Senzor de poziție a arborelui cu came: funcționare, tipuri, testare și aplicații

In zilele de azi, senzori auto au devenit foarte semnificative de-a lungul anilor, ceea ce ajută la monitorizarea diferitelor probleme ale mașinilor și trimite informațiile către unitatea de control electronic (ECU) sau șoferul auto. ECU în anumite situații efectuează unele ajustări la componenta specifică în funcție de informațiile obținute de la senzorul auto. În general, senzorii din automobile monitorizează diverse aspecte, cum ar fi temperatura, starea motorului, sistemul de răcire, presiunea uleiului, viteza vehiculului, nivelurile de emisie etc. Există diferite tipuri de senzori utilizat în automobile, cum ar fi fluxul de aer, detonarea motorului, turația motorului, tensiunea, oxigenul, poziția clapetei de accelerație, senzorul de poziție a arborelui cu came, MAP, airbag, parcare auto, senzorul de poziție a arborelui cotit etc. Acest articol discută o privire de ansamblu asupra senzor de poziție a arborelui cu came , funcționarea și aplicațiile sale.

Ce este senzorul de poziție a arborelui cu came?

Un senzor de automobile care este utilizat într-un motor de mașină pentru a măsura poziția și rotația arborelui cu came și trimite informațiile către modulul de control al motorului vehiculului este cunoscut sub numele de senzor de poziție a arborelui cu came. Acest senzor este cunoscut și ca detector de fază sau senzor de identificare a cilindrului. Este un dispozitiv magnetic foarte mic și foarte semnificativ în fiecare automobil actual, deoarece asigură că motorul mașinii funcționează corect sau nu.

Acest senzor este aranjat lângă motorul mașinii și poate fi găsit în spatele capului cilindrului sau în valea de ridicare a vehiculului. Senzorul de poziție a arborelui cu came este amplasat în mod normal pe motoarele cu opt supape în capătul chiulasei, în timp ce este aranjat pe chiulasa motoarelor cu șaisprezece supape. The Schema senzorului de poziție a arborelui cu came este prezentat mai jos.

Principiul de funcționare

The principiul de funcționare al senzorului de poziție a arborelui cu came depinde în principal de Senzor cu efect Hall sau senzor optic pentru detectarea rotației arborelui cu came. Senzorul cu efect Hall detectează revoluția folosind câmpul magnetic, în timp ce senzorul optic detectează poziția arborelui cu came folosind un fascicul de lumină. Senzorul de poziție a arborelui cu came este în mod normal un efect Hall sau senzor magnetic . Așadar, funcționează pur și simplu prin detectarea direcției unui angrenaj de fier conectat la arborele cu came atunci când se rotește. Odată ce angrenajul trece de senzor, produce un semnal și îl transmite la ECU. După aceea, ECU utilizează aceste date pentru a regla sincronizarea injecției de combustibil și sistemele de aprindere.

Dacă acest senzor nu funcționează corect, atunci reduce performanța de lucru a motorului, reduce eficiența combustibilului și crește emisiile. Un senzor de poziție defect al arborelui cu came poate cauza rau aprinderea și rănirea motorului, astfel încât poate fi foarte periculos în timpul conducerii.

Funcții

Funcția sa principală este de a furniza modulului de control al motorului (ECM) sau unității de control al motorului (ECU) informații precise despre poziția și viteza arborelui cu came. Aceste informații sunt esențiale pentru funcționarea corectă a motorului și a diferitelor sisteme aferente. Iată care sunt funcțiile cheie ale unui senzor de poziție a arborelui cu came:

Determinarea poziției arborelui cu came:

• Funcția principală a senzorului de poziție a arborelui cu came este de a determina poziția precisă a arborelui cu came în timp ce acesta se rotește. Aceste informații ajută modulul de control al motorului (ECM) să sincronizeze deschiderea și închiderea supapelor de admisie și evacuare ale motorului cu pozițiile corespunzătoare ale pistoanelor. Distribuirea corectă a supapelor este crucială pentru arderea eficientă și performanța motorului.

Optimizarea sincronizarii injectiei de combustibil:

• Detectând cu precizie poziția arborelui cu came, senzorul CMP ajută ECM să determine momentul optim pentru injecția de combustibil. Acest lucru asigură că cantitatea potrivită de combustibil este injectată în camera de ardere la momentul potrivit, sporind eficiența combustibilului și reducând emisiile.

Coordonarea timpului de aprindere:

• Senzorul de poziție a arborelui cu came joacă, de asemenea, un rol în coordonarea momentului de aprindere. ECM folosește informațiile despre poziția arborelui cu came pentru a determina când să declanșeze aprinderea bujiilor, asigurându-se că arderea are loc la momentul corect al ciclului motorului.

Detectarea rateurilor de aprindere:

• Un senzor de poziție a arborelui cu came defectuos poate duce la rateuri de aprindere, în cazul în care combustibilul nu este aprins corespunzător în unul sau mai mulți cilindri. Datele senzorului ajută ECM să identifice și să diagnosticheze aceste rateuri, permițând sistemului să ia măsuri corective.

Activarea sincronizarii variabile a supapelor (VVT):

• La motoarele echipate cu sisteme de sincronizare variabilă a supapelor, senzorul de poziție a arborelui cu came ajută la controlul momentului de deschidere și închidere a supapelor. Acest lucru poate optimiza performanța motorului, puterea și eficiența combustibilului în diferite condiții de funcționare.

Gestionarea performanței motorului:

• ECM utilizează datele de poziție a arborelui cu came pentru a monitoriza și regla diferiți parametri ai motorului, inclusiv amestecul aer-combustibil, sincronizarea supapelor și momentul aprinderii. Acest lucru asigură că motorul funcționează eficient și respectă standardele de emisii.

Sprijinirea siguranței motorului:

• În unele cazuri, un senzor de poziție defect al arborelui cu came poate declanșa modulul de control al motorului să intre într-un „mod sigur” pentru a preveni eventualele daune. Acest lucru poate implica limitarea puterii motorului pentru a proteja componentele critice.

Diagnosticarea problemelor cu motorul:

• Senzorul de poziție a arborelui cu came contribuie la diagnosticarea la bord (OBD) prin furnizarea de date valoroase care pot fi utilizate pentru a identifica problemele de performanță și defecțiunile motorului. Aceste date pot fi citite folosind instrumente de diagnosticare pentru a depana problemele.

Tipuri de senzori de poziție a arborelui cu came

Există trei tipuri de senzori de poziție a arborelui cu came disponibili, tip magnetic, efect Hall și ieșire AC, care sunt discutate mai jos.

Senzor de tip magnetic

Acest tip de senzor de poziție a arborelui cu came este identificat pur și simplu prin cele două fire. Acest senzor generează propria sa tensiune, un semnal de undă sinusoidală AC. Acest senzor poate fi aranjat în interiorul distribuitorului sau deasupra arborelui cu came. Când acest senzor este aproape de arborele cu came care are conectat la el un dispozitiv cu magnet permanent, atunci de fiecare dată magnetul va trece prin senzor și va genera un câmp magnetic și impulsul rezultat poate fi transmis la ECM pentru procesare ulterioară.

Senzor de arbore cu came cu efect Hall

Acest tip de senzor de arbore cu came include trei fire în care primul fir este folosit pentru alimentare, următorul fir este pentru GND și ultimul fir este pentru semnalul de tensiune care urmează să fie trimis la PC. Acest senzor este dispus pe arborele cu came sau în distribuitor. Acest senzor are un ecran printr-o fantă și un magnet plasat deasupra arborelui. Odată ce ecranul acestui senzor se mișcă între senzor și magnet, atunci acest senzor va fi pornit și oprit. Dacă acest ecran are o zonă solidă înaintea senzorului, atunci tensiunea de feedback poate fi întreruptă pe măsură ce câmpul magnetic se divide.

Senzor de ieșire AC

Senzorul de ieșire AC este un tip special de senzor utilizat pentru a produce un semnal de tensiune AC ca o ieșire. Modulul de control al motorului din mașină produce o frecvență extrem de ridicată pentru bobina excitatoare și care este dispusă aproape de discul rotativ.

Acest disc rotativ este aranjat la capătul arborelui cu came și are o fantă cu el. Odată ce acest slot trece prin bobină, atunci va fi excitat prin inducție reciprocă și un semnal care indică prima poziție a cilindrului este transmis către modulul de control al motorului. Aceste tipuri de senzori sunt frecvent observate în motoarele Vauxhall ecoTEC.

Diagrama de cablare a senzorului de poziție a arborelui cu came

Senzorul de poziție a arborelui cu came este, în general, utilizat pentru a plasa poziția motorului arborelui cu came și pentru a o schimba într-un semnal electronic, după care este trimis la ECU-ul mașinii. Această poziție a senzorului este disponibilă cu diferite scheme de cablare, cum ar fi două fire și trei fire. Schema de conexiuni a senzorului de poziție a arborelui cu came cu trei fire este prezentată mai jos.

Senzorul de poziție a arborelui cu came cu 3 fire include trei fire; fir de tensiune de referință, fir de semnal și masă. Aceste trei fire sunt pur și simplu conectate la unitatea electronică de control. Acest senzor primește o sursă de alimentare de la ECU, GND-ul acestui senzor este preluat de la unitatea electronică de control și, în final, firul de semnal de tensiune merge de la senzorul arborelui cu came la unitatea electronică de control.

Un senzor de arbore cu came cu trei fire are un magnet și un material din oțel, cum ar fi germaniul și un tranzistor. Odată ce un obiect se apropie foarte aproape de acest senzor, atunci fluxul său magnetic va fi schimbat, astfel încât tensiunea este generată în material și este amplificată prin tranzistor și transmisă la ECU.

Interfața senzorului de poziție a arborelui cu came cu microcontroler (Arduino sau PIC):

Există diferite tipuri de senzori de arbore cu came disponibile, așa cum am văzut mai sus. Fiecare vine cu propriile sale tipuri de ieșire. În timpul interfeței unui senzor de arbore cu came cu microcontrolerul, trebuie luate în considerare următoarele puncte.

1. Înțelegeți ieșirea senzorului:

Determinați tipul de semnal pe care îl produce senzorul de poziție a arborelui cu came. Poate fi un semnal digital (ON/OFF), o tensiune analogică sau un semnal PWM (Pulse Width Modulation). In caz de

• Senzori cu efect Hall:

• • • Tipul de ieșire este: Digital
    • Descriere: Senzorii cu efect Hall detectează modificările unui câmp magnetic. Ele furnizează de obicei un semnal digital care comută între stările HIGH și LOW pe măsură ce arborele cu came se rotește, indicând poziția arborelui cu came.

• Senzori optici:

• • • Tipul de ieșire este: Digital (de obicei)
    • Descriere: Senzorii optici folosesc lumina pentru a detecta poziția arborelui cu came. Ele furnizează adesea un semnal digital cu impulsuri care reprezintă poziția arborelui cu came.
• Senzori magnetici (senzori cu reluctanta variabila):
  • • Tip ieșire: Variabilă (similar unui analog)
    • Descriere: Senzorii magnetici generează un semnal de tensiune analog care variază pe măsură ce arborele cu came se rotește. Amplitudinea semnalului se modifică odată cu poziția arborelui cu came.

2. Alegeți pini de intrare:

Pe microcontroler, selectați pinii digitali sau analogici pe care îi veți folosi pentru a vă conecta la senzorul de poziție a arborelui cu came. Asigurați-vă că acești pini sunt compatibili cu semnalul de ieșire al senzorului și cu nivelurile de tensiune.

1. Cablaj: Conectați ieșirea senzorului de poziție a arborelui cu came la pinii de intrare aleși de pe microcontroler. Folosiți divizoare de tensiune sau schimbătoare de nivel adecvate, dacă este necesar, pentru a vă asigura că nivelurile de tensiune ale senzorului sunt compatibile cu microcontrolerul.

1. Alimentare electrică: Furnizați sursa de alimentare necesară senzorului de poziție a arborelui cu came. Acest lucru ar putea implica conectarea senzorului la o sursă de tensiune adecvată (de exemplu, 5V) și conectarea la masă a acestuia (GND) la masa microcontrolerului.

1. Citiți datele senzorului: Scrieți codul în limbajul de programare acceptat de microcontroler (de exemplu, C/C++, Python etc.) pentru a citi semnalul de la senzor. Utilizați funcțiile digitalRead() sau analogRead() după cum este necesar.

6. Prelucrarea datelor: În funcție de tipul de senzor, poate fi necesar să procesați în continuare datele senzorului. De exemplu, dacă utilizați un senzor digital, puteți utiliza direct starea acestuia pentru aplicația dvs.            . Dacă utilizați un senzor analog, poate fi necesar să convertiți tensiunea analogică într-o valoare semnificativă.

Interfața senzorului arborelui cu came la codul microcontrolerului:

#include< Arduino.h>

const int sensorPin = 2; // Înlocuiește-l cu numărul de pin real

int sensorValue = 0;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

întârziere (1000); // Întârziere de 1 secundă

}

Simptomele senzorului de poziție a arborelui cu came

Atunci când senzorul pistonului arborelui cu came funcționează defectuos, pot apărea o serie de probleme. Deci, există câteva simptome de avertizare care apar înainte ca acest senzor să se defecteze complet și motorul mașinii se va opri.

Asigurați-vă că lumina motorului este aprinsă

Lumina motorului se aprinde dacă senzorul de poziție a arborelui cu came nu mai funcționează. Odată ce această lumină este aprinsă, trebuie să opriți vehiculul fără întârziere. Dacă nu îi acordați atenție, atunci va provoca daune grave motorului mașinii.

Probleme de aprindere

Odată ce începe orice problemă cu senzorul, atunci semnalul care este transmis motorului mașinii nu funcționează. Deci semnalul transmis este foarte slab și nu va lăsa mașina să pornească, deoarece nu va exista nicio pâlpâire de la sistemul de aprindere.

Eficiența combustibilului este slabă

Dacă vehiculul nu oferă suficient combustibil pentru motorul mașinii, atunci senzorul poate furniza informații greșite ECM-ului, altfel injectoarele de combustibil s-ar putea deschide pentru o perioadă foarte lungă de timp. Deci, acest lucru va face ca motorul să nu funcționeze foarte eficient, să provoace ciocănirea motorului și poate provoca răni foarte grave.

Schimbarea transmisiei este slabă

Dacă senzorul de poziție a arborelui cu came este greșit, atunci mașinile cu transmisie automată se vor confrunta cu unele probleme la schimbarea treptelor de viteză. Deci trebuie să opriți motorul mașinii, să stați puțin și să porniți din nou motorul. În plus, datele obținute prin intermediul ECM de la un senzor defect evită solenoidul de schimbare a treptelor de viteză care funcționează și schimbă vitezele mașinii, care este cunoscut sub numele de Limp Mode și ajută la protejarea motorului mașinii de daune prin reducerea turației motorului.

Blocarea motorului

Odată ce motorul mașinii se oprește sau se oprește în timpul conducerii din cauza lipsei de combustibil suficient motorului prin injectoare, motorul se poate bloca și mașina se poate deteriora.

Consumul de combustibil este mare

Un senzor defect poate afecta negativ economia de combustibil, ceea ce înseamnă că motorul vehiculului consumă mai mult combustibil. Această problemă este foarte rară, deși nu putem neglijabilă și necesită înlocuirea sau repararea instantanee a senzorului.

Accelerație slabă

Accelerația slabă apare din cauza senzorului de poziție defectuos al arborelui cu came. Odată ce acest senzor nu mai funcționează, vehiculul nu va accelera foarte repede. Odată ce apare o accelerație slabă, atunci mașina dvs. va zdrobi, lipsa puterii, viteza slabă, oprirea sau chiar blocarea.

Rata de aprindere a motorului

Semnalul senzorului este necesar pentru a funcționa injectoarele de combustibil și motoarele. Dacă acest senzor se defectează, atunci poate cauza rau de aprindere a motorului și produce vibrații atunci când accelerează.

Miros de gaz

Un senzor defect poate arunca combustibil nears indirect în sistemul de evacuare al unui vehicul. Deci, acest lucru nu numai că afectează economia de combustibil, dar provoacă și un pic de fum negru și provoacă un miros clar care este extrem de nesigur pentru oameni.

Funcţionare în ralanti

Defecțiunea senzorului poate cauza o ralanti bruscă a motorului vehiculului. Odată ce senzorul funcționează defectuos, aceasta are loc din cauza arderii asincrone în interiorul cilindrului.

Cum să testați un senzor de poziție a arborelui cu came folosind un multimetru

Testarea senzorului de poziție a arborelui cu came este foarte importantă pentru a verifica funcționarea corectă a acestuia. Acești senzori pot fi afectați de multe defecțiuni care pot afecta defecțiunea senzorului sau funcționarea neuniformă a acestuia. Deci, un diagnostic precis al senzorului este o testare foarte importantă. Testarea senzorului de poziție a arborelui cu came este posibilă utilizând un multimetru sau un osciloscop. Deci, testarea unui senzor de poziție a arborelui cu came cu un multimetru este foarte ușoară și mai rapidă.

Pentru a testa acest senzor folosind un multimetru, este esențial să măsurați tensiunea senzorului care este produsă pe firul său de semnal. Aici, datele care se obțin depind în principal de tipul de senzor și de vehicul. În plus, în funcție de tipul de senzor, au pini diferiți, deoarece un senzor de arbore cu came de tip inductiv sau magnetic include două fire, în timp ce un senzor de tip cu efect Hall include trei fire.

Înainte de a începe testarea senzorului folosind un multimetru, trebuie să setați cutia în neutru sau într-o parcare, să localizați mașina pe frâna de parcare și să detașați sistemul de alimentare prin simpla tragere a jumperului pompei de combustibil din blocul de siguranțe pentru a evita motorul. pornire.

Testarea senzorului de poziție a arborelui cu came cu 3 fire

Pentru a testa senzori de poziție a arborelui cu came cu trei fire, trebuie să setați modul de volți CC pe multimetru și să separați conectorul senzorului.

• În primul rând, sonda de culoare roșie a multimetrului trebuie conectată la cablul de alimentare și sonda de culoare neagră la minusul bateriei;
• După aceea, timp de câteva secunde, încercați să porniți motorul mașinii.
• Acum citirea tensiunii trebuie să fie de aproximativ 5 volți pe multimetru.
• Pentru a observa dacă cablul minus conectorului senzorului este intact și scurtcircuitat, atașați joja roșie la el și păstrați-o pe cea neagră deasupra bornei negative a bateriei.
• Acum, trebuie să porniți din nou motorul mașinii, citirea tensiunii trebuie să fie de 0,1 sau 0,2 V pe ecranul multimetrului.
• Același proces trebuie testat numai prin firul de semnal, acum tensiunea de pe ecranul multimetrului ar trebui să se schimbe de la 0 – 5 volți dacă senzorul este bun.
• Acum, fără a porni motorul mașinii și numai cu contactul pus, măsurați tensiunea între contactele plus și semnal, ar trebui să fie minim 90% din tensiunea de alimentare.

Cum se înlocuiește senzorul arborelui cu came?

Pentru a înlocui acest senzor, trebuie urmați următorii pași.

• La început, trebuie să separă cablul negativ al bateriei.
• Trebuie să plasați acest senzor în mod normal pe partea din față, din spate sau de sus a motorului mașinii și va avea probabil conectat un conector cu 2 până la 3 fire.
• Odată ce îl descoperi, atunci trebuie să descărcați urechea de deasupra senzorului pentru a separa firele de senzorul arborelui cu came.
• Fără întârziere, scoateți șurubul de fixare care este conectat la senzorul arborelui cu came la motorul mașinii.
• Scoateți senzorul epuizat printr-o răsucire mică.
• Odată ce un senzor nou este conectat, trebuie să aplicați puțin ulei de motor pe inelul O al senzorului.
• Configurați noul senzor și protejați-l prin șuruburile de montare.
• Conectați din nou conectorul firului corect la senzorul arborelui cu came.
• În cele din urmă, reconectați borna negativă a bateriei.
• Apoi, faceți un test de conducere pentru a afla dacă senzorul de poziție a arborelui cu came funcționează sau nu.

Aplicații

The folosește senzorul de poziție a arborelui cu came includ următoarele.

• Senzorul arborelui cu came permite controlului motorului să decidă locația precisă a antrenării arborelui cotit.
• Acest senzor urmărește rotația arborelui cu came concentrându-se pe dacă supapele sunt deschise sau închise.
• Acest senzor este utilizat într-un motor de mașină pentru a măsura poziția și rotația arborelui cu came,
• Acestea sunt folosite în interior Motoare BLDC sau utilizate în automobile.
• Acest senzor este utilizat la unele motoare Vauxhall ECOTEC.

Astfel, aceasta este o prezentare generală a senzorului de poziție a arborelui cu came , funcționarea și aplicațiile sale. Aceasta este o componentă electronică folosită pentru a colecta informații despre viteza de rotație și poziționarea arborelui cu came. Transmite datele către unitatea de control electronică a vehiculului, astfel încât să stabilească momentul pentru sistemele de aprindere și injecția de combustibil. Există multe motive pentru defecțiunea senzorului arborelui cu came, cum ar fi scurtcircuite interne, deteriorări mecanice, rupere în roata codificatorului și întrerupere în conexiunea la CU (unitatea de control). Iată o întrebare pentru tine, ce este un senzor de poziție a arborelui cotit?