Małe czujniki o dużym znaczeniu

21.7.2014

Dość częstym uszkodzeniem wpływającym na nieprawidłową pracę silnika Diesla z wtryskiem common rail jest awaria czujnik ciśnienia na szynie zasilającej. Mimo że pozornie wszystko jest w porządku, system sterowania silnikiem zaczyna notować błędy.

Czujnik ciśnienia w silniku N47 BMW przykręcony jest na końcu szyny zasilającej wtryskiwacze (fot. 1.). Jego zadaniem jest informowanie sterownika o ciśnieniu paliwa za pompą wysokiego ciśnienia. Za pomocą jego odczytów regulowane jest ono przez sterownik silnika. Sterownik wykorzystuje sygnał do sterowania zaworem regulującym ciśnienie w szynie. W czujniku zamontowane są stalowe membrany, które odkształcają się na skutek ciśnienia paliwa, powodując przemieszczenie się rdzenia w jego wnętrzu. Wartość odkształcenia membrany mierzona jest przez mostek pomiarowy, który przekształca wartość analogową w sygnał cyfrowy. Wartość napięcia generowana przez czujnik służy do określania ciśnienia wewnątrz układu. Czujnik jest zasilany ze sterownika napięciem 5 V przez złącze 3-stykowe. Przewód sygnałowy przenosi informację o spadku napięcia do sterownika. Jednym z częstszych uszkodzeń związanych z tym elementem jest uszkodzenie właśnie przewodu sygnałowego lub nieprawidłowy kontakt na stykach w koskach łączących. Zakres pomiarowy czujnika wynosi od 0 do 1800 barów (0 do 180 MPa). W tym przedziale pomiarowym napięcie na czujniku waha się w granicach od 0,5 do 4,5 V, w związku z czym zmiana ciśnienia o 100 barów powoduje zmianę napięcia w przybliżeniu o 0,2 V (liniowa charakterystyka czujnika – fot. 2.)

Zawór regulujący ciśnienie w szynie zasilającej
Na drugim końcu szyny zasilającej zamontowany jest zawór regulujący ciśnienie robocze. Pompa wysokociśnieniowa dostarcza paliwo pod stałym ciśnieniem do zasobnika (szyny zasilającej). Ilość paliwa w układzie regulowana jest dwoma zaworami. Jeden z nich - zamontowany na zasobniku reguluje ciśnienie paliwa, a drugi z nich – zamontowany na pompie wysokociśnieniowej reguluje ilość paliwa dostarczanego do zasobnika z pompy. Zawór regulujący ciśnienie w zasobniku zasilany jest napięciem 12 V. W przypadku braku zasilania zawór jest zamknięty. Wraz z dostarczeniem do niego napięcia otwarty zostaje przepływ paliwa do kanału zwrotnego, a przez to zredukowane zostaje ciśnienie w szynie zasilającej. Jeśli zawór ten nie będzie prawidłowo sterowany (uszkodzenie przewodu, nieprawidłowe wartości sterujące), to silnik zostanie wyłączony, ponieważ istnieje ryzyko nadmiernego przyrostu ciśnienia w układzie.
Po wymianie tego zaworu konieczna jest jego adaptacja ze względu na skorygowanie przepływu i zaznajomienie sterownika z jednostkową zależnością przepływu od napięcia sterowania.

Zawór regulujący ilość paliwa
Zawór ten, jak wspomniano, zainstalowany jest na pompie wysokociśnieniowej (fot. 3.). Sterowany jest on impulsowo, co oznacza, że w trakcie pracy silnika stale dociera do niego sygnał PWM, który decyduje o stopniu jego otwarcia. Zawór ten reguluje ilość paliwa, jaka znajduje się w układzie. Jednak aby działał on sprawnie zainstalowany został po stronie niskociśnieniowej, co pozwala na dokładniejsze sterowanie.
W trakcie pracy silnika stosuje się 3 metody regulacji ilości i ciśnienia paliwa za pompą wysokociśnieniową, co należy mieć na uwadze podczas diagnostyki układu zasilania. I tak w układzie paliwa występuje sterowanie zaworem „ilościowym” na pompie wysokociśnieniowej, zaworem ciśnieniowym na zasobniku oraz sterowanie kombinowane dzięki połączeniu pracy tych dwóch zaworów. Sterowanie kombinowane występuje w przypadku wtryskiwania bardzo małych ilości paliwa do cylindrów (wartością graniczną są 4 mg) zamykany jest całkowicie zawór regulujący ilość paliwa dopływającego do pompy wysokociśnieniowej. Nie oznacza to jednak stanu, że pompa nie wytwarza ciśnienia. W tym przypadku mamy do czynienia ze stanem, kiedy wtryskiwacze nie wtrysną takiej ilości paliwa jaka zostaje wpompowana do układu przez pompę wysokociśnieniową. Oznacza to, że w zasobniku ciśnienie będzie gwałtownie narastać i konieczne będzie jego zredukowanie przez otwarcie kanału przelewowego za pośrednictwem zaworu ciśnieniowego. Podczas uruchamiania silnika zawsze aktywna jest regulacja ciśnieniowa. Przy temperaturze niższej od 1oC (temperatura cieczy chłodzącej) też mamy do czynienia z regulacją ciśnieniową. W przypadku przekroczenia 15oC temperatury płynu chłodzącego aktywna zaczyna być regulacja kombinowana.
Na fotografii 4 przedstawiony jest oscylogram przedstawiający odczyt ciśnienia w systemie paliwowym (strona wysokociśnieniowa) oraz wartości korekcji używanych aktualnie do osiągnięcia ciśnienia nominalnego podczas uruchamiania silnika. Na wykresie widać wyraźnie przesterowanie korekcji mające na celu wygładzenie przebiegu ciśnienia w zasobniku.

Opracowano na podstawie artykułu z czasopisma „kfz-betrieb”

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

autoExpert 12 2025

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę