Nota tecnica: funzionamento e diagnosi del sensore di velocità della trasmissione PDK
Nota tecnica: sensori di velocità nelle trasmissioni PDK
Il sensore di velocità è un componente critico della trasmissione a doppia frizione PDK di Porsche. Misura continuamente la velocità di rotazione degli alberi interni e trasmette questi dati alla centralina di controllo della trasmissione. Questo feedback in tempo reale consente alla centralina di sincronizzare le operazioni di cambiata con precisione e confermare che ogni innesto marcia sia stato completato correttamente. Se il sensore si guasta—la trasmissione perde la sua capacità di verificare la velocità dell'albero. In tale stato, la centralina rifiuta di eseguire ulteriori cambiate; mantiene la marcia attuale finché il veicolo non slitta fino all'arresto, dopodiché non permetterà all'auto di ripartire.
Come funzionano i sensori di velocità della trasmissione
La trasmissione utilizza due alberi primari, ciascuno collegato alla propria frizione.
Il volano motore è direttamente collegato all'ingresso del pacchetto frizioni. Di conseguenza, la velocità di ingresso della frizione è misurata dal sensore di giri motore (sensore di posizione dell'albero motore), mentre la velocità di uscita della frizione è misurata dai sensori di velocità della trasmissione speed sensors.
Per questo motivo, è spesso più intuitivo pensare a questi sensori come a "sensori di uscita della frizione" piuttosto che a sensori di velocità di ingresso.
- Canale 1 del sensore di velocità misura la velocità di una ruota a impulsi dentata pressata su albero 1.
- Canale 2 del sensore di velocità misura la velocità dei singoli denti della marcia su albero 2.
Come la TCU rileva lo slittamento della frizione
Lo slittamento della frizione è determinato confrontando i giri motore con la velocità dell'albero della trasmissione riportata dal sensore di velocità.
Quando una frizione è completamente serrata, i giri motore dovrebbero corrispondere alla velocità di trasmissione dell'albero corrispondente.
La velocità di uscita della trasmissione è calcolata utilizzando una media dei segnali dei sensori di velocità delle ruote. In base alla marcia attualmente innestata, la TCU (unità di controllo della trasmissione) sa esattamente a quale velocità di ruota dovrebbe corrispondere l'uscita del sensore di velocità.
Questo processo è noto come monitoraggio del rapporto di trasmissione, e la TCU esegue questo controllo continuamente durante il funzionamento della trasmissione.
Poiché il PDK preseleziona una marcia sulla frizione non attualmente innestata, la TCU può monitorare le velocità di entrambi gli alberi della trasmissione contemporaneamente—non solo l'albero collegato alla frizione attiva.
Tensione e segnale del sensore di velocità
Il sensore di velocità della trasmissione funziona con un' alimentazione 8,5V fornita dalla TCU. È l'unico sensore della trasmissione che utilizza questa alimentazione 8,5V.
Entrambi i canali del sensore di velocità condividono la stessa alimentazione 8,5V, ma ciascun canale ha il proprio segnale di uscita individuale verso la TCU.
Quando l'alimentazione elettrica è fornita alla TCU con l'accensione inserita, ciascun canale del sensore di velocità invia un segnale di base di circa 0,75V alla TCU.
Questa tensione di base consente alla TCU di confermare che il sensore di velocità è collegato, online e in funzione.
Quando l'albero inizia a ruotare, il sensore di velocità corrispondente rileva ciascun dente in transito e invia un piccolo impulso elettrico alla TCU. La TCU conta questi impulsi per calcolare la velocità dell'albero.
Questi impulsi sono sovrapposti al segnale di base 0,75V costante. Ciò consente alla TCU di determinare sia se il sensore è online sia quanto velocemente ruota l'albero.
PIWIS visualizza la velocità dell'albero calcolata in RPM, sebbene internamente la TCU determini tale RPM contando gli impulsi individuali del sensore.
Quali dovrebbero essere le letture normali del sensore di velocità
Una domanda comune è quali dovrebbero essere le letture corrette del sensore di velocità durante il funzionamento normale.
Il principio di base è semplice.
Quando una marcia è innestata su un albero primario, quell'albero è collegato meccanicamente alle ruote posteriori. Pertanto, se il veicolo è fermo, la velocità di quell'albero dovrebbe essere 0 RPM.
Se nessuna marcia è innestata su un albero, l'albero è libero di ruotare.
Anche con la frizione disinnestata, il trascinamento residuo della frizione può far ruotare l'albero a una velocità inferiore ai giri motore. La velocità esatta dell'albero rispetto ai giri motore dipende da diversi fattori e cambierà anche con la temperatura della trasmissione.
Esempi
P selezionata
La prima marcia è innestata su albero 1. Le versioni software 987/997 precedenti possono innestare la retromarcia invece.
In questa condizione:
- L'albero 1 dovrebbe leggere 0 RPM.
- L'albero 2 dovrebbe ruotare a una velocità inferiore ai giri motore.
R selezionata
Le letture dovrebbero essere le stesse di quando è selezionata P .
N selezionata
Nessuna marcia è innestata, pertanto entrambi gli alberi sono liberi di ruotare.
Entrambi gli alberi possono pertanto ruotare a una velocità inferiore ai giri motore a causa del trascinamento residuo della frizione.
D selezionata
La prima marcia è innestata su albero 1, mentre la seconda marcia è innestata su albero 2.
Poiché entrambi gli alberi sono ora collegati meccanicamente alle ruote posteriori, entrambi dovrebbero mostrare 0 RPM mentre il veicolo è fermo.
Prova con il veicolo sollevato
È possibile sollevare il veicolo e far funzionare il gruppo trasmissione con le ruote in rotazione, simulando il normale funzionamento su strada.
In queste condizioni, anche le velocità degli alberi della trasmissione dovrebbero mostrare rotazione.
L'albero collegato alla frizione innestata dovrebbe ruotare a una velocità pari ai giri motore.
L'albero collegato alla frizione non innestata, con una marcia preselezionata, dovrebbe ruotare a una velocità diversa. Questa differenza corrisponde alla relazione di rapporto di trasmissione tra le marce innestate sui due alberi.
Prova manuale della velocità dell'albero con PIWIS
È inoltre possibile ruotare manualmente gli alberi primari e monitorarne la velocità utilizzando PIWIS.
Albero 1
La prova dell'albero 1 è relativamente semplice.
Rimuova il tappo nero superiore nella parte posteriore della trasmissione.
Installi un bolt M24 × 1,5 mm nell'albero visibile, che è l'albero 1, e ruotilo in senso antiorario.
PIWIS dovrebbe visualizzare la velocità dell'albero risultante.
Albero 2
La prova dell'albero 2 è più impegnativa.
La scatola posteriore della trasmissione deve prima essere rimossa.
Innesti la 2a marcia sull'asta 4 spingendo l'asta/forchetta di innesto più bassa verso il motore.
Quindi installi un bolt M22 × 1,5 mm nell'albero inferiore e ruoti il bolt in senso orario.
Ciò fa ruotare l'albero 2 stesso in senso antiorario, e la velocità corrispondente dovrebbe essere visibile in PIWIS.
Una nota sulla direzione di rotazione
Se l'albero viene ruotato nella direzione opposta durante la prova, la TCU registrerà comunque correttamente la velocità dell'albero.
L'impulso generato dal sensore di velocità è diverso poiché indica rotazione inversa, ma la TCU sembra comunque calcolare correttamente la velocità.
Per questo tipo di prova manuale, è meglio spegnere il veicolo mentre la trasmissione è in N. Ciò garantisce che nessuna marcia sia innestata e che anche il blocco parcheggio sia disinnestato.
Guasti e diagnosi del sensore di velocità
Esistono molti guasti diversi correlati al sensore di velocità. Alcuni puntano chiaramente al sensore di velocità stesso, mentre altri richiedono conoscenze e prove aggiuntive per determinare se il problema è causato dal sensore o da un'altra parte del sistema.
Come discusso in precedenza, le uscite del sensore di velocità sono continuamente confrontate con i dati di velocità delle ruote per verificare che le velocità di trasmissione calcolate siano plausibili.
Se un sensore di velocità delle ruote sta guastandosi e causa il guasto, ci si aspetterebbe normalmente di vedere corrispondenti guasti PSM correlati ai sensori di velocità delle ruote. Se non sono presenti tali guasti dei sensori di velocità delle ruote, il sensore di velocità della trasmissione diventa una causa più probabile.
Guasti di monitoraggio del rapporto di trasmissione
I fault code tipici includono:
- 0731
- 0732
Questi guasti riguardano il monitoraggio del rapporto di trasmissione.
La TCU confronta continuamente la velocità dell'albero della trasmissione con la velocità delle ruote per confermare che il rapporto di trasmissione effettivo corrisponda al rapporto atteso per la marcia selezionata.
Se il rapporto calcolato è al di fuori dell'intervallo consentito, il sensore di velocità potrebbe stare riportando la velocità dell'albero in modo errato.
Guasti di plausibilità della velocità dell'albero primario della trasmissione
I fault code tipici includono:
- 1743
- 1744
Questi guasti riguardano il controllo di plausibilità della velocità dell'albero primario della trasmissione.
In questo test, i giri motore vengono confrontati con l'uscita del sensore di velocità dalla trasmissione.
Se la relazione tra RPM motore e velocità dell'albero della trasmissione cade al di fuori dei limiti attesi, la causa può essere un segnale di velocità errato dal sensore di velocità.
Guasti di slittamento della frizione e sovravelocità della frizione
Esistono molti fault code associati allo slittamento della frizione e alla sovravelocità della frizione, pertanto non è pratico elencarli tutti qui.
Esempi includono:
- 1745
- 1757
- 1758
- 17B5–17B8
Con questi guasti, uno slittamento effettivo della frizione potrebbe essere in corso ed essere il motivo per cui il fault code è stato memorizzato.
Uno dei metodi diagnostici più utili è osservare i giri motore durante la guida.
Se si verifica slittamento della frizione, la velocità del motore mostrerà normalmente un comportamento coerente con la frizione che non riesce a mantenere la relazione attesa tra RPM motore e velocità dell'albero della trasmissione.
Se non si può osservare alcuno slittamento della frizione durante la guida, un sensore di velocità guasto è spesso la causa più probabile.
Per questo motivo, i fault code relativi a slittamento della frizione, sovravelocità o plausibilità della velocità dell'albero non dovrebbero essere automaticamente interpretati come prova di un problema meccanico della frizione. Anche il segnale del sensore di velocità dovrebbe essere controllato prima di giungere a tale conclusione.
Guasti di sovratemperatura dell'olio della frizione
Sebbene possa sembrare insolito, un sensore di velocità guasto è spesso accompagnato da guasti di sovratemperatura dell'olio della frizione.
Vi sono due condizioni principali che possono innescare un guasto di sovratemperatura:
- La temperatura effettiva dell'olio della frizione è troppo alta.
- La TCU calcola che le temperature dei dischi in acciaio della frizione siano troppo alte.
La seconda condizione è particolarmente importante quando si diagnostica un sospetto problema al sensore di velocità.
Se un canale del sensore di velocità produce un segnale errato o implausibile, la TCU può interpretare i dati come uno slittamento eccessivo della frizione. Sulla base di questo apparente slittamento, la TCU può calcolare che i dischi in acciaio della frizione abbiano raggiunto una condizione di sovratemperatura.
In questa situazione, la frizione stessa potrebbe non essere effettivamente in surriscaldamento. Il guasto di sovratemperatura può semplicemente essere il risultato di dati di velocità errati provenienti da un sensore di velocità guasto.
Come diagnosticare il guasto
Se sono presenti guasti di sovratemperatura della frizione, controlli quanto segue:
- Temperatura effettiva dell'olio della frizione
- Altre indicazioni dislittamento della frizione
- Eventuali ulteriorifault code relativi al sensore di velocità
Se la temperatura dell'olio della frizione è normale e non vi sono altri segni di effettivo slittamento della frizione, il guasto di sovratemperatura è più probabilmente causato da un sensore di velocità che sta riportando la velocità dell'albero in modo errato.
Ciò diventa ancora più probabile se il guasto di sovratemperatura compare insieme ad altri guasti del sensore di velocità.
Effetto correnti parassite trascurato
La superficie di rilevamento del sensore di velocità OEM è realizzata in un materiale plastico noto come PEEK (polieter etere chetone). Nel tempo, questo materiale può deformarsi; tuttavia, ciò ha un impatto minimo sulle prestazioni. Il problema principale è che diventa più fragile con l'età, e il componente stesso è relativamente costoso.
Molti sensori di velocità aftermarket sul mercato utilizzano lega di alluminio come superficie di rilevamento. Tuttavia, un fattore critico viene spesso trascurato: l'uso di alluminio introduce effetti di correnti parassite.
Le correnti parassite possono influenzare significativamente il segnale di velocità di rotazione, particolarmente agli alti RPM. Sulla base di calcoli:
- A 6000 RPM:
Una superficie di rilevamento in alluminio da 0,2 mm comporta circa il 10% di attenuazione del segnale e circa 20° di ritardo di fase.
Una superficie di rilevamento in alluminio da 0,3 mm comporta circa il 20% di attenuazione del segnale e circa 26° di ritardo di fase.
- A 8000 RPM, l'impatto diventa ancora più marcato.
- A 1000 RPM, l'effetto è trascurabile.
Per quanto ne so, alcuni marchi utilizzano superfici di rilevamento in lega di alluminio. Sebbene abbiano prestazioni adeguate in condizioni di guida normali, non sono consigliate per l'uso in pista, poiché RPM più elevati comportano una maggiore instabilità del segnale.
Alcuni produttori utilizzano acciaio inossidabile per la superficie di rilevamento, il che elimina gli effetti di correnti parassite. Tuttavia, i costi di lavorazione CNC per l'acciaio inossidabile sono circa tre volte superiori rispetto all'alluminio. Una possibile soluzione potrebbe essere un design ibrido—utilizzando un corpo in lega di alluminio lavorato a CNC, combinato con una superficie di rilevamento in acciaio inossidabile.
Raccomandazione:
Quando si seleziona un sensore di velocità della trasmissione PDK, è essenziale verificare il materiale della superficie di rilevamento per evitare potenziali problemi di prestazioni.
Design innovativo del sensore di velocità PDK PoPo Racing:
- Assemblaggio integrato - nessun cablaggio richiesto
- Design a induzione a doppio asse - forte anti-interferenza, deriva di temperatura zero
- Layout del chip centrale - senza distorsione del segnale, oltre il campo di percezione della fabbrica originale
- Chip di grado automotive altamente integrato - prestazioni stabili e affidabili
- Design a finestra Peek ultrasottile da 0,2 mm - elimina gli effetti di correnti parassite e potenzia i segnali
- Scocca in lega di alluminio CNC - può resistere ad ambienti ostili (come alta temperatura, vibrazioni, ecc.), migliorando la suscettibilità del sensore originale a rigonfiamenti e guasti termici
