Silnik krokowy - budowa, zasada działania, funkcjonowanie

Silnik regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego, zwany potocznie silnikiem krokowym, jest ważnym elementem osprzętu jednostki napędowej. To właśnie dzięki niemu silnik, niezależnie od innych parametrów, utrzymuje stałą prędkość obrotową na biegu jałowym oraz podczas jazdy w czasie wysprzęglania.

Wartość prędkości obrotowej zależy od wielu czynników i jedynie nieustanne zmiany wychylenia silnika krokowego gwarantują stałość tych obrotów, co skutkuje zmianą przepływu powietrza do silnika. Podstawowymi parametrami, od których zależy wychylenie silnika krokowego, są temperatura silnika i uchylenie przepustnicy.

Rolą silnika krokowego jest takie sterowanie dopływem powietrza na przepustnicy, aby obroty nie spadały w żadnym momencie jego pracy poniżej minimalnych i silnik nie miał tendencji do gaśnięcia. Dlatego np. w przypadku zimnego rozruchu konieczne jest dodatkowe wysterowanie, które pozwoli zwiększyć ilość docierającego do przepustnicy powietrza, umożliwi spalenie dodatkowej ilości paliwa i utrzymanie właściwej prędkości obrotowej biegu jałowego.

Podobne działanie obserwujemy np. podczas dojazdu do świateł na biegu jałowym. To silnik krokowy przeciwdziała zgaśnięciu. Tłumaczy to, dlaczego taka technika jazdy nie jest do końca ekonomiczna i dlaczego specjaliści od ekojazdy zalecają hamowanie biegami – przez dłuższy czas spalana jest dodatkowa dawka paliwa, podtrzymująca działanie silnika, mimo że nie naciskamy pedału przyspieszenia.

Podczas normalnej jazdy silnik krokowy nie może przeszkadzać, dlatego jego położenie praktycznie ciągle się zmienia. Dodatkowo musi być korygowany zależnie od temperatury silnika. Gdyby tak nie było, to normalne obroty zimnego silnika na biegu jałowym utrzymywałyby się na poziomie 2000-3000 obr./min. przy silniku w pełni rozgrzanym.

Jego działanie polega na minimalnych ruchach, które odchylają przepustnicę w obie strony, ustalając jej położenie. Sterowanie odbywa się elektronicznie na podstawie liczby impulsów (kroków), które silniczek uzyska z ECM (Electronic Control Module = elektroniczny moduł sterujący). Liczba kroków przeliczana jest na odpowiednie wychylenie.

Sam silnik umieszczony jest zwykle tuż obok przepustnicy i w typowym zastosowaniu ma wirnik wzbudzenia, złącza elektronicznego zasilania i zawór obrotowy. Ten ostatni ma najczęściej kształt grzybka i przy cofaniu otwiera dodatkowy przelot powietrza, równolegle do przelotu głównego zamykanego przez przepustnicę. Co ciekawe, zmiana kierunku obrotu realizowana jest podobnie jak w typowych urządzeniach elektrycznych: poprzez zmianę biegunowości prądu elektrycznego.

Sterowanie silniczka krokowego odbywa się na podstawie odczytu z czujników. Informacji dostarczają: czujnik położenia wału korbowego (określa prędkość obrotową silnika), czujnik ciśnienia w kolektorze ssącym (tzw. MAP sensor) oraz czujnik temperatury płynu chłodzącego. Dodatkowo pobierane są informacje o tym, czy włączony jest zapłon, oraz o aktualnym naładowaniu akumulatora.

Po co ta ostatnia informacja? Nie jest bez znaczenia, ponieważ w przypadku wykrycia niebezpieczeństwa rozładowania akumulatora silnik krokowy może podnieść obroty biegu jałowego tak, aby umożliwić szybsze jego naładowanie. Zazwyczaj silnik krokowy pracuje także przez chwilę po wyłączeniu silnika.

Pozwala to na łatwiejsze ponowne odpalenie silnika po jego przypadkowym zduszeniu. Silnik krokowy jest wtedy gotowy na utrzymanie obrotów zaraz po rozruchu, ułatwiony jest też sam rozruch.

Gdy są problemy z utrzymywaniem właściwych obrotów przez silnik, dobrze jest w pierwszej kolejności zająć się właśnie regulatorem obrotów biegu jałowego. Z łatwością odnajdziemy go nieopodal przepustnicy. Zazwyczaj niepotrzebna jest wymiana, tylko jego wyczyszczenie.

Wymaga to rozebrania silnika krokowego i oczyszczenia grzybka z zanieczyszczeń, które nagromadziły się przez lata. Podczas eksploatacji powstaje na nim wiele nalotów, które utrudniają prawidłową pracę tego precyzyjnego mechanizmu i jego blokowanie. Dodatkowo trzeba koniecznie przesmarować układ odpowiedzialny za jego wysuwanie.

Gdy wszystko rozbierzecie, wyczyścicie i nasmarujecie, załóżcie go ponownie, podłączcie i sprawdźcie efekt. Zazwyczaj konieczna jest adaptacja. Zależy ona od konkretnego modelu samochodu. ECM musi ustalić liczbę kroków przy poszczególnych położeniach silnika krokowego. Taką naukę można przeprowadzić np. poprzez włączenie zapłonu i kilkukrotne wciśnięcie pedału przyspieszenia do końca i swobodne puszczenie.

Jeśli obroty po przeczyszczeniu dalej są niestabilne i silnik nie pracuje prawidłowo, to nie należy się od razu zniechęcać. Trzeba samochód zostawić na kilkanaście minut z włączonym silnikiem, a niekiedy wykonać kilkunastokilometrową jazdę, która pozwoli "nauczyć" go nowych ustawień i dopasować sterowanie do obecnych parametrów.

Jeśli okaże się niezadowalający lub krótkotrwały, to warto sprawdzić, czy w silniku krokowym nie padła elektronika. Za pomocą miernika należy zmierzyć wartość na poszczególnych biegunach. Jest to stosunkowo rzadka usterka, ale jeśli wystąpi, czyszczenie już nie pomoże i konieczna będzie wymiana na nowy lub inny używany. Na szczęście nie jest to zazwyczaj duży wydatek. Silniki krokowe kosztują z reguły od kilkudziesięciu do ponad 200 zł, choć zdarzają się i takie, za które zapłacicie ponad 500 zł.