Komputer sterujący pracą silnika samochodu potrzebuje szeregu danych, których dostarczają mu czujniki. Z ilu czujników korzysta komputer, w prostym, wolnossącym silniku benzynowym?
Motoryzacja od wielu lat ulega procesowi elektronizacji. Dzieje się to na wielu poziomach.W niniejszym artykule zajmiemy się silnikiem samochodu, sterowanym przez komputer. Ale elektronizacja dotyczy też całego szeregu innych układów, znajdujących się na wyposażeniu samochodu. Gdyby nie elektronika i dziesiątki czujników, nie działałyby zaawansowane systemy bezpieczeństwa, takie jak ABS (układ zapobiegający blokowaniu się kół), ASR (układ chroniący przed poślizgiem kół napędzanych) czy też ESP, pełniący funkcje nadrzędną wobec pozostałych (chroniący przed wpadnięciem w poślizg nadsterowny i podsterowny).
W nowoczesnym, dobrze wyposażonym samochodzie, wykorzystuje się kilka a nawet kilkanaście komputerów, spiętych ze sobą magistralą CAN i czerpiących informacje z setek czujników.
Setek, bo nawet w prostych układach, takich jak elektryczne sterowanie szyb, trzeba zastosować czujnik położenia szyby. Bo skąd układ ma „wiedzieć”, że szybę trzeba automatycznie domknąć?
Każdy komputer odpowiada za „swoją działkę”. Na przykład komputer komfortu kontroluje działanie takich elementów, jak klimatyzacja, nawiewy, elektrycznie sterowane fotele, ogrzewane fotele itd.
Komputery sterujące pracą silnika samochodu stosowano już ćwierć wieku temu. Jak wygląda taki komputer? To nic innego, jak metalowa skrzynka, montowana najczęściej w podszybiu, zabezpieczona przed wstrząsami, uszkodzeniami mechanicznymi i wilgocią. Wewnątrz tej metalowej skrzynki znajduje się płyta, przypominająca płytę główną komputera, z przylutowanymi do niej elementami elektronicznymi. Komputer posiada też wejścia dla wtyczek, łączących go za pomocą przewodów z poszczególnymi czujnikami. Każdy przewód musi być poprowadzony tak, aby nie stykał się z gorącymi elementami silnika. W najnowszych silnikach ta konstrukcja uległa pewnym zmianom.
Dlaczego komputer sterujący pracą silnika musi korzystać z pomocy czujników? Na podstawie danych, zebranych dzięki nim, komputer sterujący może dobierać odpowiednie dawki wtrysku paliwa. W razie awarii komputer może też wyłączyć silnik. Kiedy może zdarzyć się taka sytuacja? Na przykład wtedy, gdy silnik ulegnie poważnemu przegrzaniu lub gdy zabraknie informacji z czujnika położenia wału korbowego.
Komputer sterujący pracą silnika korzysta też ze wskazań czujników, znajdujących się w innych układach. Możemy wymienić tu sondy lambda, zamontowane w układzie wydechowym, czujnik prędkości, zamontowany w skrzyni biegów, czujnik położenia pedału gazu – i wiele innych. W związku z montowaniem w nowych pojazdach filtrów cząstek stałych GPF (Gasoline Particulate Filter), komputer będzie musiał czerpać informacje z czujników ciśnienia różnicowego (informacje z nich będą potrzebne do zastosowania aktywnego wypalania filtra).
W nowoczesnych autach, tam, gdzie poszczególne komputery współpracują ze sobą, możliwe jest wpływanie komputera kontrolującego pracą systemów bezpieczeństwa, na komputer sterujący pracą silnika. Np. w razie wykrycia poślizgu przez ESP, moc silnika może być zmniejszona.
Czujnik położenia wału korbowego
Czujniki w silniku samochodu – ile ich jest?
Często w trakcie pracy silnika pojawiają się awarie i problemy, które są źle identyfikowane przez kierowców. Ci wymieniają większe podzespoły, marnując czas i pieniądze. Tymczasem zawsze najważniejsza jest diagnostyka komputerowa za pomocą złącza OBD2, poczynając od najprostszej, przy użyciu taniego narzędzia za kilkadziesiąt złotych, a (jeśli to konieczne) kończąc na zaawansowanym układzie diagnostycznym (komputerze diagnostycznym, używanym w warsztacie). Bardzo często, źródłem problemów i niewłaściwej pracy silnika, albo całkowitej niemożności jego uruchomienia, jest właśnie awaria któregoś czujnika. Poza diagnostyką, mechanik musi czasami sięgnąć do podstaw. Aby sprawdzić, czy to właśnie ten czujnik szwankuje, musi zastosować badanie przy użyciu oscyloskopu (często wchodzi on w skład zaawansowanych urządzeń diagnostycznych, wraz z komputerem diagnostycznym). Może się zdarzyć, że sam czujnik będzie sprawny. Za to dojdzie do uszkodzenia jego przewodu, albo zaśniedzenia wtyczki.
Jako dzisiejszy przykład weźmiemy prosty silnik benzynowy Toyoty o pojemności 1.6 l (1598 cm3), mocy 110 KM (81 kW) i oznaczeniu fabrycznym: 3ZZ FE. To wolnossąca jednostka, z wielopunktowym wtryskiem paliwa, bez turbodoładowania, z układem zmiennych faz rozrządu VVT-i, z łańcuchowym napędem rozrządu. Jest to jednostka 16 – to zaworowa i czterocylindrowa.
Jakie czujniki przekazują informacje do komputera, sterującego pracą silnika?
• Czujnik temperatury powietrza;
• Czujnik temperatury cieczy chłodzącej;
• Czujnik spalania stukowego (na każdym cylindrze);
• Czujnik położenia wałka rozrządu;
• Czujnik położenia wału korbowego;
• Czujnik prędkości obrotowej silnika;
• Potencjometr przepustnicy – czujnik położenia przepustnicy.
Silnik 1.6 o oznaczeniu 3ZZFE uznawany jest za jedną z najbardziej trwałych jednostek napędowych, jakie do tej pory wyprodukowano. Jeśli kierowca dba o odpowiednie serwisowanie (wymiana oleju, stosowanie właściwego oleju, dobra praca układu chłodzenia) i nie katuje silnika, ten odwdzięcza się wysokim poziomem bezawaryjności. Wysoki poziom oleju i jego terminowa wymiana (co 15 tys. km) mają kluczowy wpływ na trwałość łańcucha rozrządu. Kontrola poziomu oleju musi być częsta, bo silnik lubił zużyć go dość sporo. Po przekroczeniu 200 tys. km najczęściej trzeba wymienić cewki zapłonowe.
W następnym odcinku przyjrzymy się bardziej skomplikowanej jednostce napędowej i sprawdzimy, czy ilość czujników wyraźnie się zwiększa.