni C. Przy innej temperaturze będzie inna rezystancja termistora, inne napięcie i inna dawka paliwa.
Czujniki w zależności od marki samochodu różnią się między sobą. Najczęściej w temperaturze 20 stopni C termistory mają rezystancję kilku kiloomów, ale są i przypadki, że kilkudziesięciu. Najczęściej ze wzrostem temperatury rezystancja czujnika maleje, ale nieraz rośnie (pozystory). Zdarza się także, że końcówka ZL1-2 podłączona jest nie do masy, a do 5V. Z dwóch czujników, które znajdują się w korpusie silnika, ten będzie informował sterownik wtrysku, który ma dwie końcówki. Ten z jedną przekazuje informację na deskę rozdzielczą. Spotyka się również czujniki zintegrowane –podzespół z czterema końcówkami.
]2[
Sprawdzić czujnik temperatury można za pomocą zwykłego omomierza. Pamiętać tylko należy o odłączeniu czujnika od instalacji elektrycznej samochodu, gdyż omomierz przy pomiarach posiłkuje się wewnętrzną baterią. Mając dane techniczne zmieniając temperaturę płynu w którym zanurzamy czujnik możemy obserwować, czy prawidłowo zmienia się rezystancja. W praktyce pewniejszą metodą jest pomiar napięcia. Przy odłączonym czujniku mierząc napięcie stwierdzamy, że na końcówce ZL1-1 będzie występowało napięcie +5V, a na ZL1-2 potencjał masy (0V). Po podłączeniu czujnika napięcie na końcówce ZL1-1 spadnie poniżej 5V w zależności od rezystancji czujnika. Gdyby w obwodzie czujnika występowała przerwa, to napięcie na końcówce ZL 1-1 nadal pozostawałoby na poziomie 5V. A przerwa w praktyce powstać może przecież w dowolnym miejscu – na złączu, w przewodzie doprowadzającym lub też samym sterowniku.
Mając daną tylko charakterystykę w postaci zmian rezystancji w funkcji temperatury łatwo można określić również charakterystykę w postaci napięcia – posługując się potencjometrem. Potencjometr należy umieścić zamiast czujnika. Jest on również przydatny, gdy chcemy sprawdzić jak będzie reagował silnik na zmianę rezystancji. W celu zasymulowania czujnika temperatury polecam zastosowanie potencjometrów audio-stereo. Wówczas jeden obwód potencjometru można podłączyć do instalacji elektrycznej samochodu, a do drugiego można podłączyć omomierz. Taka metoda pozwala obserwować wartość ustawianej rezystancji, gdyż obie ścieżki oporowe potencjometru nie są ze sobą połączone elektrycznie.
Przypadki z życia pokazują, że nawet serwisy wyposażone w bardzo dobry sprzęt diagnostyczny, który umożliwia „czytanie” parametrów rzeczywistych, popełniają podstawowe błędy. Przykładem może być niepotrzebna wymiana czujnika temperatury, gdyż nie sprawdzono wcześniej poziomu płynu chłodzącego i czujnik znajdował się w powietrzu (nie odzwierciedlał temperatury silnika).
Nie dysponując dokładnymi danymi technicznymi należy pamiętać, że konstruktorzy samochodów ze względu na dużą awaryjność termistorów będą w przyszłości korzystać również z innych typów czujników. Już w niektórych modelach samochodów stosowane są czujniki półprzewodnikowe. Przy tego typu czujnikach sprawdzanie ich za pomocą omomierza nie jest możliwe.
Przyszłość przyniesie nam jeszcze bardziej nowoczesne rozwiązania. Nie usunie nam jednak z systemów pomiaru temperatury.

mgr inż. Ryszard Hołownia

Komentarze

Brak komentarzy!