Czujnik położenia kąta kierownicy to element pomiarowy, niezbędny do prawidłowego działania układu ESP (systemu bezpieczeństwa aktywnego, zapobiegającego wpadnięciu w poślizg) oraz elektromechanicznego wspomagania kierownicy. Awaria tego elementu może się zdarzyć, dlatego opiszemy, jak zbudowany jest czujnik, jakie są objawy awarii i jak go wymienić? Poprosiliśmy także o pomoc eksperta z firmy, produkującej czujniki położenia koła kierownicy.

Jakie układy korzystają ze wskazań czujnika położenia kąta kierownicy we współczesnych samochodach?

• Elektromechaniczny układ wspomagania kierownicy.
• Układ bezpieczeństwa aktywnego ESP (układ stabilizacji toru jazdy), zapobiegający wpadnięciu w poślizg podsterowny i nadsterowny.

– W nowoczesnych pojazdach stosuje się zaawansowane czujniki położenia kątowego koła kierownicy, zintegrowane z czujnikiem momentu obrotowego. Są one integralną częścią elektromechanicznego układu wspomagania. Ten rodzaj wspomagania wyparł już całkowicie stosowanie układów hydraulicznych – wyjaśnia Marcin Rozner, Dyrektor Marketingu i Zarządzania Produktem firmy HELLA – Czujnik taki pozwala odczytywać parametry pracy kierownicy i przesyłać je do jednostki sterującej jako dwa sygnały zwrotne w tym samym czasie. Jednym z nich jest informacja dotycząca momentu obrotowego, jaki generuje kierowca na kole kierownicy pojazdu, co pozwala dobrać właściwą silę wspomagającą układ kierowniczy, zależną m.in. od prędkości przemieszczania się pojazdu czy też prędkości kątowej obracanego koła kierownicy. W ten sposób można zwiększyć siłę wspomagania podczas manewrowania samochodem na parkingu lub zmniejszyć ją przy większych prędkościach, dzięki czemu kierowca uzyskuje większą kontrolę nad pojazdem, a samo kierowanie staje się precyzyjniejsze. Informacja dotycząca położenia kątowego kierownicy wykorzystywana jest m.in. do pracy układu stabilizacji toru jazdy (np. ESP, ESC czy DSC – oznaczenie zależne od producenta samochodu). Jednostka sterująca przetwarza taki sygnał wraz z innymi, takimi jak informacja dotycząca przyspieszenia poprzecznego pojazdu, prędkość obrotowa poszczególnych kół, itp. pozwalając systemowi na wczesne wykrycie poślizgu i ustabilizowanie toru jazdy.

Jakie rodzaje czujników położenia kąta kierownicy były i są montowane w samochodach?

W starszych samochodach, czujnik skrętu kierownicy był osobnym elementem. W nowszych jest zintegrowany ze sterownikiem kolumny kierowniczej.

Możemy wyróżnić 3 rodzaje czujników:

• Optyczne – z ruchomym pierścieniem, kodującym położenie.
• Magnetorezystancyjne – z kołami zębatymi o różnej liczbie zębów, z magnesami trwałymi.
• Indukcyjne

– Najnowsze czujniki położenia koła kierownicy działają w oparciu o zjawisko indukcji – wyjaśnia Marcin Rozner, Dyrektor Marketingu i Zarządzania Produktem Firmy HELLA – Czujnik HELLA najnowszej generacji wykorzystuje własny, opatentowany, bezstykowy układ indukcyjnego pomiaru kąta o nazwie CIPOS® (Contactless Inductive Position Sensor). Moment obrotowy jest mierzony w przedziale obrotu +/- 8 stopnia, natomiast pomiar kąta skrętu zawiera się w przedziale +/- 738. Obydwa parametry są sygnałami PWM. Częstotliwość pomiaru momentu obrotowego jest bardzo wysoka i odbywa się co 0,005 obrotu koła kierownicy, co pozwala jednostce sterującej dokładnie wyliczyć moment obrotowy, z jakim koło jest obracane. Pomiar obydwu parametrów jest zdublowany, co pozwala prowadzić samo-diagnozę poprawności pomiarów, a to przekłada się na zwiększone bezpieczeństwo podróżowania.

Czujnik skrętu kierownicy – budowa

Czujnik skrętu kierownicy ma niewielkie rozmiary. W jego budowie można wydzielić cztery główne zespoły: element (elementy pomiarowe), płytkę elektroniczną z elektroniką przetwarzającą sygnały, obudowę oraz gniazdko dla przewodu sygnalizacyjnego.

Nie ma sensu dokładnie zagłębianie się w budowę czujnika, gdyż czujniki skrętu kierownicy, tak jak i inne czujniki stosowane w samochodach, są nienaprawialne. W przypadku uszkodzeń mechanicznych albo zwarć wewnętrznych, czujnik trzeba wymienić na nowy.

Awaria czujnika skrętu kierownicy – objawy

• Zapalona kontrolka awarii układu ESP – układ ESP pracuje w trybie awaryjnym, wykorzystując stałą, podstawioną wartość zastępczą
• Niewłaściwe działanie wspomagania kierownicy
• Błąd zapisany w pamięci sterownika

Jak sprawdzić czujnik skrętu kierownicy?

• Za pomocą testera diagnostycznego, bez konieczności demontażu.
• Uruchomić silnik, aby mogło działać wspomaganie kierownicy
• Należy obracać kołem kierownicy i sprawdzać na bieżąco wskazania czujnika. Powinny być one współbieżne z ruchami kierownicy.

Wymiana czujnika skrętu kierownicy

• Zdemontować elementy pokrycia kolumny kierownicy.
• Zdemontować koło kierownicy.
  Niezbędne będzie odłączenie poduszki powietrznej, zamontowanej w kole kierownicy.
  Należy postępować zgodnie z informacją techniczną producenta samochodu.
• Zazwyczaj należy odłączyć akumulator i odczekać minimum minutę, aby doszło do rozładowania kondensatora. Dopiero wtedy można wymontować poduszkę powietrzną w kole kierownicy.
• Następnie odkręcić koło kierownicy i regulator wysokości koła kierownicy.
• Zdemontować osłonę rury wału kierowniczego.
• Odłączyć złącze elektryczne czujnika.
• Zdemontować czujnik.
• Zamontować i podłączyć nowy czujnik.
• Zamontować wszystkie pozostałe elementy.

Czujnik skrętu kierownicy trzeba uaktywnić i skalibrować.

• Sposoby inicjalizacji i kalibracji czujnika znajdują się w oprogramowaniu testerów diagnostycznych.
• Inicjalizacja wymaga określenia zerowego kąta położenia kierownicy.
• Kalibracja najczęściej wymaga skręcenia koła kierownicy do maksymalnego położenia w prawo i w lewo.
• Zazwyczaj w trakcie kalibracji kasowane są zapisane wcześniej kody usterek.

O czym jeszcze trzeba pamiętać?

• Czujnik położenia kąta kierownicy powinien zostać skalibrowany po korekcji geometrii kół kierowanych.