W tym artykule podsumujemy systemy wyzwalania przyglądając się systemowi BMW i omówimy pokrótce czujniki położenia wałków rozrządu.

BMW - system z indywidualnymi cewkami dla każdego z cylindrów


Jest to dość ciekawy system, w którym cewki są wielokrotnie wyzwalane kiedy pedał gazu nie jest wciśnięty. Funkcja ta służy m.in. do spalania resztek mieszanki paliwowej w cylindrach, co zmniejsza powstawanie osadów na elektrodach świec. Dzięki temu zmniejsza się też ilość emitowanych przez silnik węglowodorów. Już po lekkim wciśnięciu pedału gazu system zaczyna pracować konwencjonalnie (rys. 1). Należy zwrócić tutaj uwagę na mechanizm pedału gazu, który wyposażony jest w potencjometr, a nie linkę.


Oscylogram

Wydłużony czas zapłonu (6,5ms) widoczny na ilustracji poniżej (rys. 2) można zaobserwować badając napięcie na pierwotnym uzwojeniu cewki zapłonowej. Można tutaj zauważyć, że cewka przed każdym zapłonem ładuje się i nasyca w czasie krótszym niż 0,75ms, co musiało stanowić nie lada wyzwanie dla projektantów elektroniki wbudowanej w system BMW. Wielokrotny zapłon jest unikalną metodą wypalania nadmiaru węglowodorów w komorze spalania w silnikach wyczynowych i innych o wysokich osiągach.


Oscylogram

Czujniki położenia wałków rozrządu


Zwane są również sensorami lub czujnikami CID (Cylinder Identyfication). Działają na tej samej zasadzie, co czujniki położenia wału - na wyjściu pojawia się sygnał w momencie zbliżania do czujnika metalu ferromagnetycznego, jakim jest np. stal. Sygnał z czujnika położenia wałka rozrządu trafia najczęściej bezpośrednio do ECM (Electronic Control Module). Sygnał ten może być podobnie jak w przypadku czujników położenia wału korbowego - analogowy lub cyfrowy w zależności od rodzaju czujnika, tj. czy jest to np. czujnik indukcyjny czy Halla. Opel stosuje również czujniki indukcyjne wzbudzane prądem zmiennym,, które opiszę w dalszej części artykułu.

Uszkodzony czujnik położenia wałka rozrządu nie musi uniemożliwiać uruchomienia silnika. Czujnik ten służy jedynie do wyznaczania momentu otwarcia wtryskiwacza. Jeżeli czujnik jest uszkodzony - wtryskiwacz otworzy się w nieodpowiednim momencie.

Czujniki położenia wałków rozrządu: Indukcyjne


Czujnik indukcyjny
Czujnik indukcyjny

Ten typ czujnika sam wytwarza napięcie i nie wymaga zasilania. Posiada on zwkle dwa wyprowadzenia i czasami trzecie - służące do podłączenia ekranu przewodu, który zapobiega zakłóceniom pochodzącym od ukladów wysokiego napięcia. Na zdjęciu poniżej widoczny jest przykładowy indukcyjny czujnik położenia wałka rozrządu.

Napięcie wytwarzane przez czujnik (który działa jak nietypowy generator prądu zmiennego) zależy od prędkości obrotowej silnika, odległości czujnika od metalowego elemetu który wyzwala ten czujnik oraz od siły pola magnetycznego wytwarzanego przez magnes wbudowany w sam czujnik. Jak wcześniej wspomniałem - ECM (Electronic Control Module) wykorzystuje ten sygnał do wyznaczania momentu w którym należy otworzyć wtryskiwacz. W większości modeli aut w przypadku braku lub uszkodzenia czujnika moduł ECM wyznacza moment wtrysku bez tego sygnału, co może spowodować zmiany w pracy silnika. Zmiany te mogą być dla przeciętnego kierowcy zauważalne bądź niezauważalne.

Charakterystyka sprawnego indukcyjnego czujnika położenia wałka rozrządu jest przebiegiem sinusoidalnym (lub zbliżonym do sinusoidy) o amplitudzie zależnej od prędkości obrotowej silnika. Zwykle czujnik wytwarza jeden impuls na 2 obroty silnika (wałki rozrządu poruszają się 2 razy wolniej niż wał korbowy). Wartość międzyszczytowa napięcia wytwarzanego przez czujnik może wynosić np. 0,5V podczas rozruchu i osiągać 2,5V przy obrotach jałowych (ilustracja poniżej). Napięcia te mogą być różne dla różnych modeli silników - przeprowadzając diagnostykę czujnika należy porównać wyniki pomiarów ze wynikami otrzymanymi podczas pomiarów na sprawnym czujniku. Na ilustracji poniżej znajduje się oscylogram zarejestrowany na obrotach jałowych.


Oscylogram

Czujniki położenia wałków rozrządu: czujniki Halla


Czujnik indukcyjny
Czujnik halla

Czujnik Halla wyposażony jest w 3 terminale: zasilanie (+), masa (-) oraz wyjście sygnału. Wyjście sygnału zazwyczaj znajduje się na środkowym wyprowadzeniu.

Charakterystyka sprawnego czujnika Halla jest przebiegiem prostokątnym o szybkim czasie narastania i opadania zbocza. Na fotografii obok widzimy koło pasowe silnika Opla Vectra z wystającymi metalowymi elementami, które są "wykrywane" przez czujnik Halla. Układ tych elementów przekłada się na sygnał wytwarany przez czujnik (rys 1.5) i jest nieregularny aby moduł ECM (Electronic Control Module) mógł określić precyzyjnie położenie wałka już po jego obrocie o kilkadziesiąt stopni.


Oscylogram

Czujniki położenia wałków rozrządu: czujniki indukcyjne wbudzane prądem zmiennym (Opel ECO TEC)


Czujnik ten znacznie różni się od pozostałych - jest on zasilany prądem zmiennym o wysokiej częstotliwości (ok 150kHz). Składa się on z dwóch cewek - jedna jest zasilana wcześniej wspomnianym prądem zmiennym, druga natomiast jest cewką "odbiorczą", która wytwarza napięcie kiedy obwód magnetyczny jest zamknięty przez tarczę. Tarcza posiada jedno lub więcej nacięć (lub otworów) i kiedy się obraca - cyklicznie otwiera i zamyka obwód magnetyczny. Przykładowe przebiegi z tego typu czujnika widoczne są na ilustracji poniżej. Przebieg niebieski to napięcie zasilające czujnik,a przebieg czerwony to napięcie wyjściowe.


Oscylogram


W następnym artykule przyjrzymy się relacji uzwojenia pierwotnego i wtórnego cewki zapłonowej monitorując czasy trwania iskry i wysokie napięcia.