Czujnik Halla w silniku – działanie, objawy usterki i wymiana

Hallotrony odpowiadają za wydajną pracę wielu podzespołów silnika. Ich awaria może nawet doprowadzić do unieruchomienia auta. Jak sprawdzić, czy czujnik Halla działa poprawnie?

Czym jest czujnik Halla i jak działa?

Nazwa czujnika Halla wzięła się od nazwiska wynalazcy tego efektu – amerykańskiego fizyka Edwina Halla. W 1879 r. odkrył on, że jeśli przez metalową płytkę przepuści się prąd elektryczny, a następnie zadziała na nią polem magnetycznym, to gdy pole jest skierowane poprzecznie względem półprzewodnika, przez który przepływa prąd, pojawia się różnica potencjałów elektrostatycznych. Ta różnica właśnie zwana jest efektem Halla. Powstaje ona dzięki sile Lorentza, która działa na poruszające się ładunki, i w efekcie prowadzi do wytwarzania napięcia.

Czujnik Halla to niewielki element elektroniczny, który wykrywa pole elektromagnetyczne. Jego budowa jest dość prosta. Wewnątrz zamkniętej obudowy znajduje się cienka płytka materiału półprzewodnikowego (np. z domieszką antymonku indu albo tellurku rtęci), do której krawędzi przymocowano dwie pary elektrod. Jedna jest podłączona do źródła prądu stałego i przepuszcza przez płytkę prąd. Napięcie na drugiej parze styków jest w przybliżeniu równe zeru. Zmienia się ono, gdzie w pobliżu pojawi się zewnętrzne pola magnetyczne, skierowane prostopadle do płytki. W tym momencie aktywuje się czujnik Halla.

Czujniki hallotronowe występują w dwóch głównych typach:

• zbliżeniowe – są wyposażone we wbudowany magnes, który oddziałuje z metalem znajdującym się w pobliżu frontu sensora, wykrywają siłę pola magnetycznego na podstawie odległości magnesu
• scalone – są to niewielkie elementy zamknięte w obudowach, mogą one mieć zintegrowany wzmacniacz i wbudowany komparator, umożliwiający proste stwierdzenie obecności lub braku pola magnetycznego w pobliżu sensora

Zastosowanie czujników Halla w samochodach

Sensory bazujące na efekcie Halla mają bardzo szerokie zastosowanie. W zasadzie są wykorzystywane do monitorowania pracy wielu podzespołów. W zależności od typu pojazdu, producenta i modelu, czujnik Halla wspomaga m.in.:

• układ zapłonowy – czujnik Halla to jeden z elementów odpowiadających za inicjowanie iskry zapłonowej w układzie bezstykowym, sensor jest wyposażony w przesłonę z oknami równymi liczbie cylindrów, od wielkości przesłony zależy kąt zwarcia, więc czujnik decyduje o dostarczeniu iskry do cylindra
• jednostkę napędową – sygnał z sensora pozwala na precyzyjne określenie położenia i prędkości obrotowej wałka rozrządu oraz wału korbowego, co umożliwia wyznaczenie początku sekwencji wtrysku paliwa; czujnik Halla w silniku zapobiega też pojawieniu się spalania stukowego na kolejnych cylindrach, bada też kąt otwarcia przepustnicy, pozycję pedału gazu oraz przyspieszenie
• systemy kontroli trakcji ABS oraz ASR – czujniki umożliwiają precyzyjną analizę prędkości obrotowej oraz kierunek ruchu koła, co przekłada się na dokładność działania układu zapobiegającego blokowaniu kół auta w czasie hamowania
• system wspomagania ruszania pod górę występujący w wielu autach pod nazwą Hill Holder – czujnik rozpoznaje kierunek ruchu koła i wysyła sygnał do sterownika, ten uruchamia wspomaganie, które ułatwia kierowcy ruszania na wzniesieniu
• układ kierowniczy – sensor przekazuje jednostce sterującej dane dotyczące kąta skrętu kierownicy
• układ oświetlenia pojazdu – bada kąt pochylenia wzdłużnego samochodu i na tej podstawie reguluje położenia reflektorów
• układach komfortowych – czujnik może np. sprawdzać kąt poziomu otwarcia szyb w samochodzie

Przeczytaj również: Kontrola trakcji: na czym polega, jak działa i dlaczego warto z niej korzystać

Czujnik Halla – gdzie się znajduje?

W nowoczesnych samochodach często występuje wiele czujników Halla, które zlokalizowane są w różnych częściach auta. Przykładowo sensor odpowiedzialny za pomiar prędkości i obrotu kół często montowany jest w piaście koła. Z kolei czujnik Halla mierzący obroty wałka rozrządu znajduje się u dołu silnika. Aby dostać się do niego, niekiedy trzeba zdemontować dolną pokrywę silnika, nadkola, a w niektórych samochodach nawet wentylator chłodnicy.

Oczywiście dokładna lokalizacja zależy od producenta i modelu samochodu.

Objawy uszkodzenia czujnika Halla

Czujnik Halla to prosty mechanizm, jednak i on ulega awarii. Ponieważ odpowiada za pracę wielu podzespołów, jego usterka może nawet uniemożliwić rozruch samochodu. Powodem jest brak sygnału dotyczącego obrotów silnika, co prowadzi do wyłączenia pompy paliwowej i cewki zapłonowej. 

Objawy uszkodzenia czujnika Halla w dużej mierze zależą od funkcji, jaką pełni on w samochodzie. Najczęstsze symptomy to:

• problem z uruchomieniem ciepłego silnika
• nierównomierna praca silnika na niskich obrotach
• spadek lub nierównomierne rozwijanie mocy przez jednostkę napędową
• praca w trybie awaryjnym sterownika rozrządu, zapłonu lub układu ABS
• podwyższone spalanie paliwa
• zapalenie się kontrolki „check engine”, co nie tyle jednoznacznie wskazuje na problemy z czujnikiem Halla, ile ogólnie sygnalizuje problemy z silnikiem i jego osprzętem

Zobacz także: Nierówna praca silnika – co może być przyczyną?

Jak sprawdzić czujnik Halla?

Najłatwiejszym i najszybszym sposobem jest diagnostyka komputerowa. W pamięci komputera sterującego pracą silnika zapisywane są wszelkie usterki, także te związane z zakłóceniem pracy czujnika Halla. Podłączając go do urządzenia diagnostycznego, można odczytać kody błędów, co pozwala na dokładną lokalizację źródła problemów. Diagnostykę można zlecić mechanikowi. Praktycznie każdy warsztat ma na wyposażeniu sprzęt umożliwiający odczyt danych z komputera pokładowego najpopularniejszych marek samochodów.

Stan czujnika Halla można też sprawdzić samodzielnie. Jednak wymaga to wyjęcia sensora z samochodu i posiadania urządzenia do badania przepływu prądu lub oscyloskopu albo testera czujników.

Po wymontowaniu czujnika Halla z auta podłączamy do niego urządzenie diagnostyczne np. oscyloskop, a następnie podpinamy zasilanie. Potem wystarczy odczytać wskaźniki. Sygnał wyjściowy powinien mieć kształt prostokątny, amplituda być zgodna z napięciem zasilania, a częstotliwość przełączania proporcjonalna do prędkości obrotowej. Jeśli przez czujnik Halla nie przepływa prąd, oznacza to, że doszło jego do uszkodzenia.

Warto też sprawdzić multimetrem, czy sterownik silnika podaje na czujnik Halla napięcie zasilania. Zwykle wynosi ono 5 V lub 12 V, w zależności od pojazdu.

Za pomocą testera czujników możemy sprawdzić prąd pobierany przez czujnik – najczęściej od 5 mA do 12 mA, poziom napięcia, a także reakcję sensora na pole magnetyczne poza instalacją pojazdu.

Jakie są przyczyny awarii czujnika Halla?

Najczęstsze przyczyny awarii czujnika Halla to:

• uszkodzenie mechaniczne
• usterka koła sensora
• zerwanie połączenia urządzenia ze sterownikiem
• zwarcie elektryczne wewnątrz urządzenia
• problem z przewodem zasilający
• reakcja na przegrzanie się silnika

Naprawa lub wymiana czujnika Halla

Zasadniczo nie naprawia się czujników Halla. Zepsuty element należy po prostu wymienić na nowy. Do naprawy kwalifikują się jedynie przewody, o ile to one są przyczyną usterki czujnika. 

Nowy sensor to wydatek od ok. 30 zł do nawet 400 zł. Koszt zależy od stopnia zaawansowania konstrukcji samochodu i zastosowania czujnika Halla. Podobnie kształtuje się cena za robociznę. Jeśli dostęp do czujnika jest skomplikowany, to mechanik może policzyć za swoją pracę nawet 300 zł.

Jak uniknąć uszkodzenia czujnika Halla?

Hallotrony ani nie należą do szczególnie awaryjnych podzespołów, ani też nie mają określonej żywotności i nie podlegają okresowym wymianom. Awarie czujników Halla są związane zwykle z warunkami, w jakich pracują. Uszkodzić je mogą wysoka temperatura silnika, kontakt ze smarami lub płynami eksploatacyjnymi.

Aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia sensorów, należy przestrzegać interwałów wymiany np. olejów i filtrów oraz pamiętać o regularnych przeglądach technicznych samochodu. Nie wolno też ignorować symptomów awarii czujnika oraz innych podzespołów. Szybka i trafna diagnoza zmniejsza koszty naprawy samochodu.

Podsumowanie

Czujnik Halla to niewielkie urządzenie elektroniczne o kluczowym znaczeniu. Umożliwiając zaawansowane pomiary magnetyczne i kontrolę, wspiera pracę wielu podzespołów w samochodach. Są to np. układ zapłonowy, rozrząd i ABS.

Niestety objawy jego awarii są typowe dla wielu innych usterek, dlatego ważna jest dokładna i szybka diagnostyka. Najłatwiej jest to wykonać w warsztacie samochodowym, podpinając samochód do komputera diagnostycznego. Inaczej trzeba go wyjąć i sprawdzić za pomocą np. testera czujników lub oscyloskopu. Zepsuty czujnik jest nienaprawialny – trzeba go wymienić na nowy.

FAQ

Czy czujnik Halla można wymienić samodzielnie, czy konieczna jest wizyta w warsztacie?

Czujnik Halla można wymienić samodzielnie, o ile mamy wiedzę dotycząca mechaniki samochodowej. Jednak najbezpieczniej jest powierzyć wymianę warsztatowi, zwłaszcza że usługa nie jest kosztowna.

Jak często należy sprawdzać czujnik Halla?

Czujnik Halla sprawdza się zasadniczo w chwili wystąpienia problemów świadczących o jego potencjalnej awarii.

Czy uszkodzony czujnik Halla może wpłynąć na działanie układu zapłonowego?

Tak. Jeśli sterownik nie otrzymuje sygnału o obrotach silnika, nie działają pompa paliwa i cewka zapłonowa.

Szukasz części zamiennych? Sprawdź ogłoszenia w serwisie OTOMOTO.