Snímač polohy vačkového hřídele: Práce, typy, testování a jeho aplikace

Dnes, automobilové senzory se v průběhu let staly velmi významnými, které pomáhají při monitorování různých problémů automobilů a zasílají informace elektronické řídicí jednotce (ECU) nebo řidiči automobilu. ECU v určitých situacích provádí určité úpravy konkrétní součásti v závislosti na informacích získaných ze senzoru automobilu. Senzory v automobilech obecně monitorují různé aspekty, jako je teplota, stav motoru, chladicí systém, tlak oleje, rychlost vozidla, úrovně emisí atd. typy senzorů používané v automobilech, jako je proudění vzduchu, klepání motoru, otáčky motoru, napětí, kyslík, poloha škrticí klapky, snímač polohy vačkového hřídele, MAP, airbag, parkoviště, snímač polohy klikového hřídele atd. Tento článek pojednává o přehledu Snímač polohy vačkového hřídele , jeho fungování a jeho aplikace.

Co je snímač polohy vačkového hřídele?

Automobilový snímač, který se používá v motoru automobilu k měření polohy a otáčení vačkového hřídele a odesílá informace do řídicího modulu motoru vozidla, je známý jako snímač polohy vačkového hřídele. Tento snímač je také známý jako fázový detektor nebo snímač identifikace válců. Je to velmi malé a velmi významné magnetické zařízení v každém současném automobilu, protože zajišťuje, že motor automobilu funguje správně nebo ne.

Tento snímač je umístěn v blízkosti motoru automobilu a lze jej nalézt za hlavou válce nebo v údolí zvedáku vozidla. Snímač polohy vačkového hřídele je běžně u osmiventilových motorů umístěn na konci hlavy válců, zatímco u šestnáctiventilových motorů je umístěn na hlavě válců. The schéma snímače polohy vačkového hřídele je zobrazen níže.

Pracovní princip

The princip činnosti snímače polohy vačkového hřídele záleží hlavně na Senzor Hallova efektu nebo optický snímač pro detekci otáček vačkového hřídele. Senzor Hallova jevu detekuje otáčky pomocí magnetického pole, zatímco optický senzor detekuje polohu vačkového hřídele pomocí světelného paprsku. Snímač polohy vačkového hřídele je normálně Hallův jev nebo magnetický senzor . Funguje to tedy jednoduše tak, že při otáčení detekuje dráhu železného ozubeného kola spojeného s vačkovým hřídelem. Jakmile ozubené kolo projde senzorem, vytvoří signál a přenese jej do ECU. Poté ECU použije tato data k nastavení systému časování vstřikování paliva a zapalování.

Pokud tento snímač nefunguje správně, snižuje pracovní výkon motoru, snižuje spotřebu paliva a zvyšuje emise. Vadný snímač polohy vačkového hřídele může způsobit vynechání zapalování motoru a zranění, takže to může být za jízdy velmi nebezpečné.

Funkce

Jeho primární funkcí je poskytovat řídicímu modulu motoru (ECM) nebo řídicí jednotce motoru (ECU) přesné informace o poloze a otáčkách vačkového hřídele. Tyto informace jsou nezbytné pro správnou funkci motoru a různých souvisejících systémů. Zde jsou klíčové funkce snímače polohy vačkového hřídele:

Určení polohy vačkového hřídele:

• Hlavní funkcí snímače polohy vačkového hřídele je určit přesnou polohu vačkového hřídele při jeho otáčení. Tyto informace pomáhají řídicímu modulu motoru (ECM) synchronizovat otevírání a zavírání sacích a výfukových ventilů motoru s odpovídajícími polohami pístů. Správné časování ventilů je zásadní pro účinné spalování a výkon motoru.

Optimalizace časování vstřikování paliva:

• Přesnou detekcí polohy vačkového hřídele pomáhá snímač CMP ECM při určování optimálního načasování vstřikování paliva. To zajišťuje, že správné množství paliva je vstřikováno do spalovací komory ve správný okamžik, což zvyšuje účinnost paliva a snižuje emise.

Koordinace časování zapalování:

• Snímač polohy vačkového hřídele také hraje roli při koordinaci časování zapalování. Modul ECM využívá informace o poloze vačkového hřídele k určení, kdy spustit zapalování zapalovací svíčky, čímž zajišťuje, že ke spalování dojde ve správný okamžik v cyklu motoru.

Detekce vynechání zapalování:

• Špatně fungující snímač polohy vačkového hřídele může vést k vynechání zapalování, kdy palivo není správně zapáleno v jednom nebo více válcích. Údaje snímače pomáhají ECM identifikovat a diagnostikovat tato vynechání zapalování, což umožňuje systému přijmout nápravná opatření.

Povolení variabilního časování ventilů (VVT):

• U motorů vybavených systémy variabilního časování ventilů pomáhá snímač polohy vačkového hřídele řídit časování otevírání a zavírání ventilů. To může optimalizovat výkon motoru, výkon a spotřebu paliva v různých provozních podmínkách.

Řízení výkonu motoru:

• Modul ECM využívá údaje o poloze vačkového hřídele ke sledování a nastavování různých parametrů motoru, včetně směsi vzduch-palivo, časování ventilů a časování zapalování. To zajišťuje, že motor funguje efektivně a splňuje emisní normy.

Podpora bezpečnosti motoru:

• V některých případech může vadný snímač polohy vačkového hřídele spustit řídicí modul motoru do „bezpečného režimu“, aby se zabránilo možnému poškození. To může zahrnovat omezení výkonu motoru pro ochranu kritických součástí.

Diagnostika problémů s motorem:

• Snímač polohy vačkového hřídele přispívá k palubní diagnostice (OBD) poskytováním cenných dat, která lze použít k identifikaci problémů s výkonem motoru a jeho poruch. Tato data lze číst pomocí diagnostických nástrojů k odstraňování problémů.

Typy snímačů polohy vačkového hřídele

K dispozici jsou tři typy snímačů polohy vačkového hřídele s magnetickým typem, hallovým efektem a střídavým výstupem, které jsou popsány níže.

Magnetický typ snímače

Tento typ snímače polohy vačkového hřídele je identifikován jednoduše pomocí dvou vodičů. Tento senzor generuje své vlastní napětí, střídavý sinusový signál. Tento snímač může být umístěn uvnitř rozdělovače nebo nad vačkovým hřídelem. Když je tento snímač blízko vačkového hřídele, ke kterému je připojeno zařízení s permanentním magnetem, pak pokaždé, když magnet projde snímačem a vytvoří magnetické pole, výsledný impuls může být přenesen do ECM k dalšímu zpracování.

Hallův snímač vačkového hřídele

Tento druh snímače vačkového hřídele obsahuje tři vodiče, kde první vodič se používá pro napájení, další vodič je pro GND a poslední vodič je pro napěťový signál, který má být odeslán do PC. Tento snímač je umístěn na vačkovém hřídeli nebo v rozdělovači. Tento senzor má stínítko skrz štěrbinu a magnet umístěný nad hřídelí. Jakmile se obrazovka tohoto senzoru přesune mezi senzor a magnet, pak se tento senzor zapne a vypne. Pokud má tato obrazovka před senzorem pevnou plochu, může být napětí zpětné vazby narušeno, když se magnetické pole rozdělí.

AC výstupní senzor

Snímač výstupu střídavého proudu je speciální druh snímače, který se používá k vytváření signálu střídavého napětí jako výstupu. Řídicí modul motoru ve voze produkuje extrémně vysokou frekvenci pro cívku budiče, která je umístěna v blízkosti rotačního kotouče.

Tento rotační kotouč je uspořádán na konci vačkového hřídele a má s ním štěrbinu. Jakmile tato štěrbina projde cívkou, bude vybuzena vzájemnou indukcí a signál indikující polohu prvního válce je přenesen do řídicího modulu motoru. Tyto typy snímačů jsou často pozorovány u motorů Vauxhall ecoTEC.

Schéma zapojení snímače polohy vačkového hřídele

Snímač polohy vačkového hřídele se obecně používá k určení polohy motoru vačkového hřídele a jeho změně na elektronický signál, který poté odešle do ECU automobilu. Tato poloha snímače je k dispozici s různými schématy zapojení, jako jsou dva vodiče a tři vodiče. Schéma zapojení třívodičového snímače polohy vačkového hřídele je uvedeno níže.

3vodičový snímač polohy vačkového hřídele obsahuje tři vodiče; vodič referenčního napětí, signální vodič a zem. Tyto tři vodiče se jednoduše připojí k elektronické řídicí jednotce. Tento snímač je napájen z ECU, GND tohoto snímače se odebírá z elektronické řídicí jednotky a nakonec napěťový signální vodič jde ze snímače vačkového hřídele do elektronické řídicí jednotky.

Třívodičový snímač vačkového hřídele má magnet a ocelový materiál, jako je germanium, a tranzistor. Jakmile se objekt přiblíží velmi blízko k tomuto senzoru, jeho magnetický tok se změní, takže se v materiálu vytvoří napětí, které se zesílí přes tranzistor a přenese se do ECU.

Rozhraní snímače polohy vačkového hřídele s mikrokontrolérem (Arduino nebo PIC):

Jak jsme viděli výše, jsou k dispozici různé typy snímačů vačkového hřídele. Každý přichází s vlastním typem výstupu. Při propojení snímače vačkového hřídele s mikrokontrolérem je třeba vzít v úvahu následující body.

1. Pochopte výstup senzoru:

Určete typ signálu, který vytváří snímač polohy vačkového hřídele. Může to být digitální signál (ON/OFF), analogové napětí nebo signál PWM (Pulse Width Modulation). V případě

• Hallovy senzory:

• • • Typ výstupu je: Digitální
    • Popis: Senzory s Hallovým efektem detekují změny v magnetickém poli. Obvykle poskytují digitální signál, který přepíná mezi stavy HIGH a LOW, když se vačkový hřídel otáčí, což indikuje polohu vačkového hřídele.

• Optické senzory:

• • • Typ výstupu je: Digitální (obvykle)
    • Popis: Optické senzory využívají světlo k detekci polohy vačkového hřídele. Často poskytují digitální signál s impulsy, které představují polohu vačkového hřídele.
• Magnetické senzory (snímače s proměnnou reluktancí):
  • • Typ výstupu: Proměnná (jako analogová)
    • Popis: Magnetické snímače generují analogový napěťový signál, který se mění podle otáčení vačkového hřídele. Amplituda signálu se mění s polohou vačkového hřídele.

2. Vyberte vstupní piny:

Na mikroovladači vyberte digitální nebo analogové kolíky, které použijete k připojení snímače polohy vačkového hřídele. Ujistěte se, že tyto kolíky jsou kompatibilní s výstupním signálem snímače a úrovněmi napětí.

1. Elektrické vedení: Připojte výstup snímače polohy vačkového hřídele k vybraným vstupním kolíkům na mikrokontroléru. V případě potřeby použijte vhodné děliče napětí nebo posunovače úrovně, abyste zajistili, že úrovně napětí snímače jsou kompatibilní s mikrokontrolérem.

1. Zdroj napájení: Zajistěte potřebné napájení snímače polohy vačkového hřídele. To může zahrnovat připojení senzoru k vhodnému zdroji napětí (např. 5V) a připojení jeho země (GND) k zemi mikrokontroléru.

1. Přečtěte si data senzoru: Napište kód v programovacím jazyce podporovaném vaším mikrokontrolérem (např. C/C++, Python atd.) pro čtení signálu ze senzoru. Podle potřeby použijte funkce digitalRead() nebo analogRead().

6. Zpracování údajů: V závislosti na typu senzoru může být nutné data senzoru dále zpracovávat. Pokud například používáte digitální senzor, můžete jeho stav přímo použít pro svou            aplikaci. Pokud používáte analogový senzor, možná budete muset převést analogové napětí na smysluplnou hodnotu.

Kód rozhraní snímače vačkového hřídele k mikrokontroléru:

#include< Arduino.h>

const int sensorPin = 2; // Nahraďte skutečným číslem PIN

int sensorValue = 0;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

zpoždění(1000); // Zpoždění o 1 sekundu

}

Příznaky snímače polohy vačkového hřídele

Když snímač pístu vačkového hřídele nefunguje správně, může dojít k řadě problémů. Existuje tedy několik varovných příznaků, které se objeví předtím, než tento snímač zcela selže a motor automobilu se vypne.

Ujistěte se, že svítí kontrolka motoru

Kontrolka motoru se rozsvítí, pokud snímač polohy vačkového hřídele přestane fungovat. Jakmile se tato kontrolka rozsvítí, je třeba bez prodlení zastavit vozidlo. Pokud tomu nebudete věnovat žádnou pozornost, způsobí to vážné poškození motoru automobilu.

Problémy se zapalováním

Jakmile začne jakýkoli problém se snímačem, pak signál, který je přenášen do motoru automobilu, také nefunguje. Vysílaný signál je tedy velmi slabý a nedovolí vozu nastartovat, protože ze systému zapalování nebude blikat.

Spotřeba paliva je nízká

Pokud vozidlo nedodává dostatek paliva pro motor automobilu, může snímač poskytnout ECM nesprávné informace, jinak by se vstřikovače paliva mohly otevřít na velmi dlouhou dobu. To způsobí, že motor nebude pracovat velmi efektivně, způsobí klepání motoru a může způsobit velmi vážná zranění.

Řazení převodovky je špatné

Pokud je snímač polohy vačkového hřídele špatný, pak se auta s automatickou převodovkou potýkají s určitými problémy při řazení. Takže musíte vypnout motor auta, chvíli zůstat a znovu nastartovat motor. Kromě toho data získaná prostřednictvím ECM ze špatného snímače zabrání tomu, aby elektromagnet řazení pracoval a řadil rychlostní stupně automobilu, což je známé jako Limp Mode, a pomáhá chránit motor automobilu před poškozením snížením otáček motoru.

Zastavení motoru

Jakmile se motor automobilu zastaví nebo zastaví během jízdy z důvodu nedostatečného dodávání paliva do motoru vstřikovači paliva, motor se může zastavit a vůz se může poškodit.

Spotřeba paliva je vysoká

Vadný snímač může negativně ovlivnit spotřebu paliva, což znamená, že motor vozidla spotřebuje více paliva. Tento problém je velmi vzácný, i když nemůžeme zanedbat a potřebuje okamžitou výměnu nebo opravu senzoru.

Špatná akcelerace

Špatná akcelerace je způsobena špatným snímačem polohy vačkového hřídele. Jakmile tento snímač přestane fungovat, vozidlo nezrychlí příliš rychle. Jakmile dojde ke špatné akceleraci, způsobí to prskání vašeho vozu, nedostatek výkonu, nízkou rychlost, zastavení nebo dokonce zablokování.

Vynechávání zapalování motoru

Signál snímače je nezbytný pro fungování vstřikovačů paliva a motorů. Pokud tento snímač selže, může to způsobit vynechání zapalování a vibrace při akceleraci.

Zápach plynu

Vadný snímač může vypouštět nespálené palivo nepřímo do výfukového systému vozidla. Takže to neovlivňuje pouze úsporu paliva, ale také způsobuje černý kouř a způsobuje jasný zápach, který je pro lidi extrémně nebezpečný.

Hrubý volnoběh

Porucha snímače může způsobit hrubý volnoběh motoru vozidla. Jakmile dojde k poruše snímače, dojde k tomu v důsledku asynchronního spalování ve válci.

Jak otestovat snímač polohy vačkového hřídele pomocí multimetru

Testování snímače polohy vačkového hřídele je velmi důležité pro kontrolu jeho správné funkce. Tyto snímače mohou být ovlivněny mnoha poruchami, které mohou ovlivnit poruchu snímače nebo jeho nerovnoměrný provoz. Takže přesná diagnostika senzoru je velmi důležité testování. Testování snímače polohy vačkového hřídele je možné pomocí multimetru nebo osciloskopu. Testování snímače polohy vačkového hřídele pomocí multimetru je tedy velmi snadné a rychlejší.

Pro testování tohoto senzoru pomocí multimetru je nezbytné změřit napětí senzoru, které se vytváří na jeho signálním vodiči. Zde získaná data závisí především na typu snímače a vozidla. Kromě toho mají v závislosti na typu snímače různé kolíky, protože snímač vačkového hřídele indukčního nebo magnetického typu obsahuje dva vodiče, zatímco snímač typu Hallova efektu obsahuje tři vodiče.

Než začnete s testem senzoru pomocí multimetru, musíte nastavit box na neutrál nebo zaparkovat, umístit vůz na parkovací brzdu a odpojit palivový systém jednoduchým vytažením propojky palivového čerpadla z pojistkové skříňky, abyste zabránili motoru začínající.

Testování 3vodičového snímače polohy vačkového hřídele

Chcete-li otestovat tři drátové snímače polohy vačkového hřídele, musíte na multimetru nastavit režim DC voltů a oddělit konektor snímače.

• Nejprve je třeba připojit červenou sondu multimetru k napájecímu kabelu a černou sondu k mínusu baterie;
• Poté na několik sekund zkuste nastartovat motor auta.
• Nyní musí být hodnota napětí na multimetru asi 5 voltů.
• Chcete-li zjistit, zda je mínus vodič senzoru neporušený a zkratovaný, připevněte k němu červenou měrku a černou držte nad záporným pólem baterie.
• Nyní je třeba znovu nastartovat motor auta, na obrazovce multimetru musí být napětí 0,1 nebo 0,2 V.
• Stejný proces musí být testován pouze signálním vodičem, nyní by se napětí na obrazovce multimetru mělo změnit z 0 – 5 voltů, pokud je snímač dobrý.
• Nyní bez nastartování motoru auta a pouze se zapnutým zapalováním změřte napětí mezi kontakty plus & signál, mělo by být minimálně 90 % napájecího napětí.

Jak vyměnit snímač vačkového hřídele?

Při výměně tohoto snímače je třeba dodržet následující kroky.

• Nejprve musíme oddělit záporný kabel baterie.
• Tento senzor je potřeba umístit normálně na přední, zadní nebo horní část motoru auta a bude mít pravděpodobně připojený 2 až 3-vodičový konektor.
• Jakmile to objevíte, musíte vybít poutko nad snímačem, abyste oddělili vodiče od snímače vačkového hřídele.
• Bez prodlení sejměte upevňovací šroub, který je připojen ke snímači vačkového hřídele k motoru automobilu.
• Malým pootočením vytáhněte vyčerpaný senzor.
• Jakmile je připojen nový snímač, musíte na O-kroužek snímače nanést trochu motorového oleje.
• Nastavte nový snímač a chraňte jej pomocí montážních šroubů.
• Znovu správně připojte kabelový konektor ke snímači vačkového hřídele.
• Nakonec znovu připojte záporný pól baterie.
• Poté proveďte zkušební jízdu, abyste zjistili, zda snímač polohy vačkového hřídele funguje nebo ne.

Aplikace

The použití snímače polohy vačkového hřídele zahrnout následující.

• Snímač vačkového hřídele umožňuje řízení motoru rozhodnout o přesném umístění pohonu klikového hřídele.
• Tento snímač sleduje otáčení vačkového hřídele tím, že se zaměřuje na to, zda jsou ventily otevřené nebo zavřené.
• Tento snímač se používá v motoru automobilu k měření polohy a otáček vačkového hřídele,
• Ty se používají uvnitř BLDC motory nebo se používají v automobilech.
• Tento snímač se používá v některých motorech Vauxhall ECOTEC.

Tedy, toto je přehled snímače polohy vačkového hřídele , jeho fungování a jeho aplikace. Jedná se o elektronickou součást, která se používá ke shromažďování informací o rychlosti otáčení a poloze vačkového hřídele. Přenáší data do elektronické řídicí jednotky vozidla, takže nastavuje časování pro zapalovací systémy a vstřikování paliva. Existuje mnoho důvodů pro selhání snímače vačkového hřídele, jako jsou vnitřní zkraty, mechanické poškození, zlomení v kole snímače a přerušení spojení s CU (řídicí jednotkou). Zde je pro vás otázka, co je snímač polohy klikového hřídele?