Sensore di posizione dell'albero a camme: funzionamento, tipi, test e relative applicazioni

Al giorno d'oggi, sensori automobilistici sono diventati molto significativi nel corso degli anni che aiutano a monitorare diversi problemi delle auto e inviano le informazioni all'unità di controllo elettronica (ECU) o al conducente dell'auto. L'ECU in determinate situazioni apporta alcune modifiche al componente specifico in base alle informazioni ottenute dal sensore dell'automobile. Generalmente, i sensori nelle automobili monitorano vari aspetti come la temperatura, le condizioni del motore, il sistema di raffreddamento, la pressione dell'olio, la velocità del veicolo, i livelli di emissione, ecc. tipi di sensori utilizzato in automobili come flusso d'aria, detonazione del motore, velocità del motore, tensione, ossigeno, posizione dell'acceleratore, sensore di posizione dell'albero a camme, MAP, airbag, parcheggio auto, sensore di posizione dell'albero motore, ecc. Questo articolo illustra una panoramica del sensore posizione albero a camme , il suo funzionamento e le sue applicazioni.

Cos'è il sensore di posizione dell'albero a camme?

Un sensore automobilistico utilizzato nel motore di un'auto per misurare la posizione e la rotazione dell'albero a camme e inviare le informazioni al modulo di controllo del motore del veicolo è noto come sensore di posizione dell'albero a camme. Questo sensore è anche noto come rilevatore di fase o sensore di identificazione del cilindro. È un dispositivo magnetico molto piccolo e molto significativo in ogni automobile attuale perché garantisce che il motore dell'auto funzioni correttamente o meno.

Questo sensore è posizionato vicino al motore dell'auto e si trova dietro la testata del cilindro o nella valle del sollevatore del veicolo. Il sensore di posizione dell'albero a camme si trova normalmente sui motori a otto valvole all'estremità della testata mentre è disposto sulla testata dei motori a sedici valvole. IL diagramma del sensore di posizione dell'albero a camme è mostrato di seguito.

Principio di funzionamento

IL principio di funzionamento del sensore di posizione dell'albero a camme dipende principalmente dal Sensore ad effetto Hall o sensore ottico per rilevare la rotazione dell'albero a camme. Il sensore ad Effetto Hall rileva la rotazione utilizzando il campo magnetico mentre il sensore ottico rileva la posizione dell'albero a camme utilizzando un raggio luminoso. Il sensore di posizione dell'albero a camme è normalmente un effetto Hall o sensore magnetico . Quindi funziona semplicemente rilevando il percorso di un ingranaggio di ferro collegato all'albero a camme quando gira. Una volta che l'ingranaggio supera il sensore, produce un segnale e lo trasmette all'ECU. Successivamente, l'ECU utilizza questi dati per regolare la fasatura dell'iniezione del carburante e i sistemi di accensione.

Se questo sensore non funziona correttamente, riduce le prestazioni di lavoro del motore, riduce l'efficienza del carburante e aumenta le emissioni. Un sensore di posizione dell'albero a camme difettoso può causare l'accensione irregolare del motore e ferire, quindi può essere molto pericoloso durante la guida.

Funzioni

La sua funzione principale è fornire al modulo di controllo del motore (ECM) o all'unità di controllo del motore (ECU) informazioni accurate sulla posizione e la velocità dell'albero a camme. Queste informazioni sono essenziali per il corretto funzionamento del motore e dei vari sistemi correlati. Ecco le funzioni chiave di un sensore di posizione dell'albero a camme:

Determinazione della posizione dell'albero a camme:

• La funzione principale del sensore di posizione dell'albero a camme è determinare la posizione precisa dell'albero a camme mentre ruota. Queste informazioni aiutano il modulo di controllo del motore (ECM) a sincronizzare l'apertura e la chiusura delle valvole di aspirazione e scarico del motore con le corrispondenti posizioni dei pistoni. La corretta fasatura delle valvole è fondamentale per una combustione efficiente e per le prestazioni del motore.

Ottimizzazione dei tempi di iniezione del carburante:

• Rilevando con precisione la posizione dell'albero a camme, il sensore CMP assiste l'ECM nel determinare la fasatura ottimale per l'iniezione di carburante. Ciò garantisce che la giusta quantità di carburante venga iniettata nella camera di combustione al momento giusto, migliorando l'efficienza del carburante e riducendo le emissioni.

Coordinare i tempi di accensione:

• Anche il sensore di posizione dell'albero a camme svolge un ruolo nel coordinamento della fasatura dell'accensione. L'ECM utilizza le informazioni sulla posizione dell'albero a camme per determinare quando attivare l'accensione della candela, assicurando che la combustione avvenga nel momento giusto nel ciclo del motore.

Rilevamento di mancate accensioni:

• Un malfunzionamento del sensore di posizione dell'albero a camme può causare mancate accensioni, in cui il carburante non viene acceso correttamente in uno o più cilindri. I dati del sensore aiutano l'ECM a identificare e diagnosticare queste mancate accensioni, consentendo al sistema di intraprendere azioni correttive.

Abilitazione della fasatura variabile delle valvole (VVT):

• Nei motori dotati di sistemi di fasatura variabile delle valvole, il sensore di posizione dell'albero a camme aiuta a controllare i tempi di apertura e chiusura delle valvole. Ciò può ottimizzare le prestazioni del motore, la potenza e l'efficienza del carburante in diverse condizioni operative.

Gestione delle prestazioni del motore:

• L'ECM utilizza i dati sulla posizione dell'albero a camme per monitorare e regolare vari parametri del motore, tra cui la miscela aria-carburante, la fasatura delle valvole e la fasatura dell'accensione. Ciò garantisce che il motore funzioni in modo efficiente e soddisfi gli standard sulle emissioni.

Supporto alla sicurezza del motore:

• In alcuni casi, un sensore di posizione dell'albero a camme difettoso può attivare il modulo di controllo del motore per entrare in una 'modalità sicura' per prevenire potenziali danni. Ciò può comportare la limitazione della potenza del motore per proteggere i componenti critici.

Diagnosi dei problemi del motore:

• Il sensore di posizione dell'albero a camme contribuisce alla diagnostica di bordo (OBD) fornendo dati preziosi che possono essere utilizzati per identificare problemi di prestazioni del motore e malfunzionamenti. Questi dati possono essere letti utilizzando strumenti diagnostici per la risoluzione dei problemi.

Tipi di sensori di posizione dell'albero a camme

Sono disponibili tre tipi di sensori di posizione dell'albero a camme: magnetico, effetto hall e uscita CA, discussi di seguito.

Sensore di tipo magnetico

Questo tipo di sensore posizione albero a camme si identifica semplicemente attraverso i due fili. Questo sensore genera la propria tensione, un segnale sinusoidale CA. Questo sensore può essere disposto all'interno del distributore o sopra l'albero a camme. Quando questo sensore è vicino all'albero a camme a cui è collegato un dispositivo a magnete permanente, ogni volta che il magnete passa attraverso il sensore e genera un campo magnetico e l'impulso risultante può essere trasmesso all'ECM per un'ulteriore elaborazione.

Sensore albero a camme ad effetto Hall

Questo tipo di sensore albero a camme include tre fili in cui il primo filo è utilizzato per l'alimentazione, il filo successivo è per GND e l'ultimo filo è per il segnale di tensione da inviare al PC. Questo sensore è disposto sull'albero a camme o nello spinterogeno. Questo sensore ha uno schermo attraverso una fessura e un magnete posizionato sopra l'albero. Una volta che lo schermo di questo sensore si sposta tra il sensore e il magnete, questo sensore verrà acceso e spento. Se questo schermo presenta un'area solida davanti al sensore, la tensione di retroazione può essere interrotta quando il campo magnetico si divide.

Sensore di uscita CA

Il sensore di uscita CA è un tipo speciale di sensore utilizzato per produrre un segnale di tensione CA come un'uscita. Il modulo di controllo del motore nell'auto produce una frequenza estremamente elevata per la bobina dell'eccitatrice e che è disposta vicino al disco rotante.

Questo disco rotante è disposto all'estremità dell'albero a camme e presenta una fessura con esso. Una volta che questa fessura passa attraverso la bobina, verrà eccitata per mutua induzione e un segnale che indica la posizione del primo cilindro viene trasmesso al modulo di controllo del motore. Questi tipi di sensori sono spesso osservati all'interno dei motori Vauxhall ecoTEC.

Schema elettrico del sensore di posizione dell'albero a camme

Il sensore di posizione dell'albero a camme viene generalmente utilizzato per posizionare la posizione del motore dell'albero a camme e trasformarlo in un segnale elettronico dopo che viene inviato all'ECU dell'auto. Questa posizione del sensore è disponibile con diversi schemi elettrici come due fili e tre fili. Di seguito è riportato lo schema elettrico del sensore di posizione albero a camme a tre fili.

Il sensore di posizione dell'albero a camme a 3 fili include tre fili; filo della tensione di riferimento, filo del segnale e terra. Questi tre fili sono semplicemente collegati alla centralina elettronica. Questo sensore riceve una fonte di alimentazione dall'ECU, il GND di questo sensore viene prelevato dall'unità di controllo elettronico e, infine, il cavo del segnale di tensione va dal sensore dell'albero a camme all'unità di controllo elettronico.

Un sensore albero a camme a tre fili ha un magnete e un materiale in acciaio come il germanio e un transistor. Una volta che un oggetto si avvicina molto vicino a questo sensore, il suo flusso magnetico verrà modificato, quindi la tensione viene generata all'interno del materiale e viene amplificata attraverso il transistor e trasmessa all'ECU.

Interfaccia del sensore di posizione dell'albero a camme con microcontrollore (Arduino o PIC):

Sono disponibili diversi tipi di sensore albero a camme come abbiamo visto sopra. Ognuno viene fornito con i propri tipi di output. Durante l'interfacciamento di un sensore dell'albero a camme con il microcontrollore, è necessario considerare i seguenti punti.

1. Comprendere l'uscita del sensore:

Determina il tipo di segnale prodotto dal sensore di posizione dell'albero a camme. Potrebbe essere un segnale digitale (ON/OFF), una tensione analogica o un segnale PWM (Pulse Width Modulation). In caso di

• Sensori ad effetto Hall:

• • • Il tipo di uscita è: Digitale
    • Descrizione: I sensori ad effetto Hall rilevano i cambiamenti in un campo magnetico. In genere forniscono un segnale digitale che commuta tra gli stati HIGH e LOW mentre l'albero a camme ruota, indicando la posizione dell'albero a camme.

• Sensori ottici:

• • • Il tipo di uscita è: Digitale (di solito)
    • Descrizione: I sensori ottici utilizzano la luce per rilevare la posizione dell'albero a camme. Spesso forniscono un segnale digitale con impulsi che rappresentano la posizione dell'albero a camme.
• Sensori magnetici (sensori a riluttanza variabile):
  • • Tipo di uscita: Variabile (simile all'analogico)
    • Descrizione: I sensori magnetici generano un segnale di tensione di tipo analogico che varia durante la rotazione dell'albero a camme. L'ampiezza del segnale cambia con la posizione dell'albero a camme.

2. Scegli i pin di input:

Sul microcontroller, seleziona i pin digitali o analogici che utilizzerai per connetterti al sensore di posizione dell'albero a camme. Assicurati che questi pin siano compatibili con il segnale di uscita del sensore e i     livelli di tensione.

1. Cablaggio: Collegare l'uscita del sensore di posizione dell'albero a camme ai pin di ingresso scelti sul microcontrollore. Utilizzare divisori di tensione o traslatori di livello appropriati, se necessario, per garantire che i livelli di tensione del sensore siano compatibili con il microcontrollore.

1. Alimentazione elettrica: Fornire l'alimentazione necessaria al sensore di posizione dell'albero a camme. Ciò potrebbe comportare il collegamento del sensore a una sorgente di tensione adeguata (ad esempio, 5 V) e il collegamento della sua terra (GND) alla terra del microcontrollore.

1. Leggi i dati del sensore: Scrivi il codice nel linguaggio di programmazione supportato dal tuo microcontrollore (ad es. C/C++, Python, ecc.) per leggere il segnale dal sensore. Utilizzare le funzioni digitalRead() o analogRead() secondo necessità.

6. Trattamento dei dati: A seconda del tipo di sensore, potrebbe essere necessario elaborare ulteriormente i dati del sensore. Ad esempio, se utilizzi un sensore digitale, potresti utilizzare direttamente il suo stato per la tua            applicazione. Se utilizzi un sensore analogico, potrebbe essere necessario convertire la tensione analogica in un valore significativo.

Interfaccia del sensore dell'albero a camme al codice del microcontrollore:

#include

const int sensorPin = 2; // Sostituisci con il numero di pin effettivo

int valoresensore = 0;

configurazione vuota() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

ciclo vuoto() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

ritardo(1000); // Ritardo per 1 secondo

}

Sintomi del sensore di posizione dell'albero a camme

Quando il sensore del pistone dell'albero a camme non funziona correttamente, possono verificarsi numerosi problemi. Quindi ci sono alcuni sintomi di avvertimento che si verificano prima che questo sensore si guasti completamente e il motore dell'auto si spenga.

Assicurati che la spia del motore sia accesa

La spia del motore si accende se il sensore di posizione dell'albero a camme smette di funzionare. Una volta che questa luce è accesa, è necessario arrestare il veicolo senza indugio. Se non presti attenzione, causerà gravi danni al motore dell'auto.

Problemi di accensione

Una volta iniziato qualsiasi problema con il sensore, anche il segnale che viene trasmesso al motore dell'auto non funziona. Quindi il segnale trasmesso è molto debole e non farà partire l'auto in quanto non ci sarà sfarfallio dal sistema di accensione.

L'efficienza del carburante è scarsa

Se il veicolo non fornisce abbastanza carburante per il motore dell'auto, il sensore potrebbe fornire informazioni errate all'ECM, altrimenti gli iniettori di carburante potrebbero aprirsi per molto tempo. Quindi questo farà sì che il motore non funzioni in modo molto efficiente, causerà colpi al motore e può causare lesioni molto gravi.

Il cambio di trasmissione è scadente

Se il sensore di posizione dell'albero a camme è sbagliato, le auto con cambio automatico dovranno affrontare alcuni problemi durante il cambio di marcia. Quindi devi spegnere il motore della tua auto, restare un po 'e riavviare il motore. Inoltre, i dati ottenuti tramite l'ECM da un sensore difettoso evitano che il solenoide del cambio funzioni e cambi le marce dell'auto, noto come modalità Limp e aiuta a proteggere il motore dell'auto da eventuali danni riducendo la velocità del motore.

Arresto del motore

Una volta che il motore dell'auto si arresta o si arresta durante la guida a causa della mancanza di alimentazione di carburante sufficiente da parte degli iniettori, il motore potrebbe arrestarsi e l'auto potrebbe danneggiarsi.

Il consumo di carburante è alto

Un sensore difettoso può influire negativamente sul risparmio di carburante, il che significa che il motore del veicolo consuma più carburante. Questo problema è molto raro anche se non possiamo trascurarlo e richiede la sostituzione immediata o la riparazione del sensore.

Scarsa accelerazione

La scarsa accelerazione si verifica a causa del cattivo sensore di posizione dell'albero a camme. Una volta che questo sensore smette di funzionare, il veicolo non accelererà molto velocemente. Una volta che si verifica una scarsa accelerazione, la tua auto fa scoppiettare, mancanza di potenza, scarsa velocità, arresto o addirittura stallo.

Mancata accensione del motore

Il segnale del sensore è necessario per far funzionare iniettori e motori. Se questo sensore si guasta, può causare l'accensione irregolare del motore e dare vibrazioni quando accelera.

Odore di gas

Un sensore difettoso può scaricare indirettamente carburante incombusto nel sistema di scarico di un veicolo. Quindi questo non solo influisce sul risparmio di carburante, ma provoca anche del fumo nero e provoca un odore chiaro che è estremamente pericoloso per le persone.

Ruvido al minimo

Il guasto del sensore può causare un minimo irregolare del motore del veicolo. Una volta che il sensore non funziona correttamente, si verifica a causa della combustione asincrona all'interno del cilindro.

Come testare un sensore di posizione dell'albero a camme utilizzando un multimetro

Il test del sensore di posizione dell'albero a camme è molto importante per verificarne il corretto funzionamento. Questi sensori possono essere interessati da molti malfunzionamenti che possono influire sul guasto del sensore o sul suo funzionamento irregolare. Quindi una diagnosi accurata del sensore è un test molto importante. Il test del sensore di posizione dell'albero a camme è possibile utilizzando un multimetro o un oscilloscopio. Quindi testare un sensore di posizione dell'albero a camme con un multimetro è molto semplice e veloce.

Per testare questo sensore utilizzando un multimetro, è essenziale misurare la tensione del sensore che viene prodotta sul suo cavo di segnale. Qui, i dati che si ottengono dipendono principalmente dal tipo di sensore e dal veicolo. Inoltre, in base al tipo di sensore, hanno pin diversi perché un sensore albero a camme di tipo induttivo o magnetico comprende due fili mentre un sensore ad effetto hall comprende tre fili.

Prima di iniziare il test del sensore utilizzando un multimetro, è necessario impostare la scatola in folle o in un parcheggio, individuare l'auto sul freno di stazionamento e staccare il sistema di alimentazione semplicemente tirando il ponticello della pompa del carburante dal blocco dei fusibili per evitare il motore di partenza.

Test del sensore di posizione dell'albero a camme a 3 fili

Per testare i sensori di posizione dell'albero a camme a tre fili, è necessario impostare la modalità volt CC sul multimetro e separare il connettore del sensore.

• Innanzitutto, la sonda di colore rosso del multimetro deve essere collegata al cavo di alimentazione e la sonda di colore nero al meno della batteria;
• Dopodiché per alcuni secondi, prova ad avviare il motore dell'auto.
• Ora la lettura della tensione deve essere di circa 5 volt sul multimetro.
• Per osservare se il filo negativo del connettore del sensore è intatto e in cortocircuito, collegare l'astina rossa ad esso e mantenere quella nera sopra il terminale negativo della batteria.
• Ora, è necessario riavviare il motore dell'auto, la lettura della tensione deve essere 0,1 o 0,2 V sullo schermo del multimetro.
• Lo stesso processo deve essere testato solo dal cavo del segnale, ora la tensione sullo schermo del multimetro dovrebbe cambiare da 0 a 5 volt se il sensore è buono.
• Ora senza avviare il motore dell'auto e solo con l'accensione inserita, misurare la tensione tra i contatti positivi e di segnale, dovrebbe essere almeno il 90% della tensione di alimentazione.

Come sostituire il sensore albero a camme?

Per sostituire questo sensore, è necessario seguire i seguenti passaggi.

• All'inizio, dobbiamo separare il cavo negativo della batteria.
• È necessario posizionare questo sensore normalmente sulla parte anteriore, posteriore o superiore del motore dell'auto e probabilmente avrà un connettore da 2 a 3 fili collegato.
• Una volta scoperto, devi scaricare la linguetta sopra il sensore per separare i fili dal sensore albero a camme.
• Senza indugio, rimuovere il bullone di montaggio che è collegato al sensore dell'albero a camme al motore dell'auto.
• Estrarre il sensore esausto con una piccola torsione.
• Una volta collegato un nuovo sensore, è necessario applicare dell'olio motore all'O-ring del sensore.
• Installare il nuovo sensore e proteggerlo tramite i bulloni di montaggio.
• Collegare nuovamente il connettore del filo correttamente al sensore albero a camme.
• Infine, ricollegare il terminale negativo della batteria.
• Quindi, fai un giro di prova per sapere se il sensore di posizione dell'albero a camme funziona o meno.

Applicazioni

IL utilizza il sensore di posizione dell'albero a camme include il seguente.

• Il sensore dell'albero a camme consente al controllo del motore di decidere la posizione precisa della trasmissione dell'albero motore.
• Questo sensore tiene traccia della rotazione dell'albero a camme concentrandosi sul fatto che le valvole siano aperte o chiuse.
• Questo sensore viene utilizzato nel motore di un'auto per misurare la posizione e la rotazione dell'albero a camme,
• Questi sono usati all'interno Motori BLDC o utilizzato nelle automobili.
• Questo sensore è utilizzato in alcuni motori Vauxhall ECOTEC.

Così, questo è una panoramica del sensore di posizione dell'albero a camme , il suo funzionamento e le sue applicazioni. Questo è un componente elettronico utilizzato per raccogliere informazioni sulla velocità di rotazione e sul posizionamento dell'albero a camme. Trasmette i dati all'unità di controllo elettronica del veicolo in modo che imposti i tempi per i sistemi di accensione e iniezione del carburante. Esistono molte ragioni per il guasto del sensore albero a camme come cortocircuiti interni, danni meccanici, rottura all'interno della ruota dell'encoder e interruzione della connessione alla CU (unità di controllo). Ecco una domanda per te, cos'è un sensore di posizione dell'albero motore?