Nowoczesne pojazdy do prawidłowego funkcjonowania potrzebują licznych elementów pomiarowych. Zbierają one informacje o parametrach pracy silnika, torze jazdy, działaniach kierowcy, warunkach otoczenia lub nawierzchni. Jednym z takich urządzeń jest czujnik kąta skrętu. Jego zadaniem jest odczytywanie ruchów kierownicy i przekazywanie wartości do komponentów sterujących. To niepozorne urządzenie może mieć wpływ na komfort i bezpieczeństwo jazdy. Z tego powodu warto wiedzieć, jak rozpoznać awarię czujnika skrętu i jak zachować się po jej wykryciu!
Od roku 2011 wszystkie nowe samochody sprzedawane w Unii Europejskiej muszą być wyposażone w system aktywnej kontroli trakcji. Najczęściej jest on opisywany skrótem ESP. Pierwotnie czujnik kąta skrętu był elementem tego układu. Jednak producenci zdecydowali się rozbudować sterowniki, aby wykorzystywały one dane o ruchu kierownicy. Takie informacje służą do ulepszenia i stworzenia nowych rodzajów wyposażenia, które poprawiają komfort i bezpieczeństwo jazdy. Obecnie praca wykonywana przez czujnik kąta skrętu jest złożona.
Z tego artykułu dowiesz się między innymi:
- Czym jest czujnik kąta skrętu?
- Do czego nowoczesne samochody wykorzystują czujnik kąta skrętu?
- Jak rozpoznać i zdiagnozować awarię czujnika kąta skrętu?
- Co to jest i jak jest przeprowadzana kalibracja czujnika kąta skrętu?
- Jakie mogą być inne awarie, których objawy są podobne do tych towarzyszących uszkodzeniu czujnika skrętu?
Co to jest czujnik kąta skrętu?
Czujnik kąta skrętu to element pomiarowy, który zazwyczaj znajduje się w kolumnie kierownicy. W podstawowej wersji odczytuje on kąt obrotu kierownicą i przekazuje tę informację poprzez magistralę CAN do sterownika systemu kontroli trakcji.
Komputer używa tego parametru do rozpoznania, czy samochód porusza się w kierunku wybranym przez prowadzącego. Inne dane wykorzystywane przez ESP to informacje z:
- czujników prędkości obrotowej kół,
- ciśnienia płynu hamulcowego,
- pomiaru przyspieszenia poprzecznego pojazdu,
- prędkości jazdy,
- obciążenia silnika,
- przełożenia skrzyni biegów,
- aktualnej masy samochodu.
Jak widać, czujnik kąta skrętu jest tylko jednym z wielu elementów zaawansowanego układu, który ma na celu zwiększenie Twojego bezpieczeństwa.
Jak działa czujnik kąta skrętu?
Większość współczesnych samochodów wyposażone jest w indukcyjny czujnik kąta skrętu. Oznacza to, że mierzoną wartością jest niewielkie napięcie powstające podczas obrotu elementów w sensorze.
Taki czujnik składa się ze stojana i wirnika. Wirnik połączony jest z wałkiem kolumny kierowniczej, a stojan jest przymocowany do obudowy sensora. Podczas poruszania kierownicą wytwarzają się mikroprądy, które są przeliczane przez procesor czujnika na kąt obrotu. Informacja o wartości kąta wysyłana jest w formie cyfrowej do odpowiednich sterowników.
W przeszłości wykorzystywano też części o innej konstrukcji. Popularne były przede wszystkim czujniki optyczne, wykorzystujące fale światła (najczęściej w zakresie podczerwieni) i pierścień pomiarowy z ciemnymi i jasnymi polami. Drugim typem sensora kąta skrętu – kiedyś popularnym, obecnie jednak rzadko spotykanym – jest czujnik magnetorezystywny. Mierzył on zmianę pola magnetycznego tworzonego przez zamontowane w czujniku magnesy trwałe.
Czujnik kąta skrętu – za co odpowiada w samochodzie?
Jeżeli zepsuł Ci się czujnik kąta skrętu, warto wiedzieć, za co odpowiada i jak poważna może być to awaria?
Jak już wspomnieliśmy, pomiar obrotu kierownicy nie jest obecnie używany jedynie przez kontrolę trakcji. Ta informacja przydaje się także do obsługi innych systemów odpowiedzialnych za komfort i bezpieczeństwo zarówno kierowcy, jak i pasażerów.
Czujnik kąta skrętu w układzie wspomagania kierownicy
Najczęściej spotykanym dodatkowym zastosowaniem czujnika kąta skrętu jest sterowanie elektromechanicznym wspomaganiem kierownicy. Informacja przekazywana jest do komputera wspomagania, który uruchamia wspomagający manewrowanie silnik elektryczny.
W tym wypadku poza kątem zwykle mierzony jest także moment obrotowy, który kierowca przykłada do kierownicy. Wraz z danymi o prędkości i kierunku jazdy pozwala to na sterowanie adaptacyjnymi układami wspomagania kierownicy i dostosowanie siły do potrzeb w danej chwili. Dzięki temu ruchy kierownicy są mocniej wspomagane podczas manewrów z małą prędkością, a o wiele słabiej podczas szybszej jazdy. Takie rozwiązanie wydatnie zwiększa precyzję kierowania.
Inne systemy korzystające z czujnika kąta skrętu
Dane z czujnika kąta skrętu wykorzystują też zaawansowane elementy wyposażenia, takie jak tempomaty adaptacyjne, asystent pasa ruchu czy system automatycznego awaryjnego hamowania. W tym wypadku systemy rozpoznają kierunek jazdy i nakładają tę informację na odczyt z radaru czołowego. Dzięki temu biorą pod uwagę przeszkody, na które kieruje się samochód, a nie takie, które znajdują się na przykład na sąsiednim pasie.
W tradycyjnym tempomacie czujnik kąta skrętu może być wykorzystany jako jeden z wyłączników bezpieczeństwa. Gwałtowny ruch kierownicą zostanie odczytany jako sytuacja awaryjna – wtedy tempomat się wyłączy.
Inne układy korzystające z danych czujnika kąta skrętu to między innymi reflektory adaptacyjne (doświetlające zakręty), nowoczesne układy skrętu kół tylnych czy pneumatyczne i hydropneumatyczne zawieszenia.
Producenci samochodów prawdopodobnie będą tworzyć nowe zastosowania dla danych pochodzących z tego czujnika. Już teraz jest to jeden z elementów wykorzystywanych w eksperymentach z samochodami autonomicznymi. Pozwalają one na korygowanie toru jazdy, a także na kontrolowanie momentu przejęcia kierowania przez człowieka.
Objawy uszkodzonego czujnika kąta skrętu
Czujnik kąta skrętu to dość trwały element. Jego awarie zdarzają się rzadko, zwykle z powodu uszkodzenia mechanicznego podczas napraw lub w wyniku problemów z „zimnymi lutami” w elektronice. „Zimne luty” powstają, gdy w spoiwie lutowniczym znajduje się niewystarczająca ilość topnika. Między konektorem a lutowiem tworzy się mikroskopijna pusta przestrzeń. Niestety, ta powoduje, że prąd nie przepływa do elementu elektronicznego.
Uszkodzenie czujnika kąta skrętu zwykle zostanie zakomunikowane przez komputer pokładowy pojazdu. Odbędzie się to albo za pośrednictwem komunikatu na ekranie, albo kontrolki nieprawidłowego działania ESP. Ostatni komunikat może mieć różne przyczyny, ale awaria czujnika kąta skrętu jest jedną z nich.
Oprócz tego możesz zauważyć problem ze wspomaganiem kierownicy, które będzie działać z opóźnieniem lub z przerwami. Uszkodzenie objawi się najwyraźniej podczas manewrowania. Będziesz odczuwać wyraźny opór na początku obrotu kierownicy lub przerywany opór już w trakcie.
Bez sprawnego czujnika nie będą działać też inne wcześniej wymienione układy, które z niego korzystają. Jednostka sterująca najpewniej je wyłączy, ponieważ wykryje niesprawność, która mogłaby być niebezpieczna dla kierowcy! Jeżeli nie możesz włączyć aktywnego tempomatu, może to oznaczać, że czujnik kąta skrętu jest niesprawny.
Czujnik kąta skrętu – jak sprawdzić, czy działa poprawnie?
Niestety, nie istnieją żadne sposoby, które można wykorzystać do samodzielnego sprawdzenia tego, jak działa czujnik. Uszkodzony czujnik kąta skrętu? Objawy wcale nie muszą być oczywiste! Do zidentyfikowania problemu konieczne będzie zastosowanie komputera diagnostycznego, podłączonego przez standardowe złącze OBD do magistrali CAN. To główny system sterowania podzespołami samochodu.
Po podłączeniu urządzenia (wyposażonego w odpowiednie oprogramowanie) można sprawdzić, czy w pamięci zapisany jest błąd związany z czujnikiem skrętu. Można także przetestować jego działanie za pomocą procedury diagnostycznej. Polega ona na obracaniu kierownicą zgodnie z poleceniami programu, który porównuje prognozowany efekt z tym, który został faktycznie zmierzony. Na tej podstawie można ocenić, czy czujnik kąta skrętu jest sprawny.
Na rynku hobbystycznym znaleźć można wiele złączy OBD z modułem bluetooth, które łączą się z programem diagnostycznym w systemie Android. Takie urządzenia są wystarczające do odczytu błędów. Niestety, mają zbyt małą dokładność i zbyt duże opóźnienie odczytu, aby mogły być wykorzystywane do bardziej precyzyjnych pomiarów czy do kalibracji.
Kalibracja czujnika kąta skrętu – co to oznacza?
Czujnik kąta skrętu nie mierzy bezpośrednio kąta obrotu kierownicy. Korzysta on z sensorów z elektrycznym sygnałem wyjściowym. Oznacza to, że najważniejsze jest to, aby system samochodu mógł odpowiednio przeliczyć prąd na kąt obrotu kierownicy i ustawienie kół. W tym celu przeprowadza się kalibrację czujnika.
Czujnik powinien bezbłędnie rozpoznawać ustawienie kół na wprost i oba skrajne położenia (lewe i prawe). Dzięki temu możliwe jest zaprogramowanie zakresu działania, wyznaczenie podziałki i odpowiednie przeliczenie parametrów. Oczywiście proces ten nie odbywa się ręcznie – odpowiada za niego specjalistyczne oprogramowanie wewnątrz elektronicznej jednostki sterującej samochodu.
Jak zaznacza ekspert Inter Cars:
Współczesne czujniki mają niezwykle wysoką rozdzielczość i dokładność. Rozpoznają ruch kierownicy wielkości kilkunastu sekund kątowych (1 sekunda to 1/3600 stopnia). Konsekwencją jest to, że nawet najmniejsze błędy w kalibracji wpływają na działanie systemów zależnych od czujnika kąta skrętu.
Kiedy należy przeprowadzić kalibrację czujnika kąta skrętu?
Mechanicy często pomijają kalibrację czujnika kąta skrętu w czasie napraw. Zazwyczaj prowadzi to do nawarstwiania się błędów w systemie i kłopotów z działaniem układów. ESP zwykle działa wtedy w trybie awaryjnym (na ogół łączy się to z zaświeceniem kontrolki), a inne systemy powiązane z czujnikiem są mniej sprawne lub w ogóle niedostępne.
Należy przeprowadzić kalibrację czujnika kąta skrętu za każdym razem, gdy:
- naprawa obejmowała demontaż kolumny kierownicy,
- nastąpiła wymiana elementów wspomagania lub przekładni kierowniczej,
- po każdej regulacji geometrii zawieszenia,
- przeprowadzono naprawy lub zmiany (na przykład obniżenie prześwitu) w zawieszeniu, które mogły wpłynąć na jego geometrię,
- po montażu nowego czujnika kąta skrętu,
- po wymianie sterownika któregoś z układów korzystających z czujnika.
Jeżeli zleciłeś takie prace mechanikowi albo wykonałeś je samodzielnie w swoim garażu, koniecznie wykonaj kalibrację! Oszczędzi Ci to wielu nerwów.
Wymieniłeś czujnik kąta skrętu? Jak sprawdzić, czy działa poprawnie? Z pewnością nie uda Ci się to samodzielnie! Pamiętaj, że aplikacje na smartfony są bardzo niedokładne i nie muszą wcale współpracować z Twoim komputerem samochodowym.
Jak skalibrować czujnik kąta skrętu?
Do kalibracji czujnika kąta skrętu konieczne jest użycie profesjonalnych urządzeń diagnostycznych. Mało kto ma je w domowym warsztacie. Ich koszt jest bardzo wysoki i wynosi nawet kilkadziesiąt tysięcy złotych! Dlatego w celu ustawienia parametrów czujnika kąta skrętu najlepiej udać się do warsztatu specjalizującego się w komputerowej diagnostyce samochodów.
Doświadczony mechanik bez problemu poradzi sobie z kalibracją. Przy okazji sprawdzi także, czy w systemie nie znajdują się błędy wynikające z wcześniejszego niepoprawnego ustawienia. Fachowiec usunie je po odpowiednim ustawieniu systemu. Koszt takiego zabiegu wyniesie zwykle 200-300 zł.
Niesprawne ESP po wymianie i kalibracji czujnika kąta skrętu – co to może oznaczać?
W praktyce warsztatowej zdarzają się sytuacje, w których zdiagnozowane pierwotnie problemy nie są jedyną przyczyną niesprawności. Istnieje więc prawdopodobieństwo, że mimo poprawnego rozpoznania uszkodzenia czujnika kąta skrętu, jego wymianie i profesjonalnej kalibracji, ESP lub inny układ dalej nie będzie działać poprawnie.
Może to oznaczać, że czujnik został uszkodzony w wyniku innej usterki, którą należy szybko znaleźć, ponieważ może ona zniszczyć także nową część. Awaria może dotyczyć jednego z elementów układu. Najczęściej będzie ona wywołana nieprawidłowym działaniem sterownika.
Możliwe jest także to, że awarii w zbliżonym czasie uległ inny czujnik czy element układu. ESP korzysta z kilkunastu różnych czujników – każdy z nich może się zepsuć! Dlatego, jeżeli problem występuje mimo sprawnego czujnika skrętu, należy sprawdzić wszystkie inne elementy kontroli trakcji.
Jeżeli problem występuje we wspomaganiu, może być to spowodowane przebiciem w elektrycznym silniku lub awarią mechaniczną układu kierowniczego. W przypadku systemów adaptacyjnych winę może ponosić niesprawny radar.
Jeśli w Twoim samochodzie wystąpi potrzeba wymiany czujnika kąta skrętu lub innego elementu pomiarowego, z łatwością odnajdziesz je w ofercie sklepu Inter Cars. Nie czekaj i sprawdź jak najszybciej atrakcyjne oferty elektronicznych części zamiennych!
FAQ
Co to jest czujnik kąta skrętu?
To element pomiarowy, który odpowiada za odczyt położenia i ruchu koła kierownicy.
Do czego służy czujnik kąta skrętu?
Wykorzystuje go system kontroli trakcji (ESP) jako jeden z parametrów pojazdu. Używa się go także do sterowania wspomaganiem kierownicy, układami adaptacyjnych reflektorów czy aktywnego tempomatu.
Jak objawia się awaria czujnika kąta skrętu?
Awaria ta objawia się poprzez komunikat na ekranie lub palącą się kontrolkę ESP. Może być także wyraźnym oporem na kierownicy, związanym z nieodpowiednią pracą wspomagania elektromechanicznego. Faktyczne określenie źródła problemu jest możliwe dopiero po diagnostyce przeprowadzonej z pomocą specjalistycznych urządzeń.
Kiedy skalibrować czujnik kąta skrętu?
Kalibracja czujnika kąta skrętu powinna się odbyć za każdym razem, gdy dokonano napraw lub zmian w układach związanych z czujnikiem.
