Note technique : fonctionnement et diagnostic du capteur de vitesse de transmission PDK
Note technique : capteurs de vitesse des transmissions PDK
Le capteur de vitesse est un composant essentiel de la transmission Porsche PDK à double embrayage. Il mesure en continu la vitesse de rotation des arbres internes et transmet ces données à l’unité de commande de la transmission. Ce retour d’information en temps réel permet à l’unité de commande de synchroniser les changements de rapport avec précision et de confirmer que chaque engagement de rapport s’est correctement effectué. En cas de défaillance du capteur, la boîte de vitesses perd la capacité de vérifier la vitesse des arbres. Dans cet état, l’unité de commande refuse d’effectuer d’autres changements de rapport ; elle maintient le rapport actuel jusqu’à ce que le véhicule s’immobilise, puis elle n’autorise plus le véhicule à repartir.
Fonctionnement des capteurs de vitesse de la transmission
La transmission utilise deux arbres d’entrée, chacun étant relié à son propre embrayage.
Le volant moteur est directement relié à l’entrée du pack d’embrayages. Par conséquent, la vitesse d’entrée de l’embrayage est mesurée par le capteur de régime moteur (capteur de position du vilebrequin), tandis que la vitesse de sortie de l’embrayage est mesurée par les capteurs de vitesse de la transmission.
Pour cette raison, il est souvent plus intuitif de considérer ces capteurs comme des « capteurs de sortie d’embrayage » plutôt que comme des capteurs de vitesse d’entrée.
- Le canal 1 du capteur de vitesse mesure la vitesse d’une roue d’impulsion crantée emmanchée sur l’ arbre 1.
- Le canal 2 du capteur de vitesse mesure la vitesse des dents individuelles de l’engrenage sur l’ arbre 2.
Comment le TCU détecte le patinage de l’embrayage
Le patinage de l’embrayage est déterminé en comparant le régime moteur à la vitesse de l’arbre de transmission indiquée par le capteur de vitesse.
Lorsqu’un embrayage est complètement serré, le régime moteur doit correspondre à la vitesse de transmission de l’arbre concerné.
La vitesse de sortie de la transmission est calculée à partir de la moyenne des signaux des capteurs de vitesse des roues. En fonction du rapport actuellement engagé, le TCU (unité de commande de la transmission) connaît exactement la vitesse de rotation que la sortie du capteur de vitesse doit correspondre à la vitesse des roues.
Ce processus est appelé surveillance du rapport de transmission, et le TCU effectue cette vérification en continu pendant le fonctionnement de la transmission.
Comme la PDK présélectionne un rapport sur l’embrayage qui n’est pas actuellement engagé, le TCU peut surveiller simultanément les vitesses des deux arbres de transmission, et pas uniquement celle de l’arbre relié à l’embrayage actif.
Tension et signal du capteur de vitesse
Le capteur de vitesse de la transmission fonctionne avec une alimentation de 8,5 V fournie par le TCU. C’est le seul capteur de transmission qui utilise cette alimentation de 8,5 V.
Les deux canaux des capteurs de vitesse partagent la même alimentation de 8,5 V, mais chaque canal possède son propre signal de sortie individuel vers le TCU.
Lorsque le TCU est alimenté électriquement et que le contact est mis, chaque canal de capteur de vitesse envoie un signal de référence d’environ 0,75 V au TCU.
Cette tension de référence permet au TCU de confirmer que le capteur de vitesse est connecté, en ligne et fonctionne.
Lorsque l’arbre commence à tourner, le capteur de vitesse correspondant détecte chaque dent qui passe et envoie une petite impulsion électrique au TCU. Le TCU compte ces impulsions pour calculer la vitesse de l’arbre.
Ces impulsions se superposent au signal de référence constant de 0,75 V. Cela permet au TCU de déterminer à la fois si le capteur est en ligne et à quelle vitesse l’arbre tourne.
PIWIS affiche la vitesse calculée de l’arbre en tr/min, bien qu’en interne le TCU détermine cette valeur en comptant les impulsions individuelles du capteur.
À quoi devraient ressembler les valeurs normales des capteurs de vitesse
Une question fréquente concerne les valeurs correctes des capteurs de vitesse en fonctionnement normal.
Le principe de base est simple.
Lorsqu’une vitesse est engagée sur un arbre d’entrée, celui-ci est mécaniquement relié aux roues arrière. Par conséquent, si le véhicule est à l’arrêt, la vitesse de cet arbre devrait être de 0 tr/min.
Si aucune vitesse n’est engagée sur un arbre, celui-ci est libre de tourner.
Même lorsque l’embrayage est désengagé, le frottement résiduel de l’embrayage peut faire tourner l’arbre à une vitesse inférieure au régime moteur. La vitesse exacte de l’arbre par rapport au régime moteur dépend de plusieurs facteurs et varie également avec la température de la transmission.
Exemples
P sélectionné
La première vitesse est engagée sur l’arbre 1. Les versions logicielles antérieures 987/997 peuvent engager la marche arrière à la place.
Dans cette condition :
- L’arbre 1 devrait indiquer 0 tr/min.
- L’arbre 2 devrait tourner à une vitesse inférieure au régime moteur.
R sélectionné
Les valeurs devraient être les mêmes que lorsque P est sélectionné.
N sélectionné
Aucune vitesse n’est engagée, les deux arbres sont donc libres de tourner.
Les deux arbres peuvent donc tourner à une vitesse inférieure au régime moteur en raison du frottement résiduel de l’embrayage.
D sélectionné
La première vitesse est engagée sur l’arbre 1, tandis que la deuxième vitesse est engagée sur l’arbre 2.
Comme les deux arbres sont maintenant mécaniquement reliés aux roues arrière, ils devraient tous deux indiquer 0 tr/min lorsque le véhicule est à l’arrêt.
Test avec le véhicule soulevé
Il est possible de soulever le véhicule et de faire fonctionner la chaîne cinématique avec les roues en rotation, afin de simuler un fonctionnement routier normal.
Dans ces conditions, les vitesses de rotation des arbres de transmission devraient également indiquer une rotation.
L'arbre relié à l' embrayage engagé doit tourner à une vitesse égale au régime moteur.
L'arbre relié à l' embrayage non engagé, avec un rapport présélectionné, doit tourner à une vitesse différente. Cette différence correspond à la relation de rapport entre les rapports engagés sur les deux arbres.
Test manuel de la vitesse des arbres avec PIWIS
Il est également possible de faire tourner manuellement les arbres d'entrée et de surveiller leur vitesse à l'aide de PIWIS.
Arbre 1
Le test de l'arbre 1 est relativement simple.
Retirez le capuchon noir supérieur à l'arrière de la transmission.
Installez un boulon M24 × 1.5 mm dans l'arbre visible, qui est l'arbre 1, et faites-le tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
PIWIS devrait afficher la vitesse d'arbre obtenue.
Arbre 2
Le test de l'arbre 2 est plus complexe.
Le carter arrière de la transmission doit d'abord être retiré.
Engagez la 2e vitesse sur la tige de commande 4 en poussant la tige de commande/la fourche de sélection la plus basse vers le moteur.
Installez ensuite un boulon M22 × 1.5 mm dans l'arbre inférieur et faites tourner le boulon dans le sens des aiguilles d'une montre.
Cela fait tourner l'arbre 2 lui-même dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et la vitesse correspondante devrait être visible dans PIWIS.
Remarque sur le sens de rotation
Si l'arbre est tourné dans le sens opposé pendant le test, le TCU enregistrera tout de même correctement la vitesse de l'arbre.
L'impulsion générée par le capteur de vitesse est différente, car elle indique une rotation en marche arrière, mais le TCU semble tout de même calculer correctement la vitesse.
Pour ce type de test manuel, il est préférable d'arrêter le véhicule lorsque la transmission est en N. Cela garantit qu'aucun rapport n'est engagé et que le verrou de stationnement est également désengagé.
Défauts et diagnostic des capteurs de vitesse
Il existe de nombreux défauts différents liés aux capteurs de vitesse. Certains indiquent clairement que le capteur de vitesse lui-même est en cause, tandis que d'autres nécessitent des connaissances et des essais supplémentaires pour déterminer si le problème est causé par le capteur ou par une autre partie du système.
Comme indiqué précédemment, les signaux de sortie des capteurs de vitesse sont comparés en continu aux données de vitesse des roues afin de vérifier que les vitesses de transmission calculées sont plausibles.
Si un capteur de vitesse de roue est défaillant et provoque le défaut, vous devriez normalement constater des défauts PSM correspondants liés aux capteurs de vitesse de roue. Si aucun défaut de capteur de vitesse de roue de ce type n'est présent, le capteur de vitesse de transmission devient une cause plus probable.
Défauts de surveillance du rapport de transmission
Les codes défauts typiques incluent :
- 0731
- 0732
Ces défauts concernent la surveillance du rapport de transmission.
Le TCU compare en continu la vitesse de l'arbre de transmission à la vitesse des roues afin de confirmer que le rapport de transmission réel correspond au rapport attendu pour le rapport sélectionné.
Si le rapport calculé se situe en dehors de la plage autorisée, le capteur de vitesse peut signaler une vitesse d’arbre incorrecte.
Défauts de plausibilité de la vitesse de l’arbre d’entrée de la transmission
Les codes défauts typiques incluent :
- 1743
- 1744
Ces défauts concernent le contrôle de plausibilité de la vitesse de l’arbre d’entrée de la transmission.
Lors de ce test, le régime moteur est comparé à la sortie du capteur de vitesse de la transmission.
Si la relation entre le régime moteur et la vitesse de l’arbre de transmission sort des limites prévues, la cause peut être un signal de vitesse incorrect provenant du capteur de vitesse.
Défauts de patinage et de survitesse de l’embrayage
De nombreux codes défauts sont associés au patinage de l’embrayage et à la survitesse de l’embrayage ; il n’est donc pas pratique de tous les répertorier ici.
Exemples :
- 1745
- 1757
- 1758
- 17B5–17B8
Avec ces défauts, un patinage réel de l’embrayage peut se produire et être à l’origine de l’enregistrement du code défaut.
L’une des méthodes de diagnostic les plus utiles consiste à observer le régime moteur pendant la conduite.
En cas de patinage de l’embrayage, le régime moteur présentera normalement un comportement cohérent avec l’incapacité de l’embrayage à maintenir la relation attendue entre le régime moteur et la vitesse de l’arbre de transmission.
Si aucun patinage de l’embrayage n’est observable pendant la conduite, un capteur de vitesse défaillant est souvent la cause la plus probable.
Pour cette raison, les codes défauts liés au patinage de l’embrayage, à la survitesse ou à la plausibilité de la vitesse de l’arbre ne doivent pas automatiquement être interprétés comme la preuve d’un problème mécanique de l’embrayage. Le signal du capteur de vitesse doit également être vérifié avant de parvenir à cette conclusion.
Défauts de surchauffe du liquide d’embrayage
Bien que cela puisse sembler inhabituel, un capteur de vitesse défaillant s’accompagne souvent de défauts de surchauffe du liquide d’embrayage.
Deux conditions principales peuvent déclencher un défaut de surchauffe :
- La température réelle du liquide d’embrayage est trop élevée.
- Le TCU calcule que la température des disques métalliques de l’embrayage est trop élevée.
La deuxième condition est particulièrement importante lors du diagnostic d’un problème présumé de capteur de vitesse.
Si un canal de capteur de vitesse produit un signal incorrect ou incohérent, le TCU peut interpréter les données comme un patinage excessif de l’embrayage. Sur la base de ce patinage apparent, le TCU peut calculer que les disques métalliques de l’embrayage ont atteint une température excessive.
Dans cette situation, l’embrayage lui-même ne surchauffe peut-être pas réellement. Le défaut de surchauffe peut simplement résulter de données de vitesse incorrectes provenant d’un capteur de vitesse défaillant.
Comment diagnostiquer le défaut
Si des défauts de surchauffe de l’embrayage sont présents, vérifiez les éléments suivants :
- Température réelle du liquide d’embrayage
- Autres signes de patinage de l’embrayage
- Tout autre code défaut lié au capteur de vitesse
Si la température du liquide d’embrayage est normale et qu’aucun autre signe de patinage réel de l’embrayage n’est présent, le défaut de surchauffe est plus probablement causé par un capteur de vitesse qui indique incorrectement le régime de l’arbre.
Cela devient encore plus probable si le défaut de surchauffe apparaît en même temps que d’autres défauts liés au capteur de vitesse.
Effet des courants de Foucault négligé
La surface de détection du capteur de vitesse d’origine est fabriquée dans une matière plastique appelée PEEK (polyéther-éther-cétone). Avec le temps, cette matière peut se déformer ; toutefois, cela a peu d’impact sur les performances. Le principal problème est qu’elle devient plus cassante avec l’âge, et que le composant lui-même est relativement coûteux.
De nombreux capteurs de vitesse de rechange présents sur le marché utilisent un alliage d’aluminium pour la surface de détection. Cependant, un facteur essentiel est souvent négligé : l’utilisation d’aluminium introduit des effets de courants de Foucault.
Les courants de Foucault peuvent affecter considérablement le signal de régime, particulièrement à haut régime. D’après les calculs :
- À 6000 tr/min :
Une surface de détection en aluminium de 0,2 mm entraîne une atténuation du signal d’environ 10 % et un retard de phase d’environ 20°.
Une surface de détection en aluminium de 0,3 mm entraîne une atténuation du signal d’environ 20 % et un retard de phase d’environ 26°.
- À 8000 tr/min, l’impact devient encore plus prononcé.
- À 1000 tr/min, l’effet est négligeable.
À ma connaissance, certaines marques utilisent des surfaces de détection en alliage d’aluminium. Elles fonctionnent correctement dans des conditions de conduite normales, mais leur utilisation sur circuit n’est pas recommandée, car un régime plus élevé entraîne une instabilité accrue du signal.
Certains fabricants utilisent de l’acier inoxydable pour la surface de détection, ce qui élimine les effets des courants de Foucault. Toutefois, les coûts d’usinage CNC de l’acier inoxydable sont environ trois fois supérieurs à ceux de l’aluminium. Une solution potentielle pourrait être une conception hybride : un corps en alliage d’aluminium usiné CNC, associé à une surface de détection en acier inoxydable.
Recommandation :
Lors de la sélection d’un capteur de vitesse de transmission PDK, il est essentiel de vérifier le matériau de la surface de détection afin d’éviter d’éventuels problèmes de performance.
Conception innovante du capteur de vitesse PopoRacing PDK :
- Ensemble intégré - aucun câblage requis
- Conception à induction sur deux axes - forte résistance aux interférences, dérive thermique nulle
- Disposition de la puce au centre - sans distorsion du signal, au-delà de la plage de détection de la pièce d’origine
- Puce hautement intégrée de qualité automobile - performances stables et fiables
- Conception de fenêtre PEEK ultra-fine de 0,2 mm - élimine les effets des courants de Foucault et renforce les signaux
- Boîtier en alliage d’aluminium usiné CNC - peut résister aux environnements difficiles (tels que les températures élevées, les vibrations, etc.), réduisant les risques de gonflement et de défaillance thermique du capteur d’origine
