Design og funktionsprincip for køretøjsniveausensoren
Køretøjsniveausensor – opbygning, funktion og fejlfinding
Køretøjsniveausensoren er en central komponent til at registrere køretøjets højde. Sensoren måler karosseriets lodrette position i forhold til akslen eller chassiset. Dens måledata danner grundlag for mange køretøjssystemer som f.eks. automatisk lygteniveauregulering, adaptive chassissystemer og forskellige stabilitets- og komfortfunktioner.
Vigtig sikkerhedsanvisning
De følgende tekniske informationer og praktiske tips er udarbejdet af HELLA for at hjælpe bilværkstederne professionelt med deres arbejde. De informationer, der gives på denne hjemmeside, må kun benyttes af brancheuddannede fagfolk.
INDHOLDSFORTEGNELSE
Design og funktionsprincip for køretøjsniveausensoren
Køretøjsniveausensorer er roterende vinkelsensorer, der er monteret direkte på chassis- og karrosseridele. De består af et sensorhus, som er fast forbundet med karosseriet eller akslen med en holder, og en håndtagsarm, som er fastgjort til f.eks. styrearmen. Håndtagsarmen kan have forskellige længder og monteringstyper afhængigt af køretøjets version.
Hvis positionen mellem de bevægelige chassisdele og karosseriet eller akslen ændres, bevæger armen sig tilsvarende. Den overfører denne bevægelse direkte til sensoren, hvor den omdannes til en roterende bevægelse. Sensoren omdanner denne roterende bevægelse til et elektrisk signal og sender det videre til den overordnede styreenhed. På den måde kan ændringer i kørehøjden registreres præcist og bruges til at styre affjedrings- og komfortsystemer.
Da niveausensorer i køretøjer også bruges i sikkerhedsrelevante systemer, kræves der en særlig høj grad af fejlsikkerhed. Det er derfor, man ofte bruger redundante sensorer. To uafhængige målekanaler arbejder parallelt indeni. Begge kanaler registrerer den samme bevægelse og sender hver især et signal til den overordnede styreenhed. Hvis de to signalværdier afviger fra hinanden, opdager styreenheden en uregelmæssighed og kan reagere målrettet. På den måde opdages en mulig fejl på et tidligt tidspunkt, og det samlede systems funktionssikkerhed sikres.
Typer, der ofte bruges i praksis, er:
Potentiometriske sensorer
Dette design bestemmer positionen via en variabel modstand. Sådanne sensorer findes ofte i ældre køretøjer eller i simple nivelleringssystemer. Ulempen er sliddet på de indvendige glidekontakter, som kan blive slidt af den konstante mekaniske bevægelse.
Induktive sensorer
Induktive sensorer registrerer bevægelser via elektromagnetisk induktion. Måleprincippet kræver ingen bevægelige kontakter, hvilket gør dem robuste, holdbare og præcise. Induktive sensorer bruges ofte i systemer med luftaffjedring eller i adaptive chassis.
En særlig type induktiv sensor, der er udviklet af HELLA, er CIPOS ® Teknologi (kontaktløs induktiv positionssensor). Den kombinerer fordelene ved induktion med specialudviklet elektronik og garanterer driftssikkerhed selv under de belastninger, der typisk forekommer i køretøjer.
Typiske egenskaber:
- kontaktløs og slitagefri
- ufølsom over for magnetiske felter
- stabilitet ved høje temperaturer
- robust over for vibrationer, fugt og snavs
- Multikanalstruktur til redundante målinger
Eksempel på illustration - Indvendig opbygning af en induktiv sensor med CIPOS®-teknologi
1. Rotor
2. Sensorelektronik
3. Spoler
4. Elektronik til behandling af udgangssignalet
Hall-effekt-sensorer
Disse sensorer bruger et magnetfelt, som ændrer sig med bevægelsen. Der er heller ingen bevægelige kontakter her. Hall-sensorer kræver kun lidt vedligeholdelse og er pålidelige. Typiske anvendelsesområder er moderne køretøjer med xenon- eller LED-forlygter, der kræver automatisk nivellering af forlygterne.
Anvendelsesområder
Køretøjsniveausensorer bruges i forskellige køretøjssystemer:
| Anvendelse | Mål | Deltagende systemer |
|---|---|---|
| Automatisk lyslængderegulering | Blændfrit lysbillede | Niveausensor + styreenhed til forlygter |
| Luftaffjedring | Konstant frihøjde | Niveausensor + styreenhed til luftaffjedring |
| Dynamisk chassisstyring | Komfort og kørestabilitet | Niveausensor + spjældstyring |
| Kørsel med anhænger | Stabilt køretøjsniveau og blændfrit lys ved belastning | Niveausensor + automatisk nivellering af forlygter eller niveaukontrol |
Desuden kan rotationsvinkelsensorer også bruges på andre områder, f.eks. i landbrugskøretøjer eller entreprenørmaskiner. De bruges f.eks. til at registrere spjældpositionen på anhængere eller skovlpositionen på entreprenørmaskiner.
Fejlårsager og symptomer
Køretøjsniveausensorer er installeret i området omkring chassiset og udsættes derfor for forskellige belastninger i løbet af køretøjets levetid. Typiske årsager til funktionsfejl eller svigt er:
- Mekaniske beskadigelser: Defekte eller bøjede håndtagsarme, f.eks. på grund af stenslag, kollisioner eller forkert montering.
- Elektriske fejl: Kabelbrud, korrosion på stikforbindelser eller kortslutninger på grund af indtrængende fugt. Interne fejl i det integrerede kredsløb kan også føre til fejlsignaler eller en fejl.
- Miljømæssige påvirkninger: Indtrængende vand, salt eller snavs kan beskadige pakningerne og huset.
- Slid på potentiometre: Slid på modstandssporet på grund af kontinuerlig drift i ældre, mekanisk fungerende sensorer.
Mulige symptomer:
- En advarselslampe lyser i kombiinstrumentet
- Førerinformation eller fejlmeddelelser vedrørende førerassistentsystemer eller chassis
- Begrænsning af eller svigt i den automatiske lyslængderegulering
- Usædvanlig kørsel med adaptive chassiser (f.eks. for hårdt eller for blødt)
- Aktivering af et nødprogram i kontrolenheden
Illustrativt eksempel på styreenhederne - diagnose
Køretøjsniveausensors funktion overvåges af den overordnede styreenhed. Afhængigt af køretøjstype er det ikke kun fejlhukommelsen, der kan udlæses, men også funktioner som parameteranmodninger og ledningsdiagrammer kan også vises. Afhængigt af køretøjets type og udstyr kan der også være grundindstillinger i forhold til køretøjets højde.
Udlæsning af fejlhukommelse
Denne funktion giver mulighed for at udlæse og slette fejlkoderne i styreenheden. Registreringerne giver oplysninger om, hvorvidt der er fejl i selve køretøjets niveausensor, i ledningerne eller i kommunikationen med kontrolenheden.
Følgende fejlkode er gemt i vores eksempel:
- Fejlkode 49/ C103715
- Fejl til stede
- Førerhenvisning i køretøjet:Luftfjeder: Funktionsfejl! Kontakt venligst Service
Illustrativt visning af fejlhukommelsesanmodningen
Illustrativt visning af førerinformation i kombiinstrumentet
Parametre
I denne funktion kan køretøjsniveausensorens aktuelle værdier vises. Dette omfatter f.eks. den målte højdeafvigelse fra standardpositionen (køretøjets referencehøjde) eller den målte køretøjshøjde (absolut). Disse værdier er nyttige til at vurdere sensorens funktion under drift og opdage afvigelser.
På den måde kan man kontrollere, om signalerne fra venstre og højre niveausensor stemmer overens, eller om der er usandsynlige værdier, som tyder på en elektrisk eller mekanisk defekt.
Illustrativt visning af parameterforespørgslen - sensorværdi bagest til højre ikke OK
Illustrativt visning af parameterforespørgslen - sensorværdi bagest til højre OK
Grundindstillinger
Efter arbejde på sensorer i chassisområdet eller efter udskiftning af chassiskomponenter kan det være nødvendigt at genindlære kontrolpositionen. Det er den referencehøjde, som styreenheden refererer til, når den styrer affjedringen. Styreenheden anvender de aktuelle højdeniveauer på alle fire hjul som målværdier.
Følgende problemer kan opstå, hvis den normale position ikke er programmeret korrekt:
- forkert køretøjshøjde (f.eks. højere eller lavere på den ene side)
- Fejlmeddelelser i kombiinstrumentet
- Fejl i det automatiske nivelleringssystem
- forringet køredynamik eller -komfort
Afhængigt af køretøjets type og udstyr sker programmeringen via grundindstillingerne i diagnoseenheden.
Eksempel på grundindstilling - genprogrammering af den normale position
Ledningsdiagrammer
Systemspecifikke ledningsdiagrammer fra køretøjsinformationerne kan benyttes ved fejlfinding. De viser den elektriske tilslutning af køretøjets niveausensorer og deres integration i køretøjets elektriske system.
På den måde kan signalvejene mellem kontrolenheden og sensorerne spores, og eventuelle afbrydelser eller fejl kan lokaliseres. Især med komplekse chassis- eller belysningssystemer er arbejdet med kredsløbsdiagrammer en vigtig hjælp til at lokalisere fejlkilder hurtigt og pålideligt.
Eksempel på et kredsløbsdiagram - integration af køretøjets niveausensorer i køretøjets elektriske system.
1. Chassisets styreenhed
2. Køretøjets niveausensor forrest til højre
3. Køretøjets niveausensor bagest til venstre
4. Køretøjets niveausensor bagest til højre
5. Køretøjets niveausensor forrest til venstre
Service- og reparationsanvisninger
- Køretøjets niveausensor bør kun installeres og fjernes af uddannede specialister.
- Før installation skal du sikre dig, at sensoren er egnet til den planlagte brug og har de nødvendige mål, tilslutninger og egenskaber.
- Efter installationen skal chassisets højde kontrolleres med et passende diagnoseapparat. Kontrollér, at kontrolpositionen genkendes korrekt, og at sensorsignalerne er plausible. Derefter skal fejlhukommelsen slettes.
- Afhængigt af køretøjstypen og det udførte arbejde kan det være nødvendigt at rekalibrere køretøjets normalposition, så de aktuelle højdeniveauer anvendes som referenceværdier. Det kan også være nødvendigt at kalibrere køretøjsspecifikke assistentsystemer. ADAS CSC-værktøjet fra HELLA Gutmann, som kan bruges til at kalibrere førerassistentsystemer præcist og på tværs af producenter, er ideelt til dette arbejde.
- Afmonterings-, monterings- og sikkerhedsanvisningerne fra den pågældende køretøjsproducent skal overholdes i denne forbindelse.
- HELLA påtager sig ikke ansvar for skader som følge af usagkyndig håndtering eller fejlagtig montering.
- Landespecifikke bestemmelser om arbejdssikkerhed, forebyggelse af ulykker og bortskaffelse skal overholdes.
Bemærk:
De forskellige diagnosemuligheder er vist med diagnoseapparatet mega macs X som eksempel. De aktuelle testmuligheder og funktionsantal kan være forskellige for forskellige bilmærker, og de afhænger af den aktuelle systemkonfiguration af styreenheden. Skematiske fremstillinger, billeder og beskrivelser bruges kun til forklaring og illustration af teksten og kan ikke anvendes som grundlag for reparation af en given bil.