Wrażliwe na temperaturę, czyli awarie i diagnostyka czujników temperatur gazów spalinowych

Dawid Pauszek

Wszystkie czujniki temperatury spalin należą do grupy tzw. termistorów. Termistor dokładnie oznacza „rezystor termiczny”, czyli rezystor wrażliwy na temperaturę. Istnieją dwa rodzaje termistorów: jeden z nich należy do grupy tzw. przewodników zimnych. Ich opór elektryczny zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. W fizyce takie czujniki nazywa się czujnikami o dodatnim współczynniku temperaturowym lub po prostu czujnikami PTC (ang. Positive Temperature Coefficient).

W przypadku drugiego typu termistorów jest dokładnie odwrotnie: są to tzw. przewodniki ciepłe. Ich opór elektryczny maleje wraz ze wzrostem temperatury. W konsekwencji takie czujniki mają ujemny współczynnik temperaturowy i nazywane są czujnikami NTC (ang. Negative Temperature Coefficient).

Poniższa grafika przedstawia różnice pomiędzy czujnikami PTC i NTC. Oczywiście w rzeczywistości krzywe charakterystyczne nie są proste. Pokazano je tutaj, aby wyjaśnić ogólne różnice.

Zanim zajmiemy się przyczynami awarii i diagnostyki tych czujników, warto nakreślić podstawową zasadę działania, czyli omówimy ich obwód elektryczny. W większości przypadków obwód elektryczny czujnika to połączenie szeregowe dwóch rezystorów – pierwszy rezystor to czujnik temperatury gazów spalinowych, natomiast drugi to tzw. rezystor podciągający „Pull up” w sterowniku ECU. Napięcie jest „podzielone” pomiędzy dwoma rezystorami. Rezystancja rezystora „Pull up” w ECU pozostaje stała, więc zmiana rezystancji czujnika wpływa na podział napięcia. ECU mierzy napięcie w rezystorze Pull-up i na tej podstawie wylicza temperaturę przyporządkowana do wartości napięcia.

Przyczyn awarii czujnika temperatury spalin może być bardzo wiele. Jedną z podstawowych jest działanie na czujnik wysokiej temperatury, przekraczającej czasami 900°C. Taka temperatura może pojawić się w układzie wydechowym, gdy mamy uszkodzony wtryskiwacz, czy na skutek złej jakości oleju, a także zbyt ubogiej mieszanki. Warto także pamiętać o sprawdzeniu katalizatorów i filtra DPF – niedrożne podzespoły układu wydechowego mogą wpływać na ciśnienia i temperaturę w układzie wydechowym.

Druga, dość częsta przyczyna awarii, to wibracje w układzie wydechowym, na skutek których mogą ulec uszkodzeniu wewnętrzne połączenia. Zagięte i skręcone przewody w dłuższym okresie eksploatacji są również narażone na uszkodzenia. 

Kolejna przyczyna to nieprawidłowe spalanie mieszanki czy nadmierne zużycie oleju, a czasami nawet dodatki do paliwa. Może to powodować odkładanie się złogów nagaru na czujnikach, które będą podawały przekłamane dane. Czujniki temperatury gazów wydechowych narażone są także na uszkodzenia mechaniczne, np. uderzenie kamieniem czy zerwanie przewodu o wystający element z jezdni.

Jak możemy rozpoznać problemy z czujnikiem? Pomaga w tym kontrolka sygnalizująca usterki MIL (Malfunction Indicator Light), czasami również kontrolka świec żarowych czy filtra cząstek stałych. Oprócz komunikatów mogą to być np. problemy z regeneracją filtra cząstek stałych czy zwiększone zużycie paliwa. Możemy również zaobserwować wzrost emisji szkodliwych substancji w spalinach, takich jak tlenki azotu, tlenki węgla czy wodorotlenki, oraz utratę wydajności.

Pomiary możemy przeprowadzić bez podłączenia testera do komputera sterującego ECU na dwa sposoby: z czujnikiem wkręconym w układ wydechowy lub po wymontowaniu czujnika. Używamy do tego multimetru lub oscyloskopu i mierzymy rezystancje. Rozgrzewamy czujnik przy pracującym silniku (należy rozpocząć pomiar od początku, czujniki reagują bardzo szybko) i sprawdzamy, czy wraz ze wzrostem temperatury oporność spada (NTC) lub rośnie (PTC) w sposób ciągły (bez przerwy). Jeżeli czujnik nie jest zamontowany, wskazane jest użycie nagrzewnicy/opalarki. Niektóre czujniki NTC charakteryzują się bardzo wysoką opornością w temperaturze pokojowej i niższej. Należy upewnić się, że został wybrany właściwy zakres pomiaru, ponieważ w przeciwnym razie może zostać wyświetlony komunikat „obwód otwarty” mimo sprawnego czujnika (opisany powyżej przykład – rezystancja w temperaturze pokojowej powyżej 5 kΩ). W przypadku użycia testera diagnostycznego oceniamy aktualne wartości pomiarowe czujnika w jednostce sterującej. Niektórzy producenci samochodów wymagają skasowania ze sterownika silnika ECU danych dotyczących adaptacji czujnika po jego wymianie. Jeżeli dane nie zostaną skasowane, istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się kodu usterki nowego czujnika.

Podstawowe kody błędów przy uszkodzonym czujniku temperatury spalin:

• P0544: bank 1, awaria czujnika 1
• P0546: bank 1, wysokie wejście czujnika 1
• P2031: bank 1, awaria czujnika 2
• P2033: bank 1, obwód czujnika 2 wysoki
• P247A: bank 1, czujnik 3 poza zasięgiem
• P0549: bank 2, obwód czujnika 1 wysoki

Dawid Pauszek, Manager Technical Support, Aftermarket Eastern Europe

Artykuł sponsorowany Niterra