Przepustnica stanowi kluczowy element poprzez który kierowca steruje silnikiem benzynowym. Jest typem zaworu motylkowego regulującym dopływ powietrza do silnika. W klasycznym układzie pedał gazu (przyspieszenia) był połączony linką z przepustnicą. Dodawanie gazu prowadziło do otwarcia przepustnicy, co powodowało napływ powietrza do silnika. W układzie z gaźnikiem powodowało to jednoczesne zwiększenie ilości paliwa trafiającego do silnika – silnik zwiększał obroty a samochód przyspieszał.
Przy wtrysku sterowanym elektronicznie, to sterownik silnika (ECU) ustala odpowiednią dawkę paliwa na podstawie otwarcia przepustnicy, wykorzystując też inne parametry, takie jak przepływ powietrza, temperatura czy ciśnienie w kolektorze dolotowym. Aby sterownik “wiedział” o otwarciu przepustnicy konieczny jest czujnik (sensor), który zamieni stopnień otwarcia na sygnał w postaci napięciowej. Napięcie jest następnie przekazywane do ECU, gdzie jest zamieniane na dane o otwarciu.
Obecnie pedał gazu nie jest już mechanicznie łączony z przepustnicą – informacja o jego wciśnięciu trafia do sterownika również w formie sygnału elektrycznego. Za ruch przepustnicy odpowiada napęd elektryczny. W takiej przepustnicy (stanowiącej część serwomechanizmu) czujnik jest niezbędny do ustawienia jej w wymaganym położeniu.
Czujnik położenia przepustnicy (TPS) jest najczęściej zrealizowany w formie potencjometru umieszczonego na przedłużeniu osi przepustnicy. Otwarcie przepustnicy powoduje ruch ślizgacza po bieżni oporowej, zmieniając stosunek rezystancji na wyjściach. Pierwsze układy, w których przepustnica była otwierana linką często ograniczały się do jednego potencjometru. Z czasem dla zwiększenia niezawodności dodano dodatkowe styki sygnalizujące skrajne położenia – w pełni otwartej oraz zamkniętej przepustnicy.
Współcześnie najczęściej czujnik położenia jest zintegrowany z elektrycznym napędem przepustnicy. Powstały serwomechanizm w pełni odpowiada za otwarcie przepustnicy dlatego jest kluczowy dla bezpieczeństwa jazdy. Z tego względu stosuje się najczęściej zwielokrotniony czujnik (z reguły są to dwa potencjometry), których sygnały mogą być porównane przez sterownik. Dzięki temu dane są łatwiejsze do zweryfikowania, a usterka czujnika teoretycznie łatwiejsza do wykrycia.
To jaki będzie efekt awarii części łatwo przewidzieć jeśli dobrze zrozumiemy jej rolę. Otwarcie lub zamknięcie przepustnicy jest wyraźnym sygnałem dla sterownika do zwiększenia lub zmniejszenia dawek paliwa. Jeśli sygnał jest nieprawidłowy, sterownik może dobrać niewłaściwe dawki. Jest szereg objawów które mogą wskazywać na problem z czujnikiem:
Typowy czujnik wykonany jako potencjometr jest elementem mechanicznym który ulega naturalnemu zużyciu. Ślizgacz wykonując cykliczne ruchy po ścieżce oporowej prowadzi do jej wytarcia, co może skutkować niepewnym sygnałem w tych rejonach ścieżki. Zakresem najbardziej narażonym na zużycie jest rejon odpowiadający niskim obrotom. To właśnie w tym położeniu ślizgacz znajduje się przez dużą część czasu i w tym miejscu zwykle zaczyna swój ruch.
Innym typowym rodzajem uszkodzeń są te wynikłe z zawilgocenia i korozji elementów podzespołu i jego wyprowadzeń. Element montowany jest pod maską samochodu gdzie występują duże wahania temperatur, a zachlapanie przez wodę czy olej nie jest niczym niezwykłym. Zdarzają się także uszkodzenia mechaniczne, które mogą wywołać usterkę bezpośrednio bądź pośrednio, np. przez rozszczelnienie obudowy.
Ze względu na zwielokrotnienie potencjometru, usterka powinna zostać wykryta przez ECU i zarejestrowana w formie kodu błędu. Jeśli tak się stało to można od razu przystąpić do weryfikacji podzespołu. W pozostałych przypadkach jest trudniej, bo trzeba znaleźć źródło usterki. Objawy nie są charakterystyczne i mogą oznaczać też chociażby niesprawny przepływomierz MAF czy zapchany filtr powietrza.
Ocenę czujnika położenia przepustnicy należy zacząć od jego zlokalizowania i ustalenia czy obudowa części nie nosi śladów uszkodzeń takich jak pęknięcia czy wgniecenia. Zwracamy uwagę na zabrudzone lub utlenione styki oraz ślady korozji. W przypadku podejrzenia niesprawności czujnika warto sprawdzić okablowanie przez sprawdzenie ciągłości obwodu między złączem sterownika silnika a złączem przepustnicy.
Jeśli nie dysponujemy dodatkowym wyposażeniem, ale mamy dane serwisowe takie jak schemat układu czy prawidłową rezystancję, możemy spróbować zmierzyć ten parametr za pomocą multimetru. Taki pomiar może jednak okazać się zbyt wolny aby wykryć typowy problem z przetarciem się ścieżki.
Skutecznym sposobem weryfikacji sygnału z czujników położenia jest pomiar oscyloskopowy. W ten sposób ręcznie przestawiając przepustnicę możemy obserwować zmianę napięcia – powinna być równomierna, bez nagłych szarpnięć czy skoków na przebiegu. Oscyloskopy dedykowane dla motoryzacji takie jak Scope DT dają ogromne możliwości diagnostyczne. Wystarczy wybrać z listy komponentów przepustnicę, urządzenie samo ustawi odpowiednie parametry. Jedyne co musi zrobić użytkownik to podłączyć się do masy i sygnału wyjściowego z sensora. Jeden przycisk wystarczy by przywołać na ekranie pomoc dotyczącą testowania tego komponentu.
Osoby które nie czują się pewnie z oscyloskopem, a chcą przeprowadzić taki pomiar mogą skorzystać z testera czujników QST-5, który umożliwia prosty i szybki test. Możemy go przeprowadzić nawet jeśli nie mamy informacji na temat schematu połączeń. Wystarczy podłączyć trzy wyprowadzenia potencjometru do trzech wejść testera w dowolny sposób (o tym jak zidentyfikować poszczególne piny w przypadku modułu przepustnicy można dowiedzieć się tutaj: https://youtu.be/i6-y91n8-uw ).
Tester sam wykryje rodzaj czujnika (potencjometr) i jego układ wyprowadzeń. Następnie wystarczy wcisnąć OK aby przejść do testu. Czujnik zostanie zasilony z testera a na ekranie zobaczymy wartość wyjściową oraz niewielki przebieg ilustrujący wyjście z czujnika. Mimo niewielkiego rozmiaru wykres jest wyświetlany w ten sposób, aby uwidocznić wszelkie nierównomierności czy skoki sygnału w trakcie pomiaru. W ten prosty sposób upewnimy się, że faktycznie nastąpiło zużycie czujnika.
Początkowo silniki o zapłonie samoczynnym nie posiadały przepustnicy, ponieważ praca silnika Diesla może być w pełni kontrolowana poprzez dawkowanie paliwa. Skoro silniki jej nie potrzebują to dlaczego jest współcześnie tak często montowana? Okazało się, że dodanie przepustnicy poprzez wpływ na ciśnienie w układzie dolotowym, pozwala lepiej sterować systemem recyrkulacji spalin EGR. Dodatkowo element ten ułatwia wyłączanie silnika.
Przy testowaniu przepustnic do silników Diesla można posłużyć się dedykowanym testerem w formie urządzenia DTA-1. Tester podłączamy bezpośrednio do przepustnicy dzięki czemu mamy możliwość jej sprawdzenia poprzez ustawienie w dowolnym położeniu. Poprawna praca podzespołu razem z czujnikiem będzie polegać na równomiernym ruchu w całym zakresie pracy oraz nieprzekraczaniu dopuszczalnego prądu mierzonego przez tester.
Naprawa czujnika położenia przepustnicy polega na jego wymianie. W starszych konstrukcjach, w których czujnik położenia występował osobno, koszt części wynosi często kilkadziesiąt złotych. Oferty dystrybutorów obejmują części do w zasadzie każdego auta. Nowsze pojazdy zwykle mają zintegrowany moduł przepustnicy, który w takim przypadku trzeba wymienić w całości. Kompletny podzespół kosztuje zwykle kilkaset złotych dlatego warto umieć go sprawdzić. Dobrze mieć w warsztacie narzędzia takie jak tester czujników QST-5 oscyloskop aby nie tracić czasu na podmianę sprawnych elementów.
Autor: Inżynier Produktu Piotr Libuszowski
DeltaTech Electronics to polski producent i ekspert w branży automotive, który na bazie ponad 25 lat doświadczenia wyznacza trendy w innowacyjnej diagnostyce samochodowej.
To, co nadaje rytm naszej pracy, to wsłuchiwanie się w potrzeby klientów oraz śledzenie aktualnych problemów, z którymi mierzą się warsztaty samochodowe. Owocem tego jest oferta skrojona idealnie „na miarę” ich oczekiwań.
Cały cykl życia produktów od momentu projektowania rozwiązań, poprzez produkcję, kontrolę jakości i opiekę posprzedażową odbywa się w Firmie. Jakość tego procesu dokumentują liczne nagrody branżowe.
Naszą dumą jest szybkie wsparcie techniczne, polska jakość oraz setki zadowolonych klientów. Firma współpracuje z kluczowymi dystrybutorami w branży motoryzacyjnej.
