Czujnik położenia wałka rozrządu: działanie, rodzaje, testowanie i zastosowania

Obecnie, czujniki samochodowe stały się bardzo ważne przez lata, które pomagają w monitorowaniu różnych problemów z samochodami i przesyłają informacje do elektronicznej jednostki sterującej (ECU) lub kierowcy samochodu. ECU w pewnych sytuacjach dokonuje pewnych korekt dla określonego komponentu w zależności od informacji uzyskanych z czujnika samochodowego. Ogólnie rzecz biorąc, czujniki w samochodach monitorują różne aspekty, takie jak temperatura, stan silnika, układ chłodzenia, ciśnienie oleju, prędkość pojazdu, poziomy emisji itp. Istnieją różne rodzaje czujników stosowane w samochodach, takie jak przepływ powietrza, stukanie silnika, prędkość obrotowa silnika, napięcie, tlen, położenie przepustnicy, czujnik położenia wałka rozrządu, MAP, poduszka powietrzna, parking samochodowy, czujnik położenia wału korbowego itp. W tym artykule omówiono przegląd Czujnik położenia wałka rozrządu , jego działanie i zastosowania.

Co to jest czujnik położenia wałka rozrządu?

Czujnik samochodowy, który jest używany w silniku samochodowym do pomiaru położenia i obrotu wałka rozrządu i wysyła informacje do modułu sterującego silnika pojazdu, jest znany jako czujnik położenia wałka rozrządu. Ten czujnik jest również znany jako detektor fazy lub czujnik identyfikacji butli. Jest to bardzo małe i bardzo znaczące urządzenie magnetyczne w każdym współczesnym samochodzie, ponieważ zapewnia, że ​​silnik samochodu działa poprawnie lub nie.

Czujnik ten jest umieszczony w pobliżu silnika samochodu i można go znaleźć za głowicą cylindra lub w dolinie podnośnika pojazdu. Czujnik położenia wałka rozrządu zwykle znajduje się w silnikach ośmiozaworowych w głowicy cylindrów, podczas gdy w silnikach szesnastozaworowych jest on umieszczony na głowicy cylindrów. The schemat czujnika położenia wałka rozrządu jest pokazany poniżej.

Zasada działania

The zasada działania czujnika położenia wałka rozrządu zależy głównie od Czujnik efektu Halla lub czujnik optyczny do wykrywania obrotu wałka rozrządu. Czujnik Halla wykrywa obrót za pomocą pola magnetycznego, podczas gdy czujnik optyczny wykrywa położenie wałka rozrządu za pomocą wiązki światła. Czujnik położenia wałka rozrządu jest zwykle efektem Halla lub sensor magnetyczny . Działa więc po prostu poprzez wykrywanie sposobu obracania się żelaznego koła zębatego połączonego z wałkiem rozrządu. Gdy koło zębate mija czujnik, wytwarza sygnał i przesyła go do ECU. Następnie ECU wykorzystuje te dane do regulacji rozrządu wtrysku paliwa i systemów zapłonu.

Jeśli ten czujnik nie działa prawidłowo, zmniejsza wydajność pracy silnika, zmniejsza zużycie paliwa i zwiększa emisję. Wadliwy czujnik położenia wałka rozrządu może spowodować przerwy w zapłonie silnika i obrażenia, co może być bardzo niebezpieczne podczas jazdy.

Funkcje

Jego podstawową funkcją jest dostarczanie do modułu sterującego silnika (ECM) lub jednostki sterującej silnika (ECU) dokładnych informacji o położeniu i prędkości wałka rozrządu. Informacje te są niezbędne do prawidłowego działania silnika i różnych związanych z nim układów. Oto kluczowe funkcje czujnika położenia wałka rozrządu:

Określanie położenia wałka rozrządu:

• Główną funkcją czujnika położenia wałka rozrządu jest dokładne określenie położenia wałka rozrządu podczas jego obracania. Te informacje pomagają modułowi sterującemu silnika (ECM) zsynchronizować otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych silnika z odpowiednimi położeniami tłoków. Prawidłowe ustawienie rozrządu ma kluczowe znaczenie dla wydajnego spalania i wydajności silnika.

Optymalizacja rozrządu wtrysku paliwa:

• Dzięki dokładnemu wykrywaniu położenia wałka rozrządu czujnik CMP pomaga modułowi ECM w określeniu optymalnego czasu wtrysku paliwa. Dzięki temu do komory spalania wtryskiwana jest odpowiednia ilość paliwa we właściwym momencie, co zwiększa efektywność paliwową i zmniejsza emisję spalin.

Koordynacja czasu zapłonu:

• Czujnik położenia wałka rozrządu odgrywa również rolę w koordynowaniu kąta wyprzedzenia zapłonu. ECM wykorzystuje informacje o położeniu wałka rozrządu, aby określić, kiedy włączyć zapłon świecy zapłonowej, zapewniając, że spalanie zachodzi we właściwym momencie cyklu silnika.

Wykrywanie przerw zapłonu:

• Nieprawidłowo działający czujnik położenia wałka rozrządu może prowadzić do przerw w zapłonie, w których paliwo nie jest prawidłowo zapalane w jednym lub kilku cylindrach. Dane z czujnika pomagają ECM identyfikować i diagnozować te przerwy w zapłonie, umożliwiając systemowi podjęcie działań naprawczych.

Włączanie zmiennych faz rozrządu (VVT):

• W silnikach wyposażonych w układy zmiennych faz rozrządu czujnik położenia wałka rozrządu pomaga kontrolować czas otwierania i zamykania zaworów. Może to zoptymalizować osiągi silnika, moc i oszczędność paliwa w różnych warunkach pracy.

Zarządzanie wydajnością silnika:

• ECM wykorzystuje dane położenia wałka rozrządu do monitorowania i regulacji różnych parametrów silnika, w tym mieszanki paliwowo-powietrznej, rozrządu zaworów i kąta wyprzedzenia zapłonu. Zapewnia to wydajną pracę silnika i zgodność z normami emisji.

Wspieranie bezpieczeństwa silnika:

• W niektórych przypadkach uszkodzony czujnik położenia wałka rozrządu może spowodować przejście modułu sterującego silnika w „tryb bezpieczny”, aby zapobiec potencjalnemu uszkodzeniu. Może to obejmować ograniczenie mocy silnika w celu ochrony krytycznych komponentów.

Diagnozowanie problemów z silnikiem:

• Czujnik położenia wałka rozrządu przyczynia się do diagnostyki pokładowej (OBD), dostarczając cennych danych, które można wykorzystać do identyfikacji problemów z wydajnością silnika i usterek. Dane te można odczytać za pomocą narzędzi diagnostycznych w celu rozwiązania problemów.

Rodzaje czujników położenia wałka rozrządu

Dostępne są trzy rodzaje czujników położenia wałka rozrządu: magnetyczne, z efektem Halla i z wyjściem AC, które omówiono poniżej.

Czujnik typu magnetycznego

Ten typ czujnika położenia wałka rozrządu jest identyfikowany po prostu przez dwa przewody. Ten czujnik generuje własne napięcie, sygnał sinusoidalny AC. Czujnik ten może być umieszczony w rozdzielaczu lub nad wałkiem rozrządu. Gdy ten czujnik znajduje się blisko wałka rozrządu, do którego jest podłączone urządzenie z magnesem trwałym, wówczas za każdym razem magnes przechodzi przez czujnik i generuje pole magnetyczne, a powstały impuls może zostać przesłany do ECM w celu dalszego przetwarzania.

Czujnik wałka rozrządu z efektem Halla

Ten rodzaj czujnika wałka rozrządu zawiera trzy przewody, z których pierwszy służy do zasilania, następny do uziemienia, a ostatni do przesyłania sygnału napięciowego do komputera. Ten czujnik jest umieszczony na wałku rozrządu lub w rozdzielaczu. Ten czujnik ma ekran przez szczelinę i magnes umieszczony nad wałem. Gdy ekran tego czujnika przesunie się między czujnikiem a magnesem, czujnik ten zostanie WŁĄCZONY i WYŁĄCZONY. Jeśli ten ekran ma stały obszar przed czujnikiem, napięcie sprzężenia zwrotnego może zostać zakłócone w wyniku podziału pola magnetycznego.

Czujnik wyjścia AC

Czujnik wyjścia prądu zmiennego to specjalny rodzaj czujnika służący do generowania sygnału napięcia prądu przemiennego, takiego jak wyjście. Moduł sterujący silnika w samochodzie wytwarza bardzo wysoką częstotliwość dla cewki wzbudnicy, która jest umieszczona blisko tarczy obrotowej.

Ta tarcza obrotowa jest umieszczona na końcu wałka rozrządu i ma na niej szczelinę. Gdy ta szczelina przejdzie przez cewkę, zostanie wzbudzona przez wzajemną indukcję, a sygnał wskazujący położenie pierwszego cylindra zostanie przesłany do modułu sterującego silnika. Tego typu czujniki są często spotykane w silnikach Vauxhall ecoTEC.

Schemat połączeń czujnika położenia wałka rozrządu

Czujnik położenia wałka rozrządu jest zwykle używany do ustawiania położenia wałka rozrządu silnika i zamiany go na sygnał elektroniczny, który następnie wysyła do ECU samochodu. Ta pozycja czujnika jest dostępna z różnymi schematami okablowania, takimi jak dwa przewody i trzy przewody. Schemat połączeń trójprzewodowego czujnika położenia wałka rozrządu pokazano poniżej.

3-przewodowy czujnik położenia wałka rozrządu zawiera trzy przewody; przewód napięcia odniesienia, przewód sygnałowy i uziemienie. Te trzy przewody są po prostu podłączone do elektronicznej jednostki sterującej. Ten czujnik jest zasilany z ECU, masa tego czujnika jest pobierana z elektronicznej jednostki sterującej, a na końcu przewód sygnału napięcia biegnie od czujnika wałka rozrządu do elektronicznej jednostki sterującej.

Trójprzewodowy czujnik wałka rozrządu ma magnes i materiał stalowy, taki jak german i tranzystor. Gdy obiekt zbliży się bardzo blisko tego czujnika, wówczas jego strumień magnetyczny zostanie zmieniony, w ten sposób generowane jest napięcie w materiale, które jest wzmacniane przez tranzystor i przesyłane do ECU.

Interfejs czujnika położenia wałka rozrządu z mikrokontrolerem (Arduino lub PIC):

Jak widzieliśmy powyżej, dostępne są różne typy czujników wałka rozrządu. Każdy ma własne typy danych wyjściowych. Podczas łączenia czujnika wałka rozrządu z mikrokontrolerem należy wziąć pod uwagę następujące punkty.

1. Zrozumienie danych wyjściowych czujnika:

Określ rodzaj sygnału wytwarzanego przez czujnik położenia wałka rozrządu. Może to być sygnał cyfrowy (ON/OFF), napięcie analogowe lub sygnał PWM (Pulse Width Modulation). W przypadku

• Czujniki efektu Halla:

• • • Typ wyjścia to: Cyfrowy
    • Opis: Czujniki Halla wykrywają zmiany w polu magnetycznym. Zwykle dostarczają sygnał cyfrowy, który przełącza się między stanami WYSOKI i NISKI, gdy wałek rozrządu się obraca, wskazując położenie wałka rozrządu.

• Czujniki optyczne:

• • • Typ wyjścia to: Cyfrowy (zwykle)
    • Opis: Czujniki optyczne wykorzystują światło do wykrywania położenia wałka rozrządu. Często dostarczają sygnał cyfrowy z impulsami, które reprezentują położenie wałka rozrządu.
• Czujniki magnetyczne (czujniki zmiennej reluktancji):
  • • Typ wyjścia: Zmienna (analogowa)
    • Opis: Czujniki magnetyczne generują analogowy sygnał napięciowy, który zmienia się wraz z obrotami wałka rozrządu. Amplituda sygnału zmienia się wraz z położeniem wałka rozrządu.

2. Wybierz piny wejściowe:

Na mikrokontrolerze wybierz piny cyfrowe lub analogowe, których użyjesz do połączenia z czujnikiem położenia wałka rozrządu. Upewnij się, że te styki są zgodne z sygnałem wyjściowym czujnika i poziomami napięcia.

1. Okablowanie: Podłącz wyjście czujnika położenia wałka rozrządu do wybranych pinów wejściowych mikrokontrolera. W razie potrzeby użyj odpowiednich dzielników napięcia lub przesuwników poziomu, aby upewnić się, że poziomy napięcia czujnika są zgodne z mikrokontrolerem.

1. Zasilacz: Zapewnij niezbędne zasilanie czujnika położenia wałka rozrządu. Może to wymagać podłączenia czujnika do odpowiedniego źródła napięcia (np. 5V) i połączenia jego masy (GND) z masą mikrokontrolera.

1. Przeczytaj dane czujnika: Napisz kod w języku programowania obsługiwanym przez twój mikrokontroler (np. C/C++, Python itp.), aby odczytać sygnał z czujnika. W razie potrzeby użyj funkcji digitalRead() lub analogRead().

6. Przetwarzanie Danych: W zależności od typu czujnika może być konieczne dalsze przetwarzanie danych czujnika. Na przykład, jeśli używasz czujnika cyfrowego, możesz bezpośrednio użyć jego stanu w swojej            aplikacji. Jeśli używasz czujnika analogowego, może być konieczne przekonwertowanie napięcia analogowego na znaczącą wartość.

Interfejs czujnika wałka rozrządu do kodu mikrokontrolera:

#include< Arduino.h>

const int sensorPin = 2; // Zamień na rzeczywisty numer pinu

int wartość czujnika = 0;

unieważnienie konfiguracji() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

pusta pętla() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(wartość czujnika);

opóźnienie(1000); // Opóźnienie na 1 sekundę

}

Objawy czujnika położenia wałka rozrządu

Gdy czujnik tłoka wałka rozrządu działa nieprawidłowo, może wystąpić wiele problemów. Istnieją więc pewne symptomy ostrzegawcze, które pojawiają się, zanim ten czujnik ulegnie całkowitej awarii i silnik samochodu zostanie wyłączony.

Upewnij się, że lampka silnika jest WŁĄCZONA

Lampka silnika zapala się, gdy czujnik położenia wałka rozrządu przestaje działać. Gdy ta lampka się zaświeci, należy bezzwłocznie zatrzymać pojazd. Jeśli nie zwrócisz na to uwagi, spowoduje to poważne uszkodzenie silnika samochodu.

Problemy z zapłonem

Gdy zaczyna się jakiś problem z czujnikiem, to sygnał, który jest przekazywany do silnika samochodu, również nie działa. Tak więc przesyłany sygnał jest bardzo słaby i nie pozwoli na uruchomienie samochodu, ponieważ nie będzie migotania z układu zapłonowego.

Efektywność paliwowa jest niska

Jeśli pojazd nie dostarcza wystarczającej ilości paliwa do silnika samochodu, czujnik może przekazywać błędne informacje do ECM, w przeciwnym razie wtryskiwacze paliwa mogą się otwierać na bardzo długi czas. Spowoduje to, że silnik nie będzie działał bardzo wydajnie, spowoduje stukanie w silniku i może spowodować bardzo poważne obrażenia.

Zmiana biegów jest słaba

Jeśli czujnik położenia wałka rozrządu jest nieprawidłowy, samochody z automatyczną skrzynią biegów będą miały problemy ze zmianą biegów. Musisz więc wyłączyć silnik samochodu, zostać trochę i ponownie uruchomić silnik. Ponadto dane uzyskane przez ECM z wadliwego czujnika zapobiegają pracy elektromagnesu zmiany biegów i zmianie biegów samochodu, co jest znane jako tryb awaryjny i pomaga chronić silnik samochodu przed uszkodzeniem poprzez zmniejszenie prędkości obrotowej silnika.

Zgaśnięcie silnika

Gdy silnik samochodu zgaśnie lub zatrzyma się podczas jazdy z powodu niewystarczającego dostarczania do silnika wystarczającej ilości paliwa przez wtryskiwacze paliwa, silnik może zgasnąć, a samochód może ulec uszkodzeniu.

Zużycie paliwa jest wysokie

Uszkodzony czujnik może negatywnie wpłynąć na zużycie paliwa, co oznacza, że ​​silnik pojazdu zużywa więcej paliwa. Ten problem występuje bardzo rzadko, chociaż nie można go lekceważyć i wymaga natychmiastowej wymiany lub naprawy czujnika.

Słabe przyspieszenie

Słabe przyspieszenie występuje z powodu złego czujnika położenia wałka rozrządu. Gdy ten czujnik przestanie działać, pojazd nie przyspieszy bardzo szybko. Gdy wystąpi słabe przyspieszenie, powoduje to szarpanie samochodu, brak mocy, słabą prędkość, zatrzymanie, a nawet zgaśnięcie.

Przerwy zapłonu silnika

Sygnał czujnika jest niezbędny do pracy wtryskiwaczy paliwa i silników. Jeśli ten czujnik ulegnie awarii, może to spowodować przerwy w zapłonie silnika i wibracje podczas przyspieszania.

Zapach gazu

Uszkodzony czujnik może pośrednio zrzucić niespalone paliwo do układu wydechowego pojazdu. Więc to nie tylko wpływa na ekonomię paliwa, ale także powoduje czarny dym i powoduje wyraźny zapach, który jest wyjątkowo niebezpieczny dla ludzi.

Nierówna praca na biegu jałowym

Awaria czujnika może spowodować nierówną pracę silnika pojazdu na biegu jałowym. Gdy czujnik działa nieprawidłowo, dzieje się tak z powodu asynchronicznego spalania w cylindrze.

Jak przetestować czujnik położenia wałka rozrządu za pomocą multimetru

Testowanie czujnika położenia wałka rozrządu jest bardzo ważne dla sprawdzenia jego prawidłowego działania. Czujniki te mogą być dotknięte wieloma awariami, które mogą mieć wpływ na awarię czujnika lub jego nierównomierną pracę. Tak więc dokładna diagnostyka czujnika jest bardzo ważnym badaniem. Testowanie czujnika położenia wałka rozrządu jest możliwe za pomocą multimetru lub oscyloskopu. Tak więc testowanie czujnika położenia wałka rozrządu za pomocą multimetru jest bardzo łatwe i szybsze.

Aby przetestować ten czujnik za pomocą multimetru, konieczne jest zmierzenie napięcia czujnika, które jest wytwarzane na jego przewodzie sygnałowym. Tutaj uzyskiwane dane zależą głównie od rodzaju czujnika i pojazdu. Ponadto, w zależności od typu czujnika, mają one różne piny, ponieważ indukcyjny lub magnetyczny czujnik wałka rozrządu zawiera dwa przewody, podczas gdy czujnik typu Halla zawiera trzy przewody.

Przed rozpoczęciem testu czujnika za pomocą multimetru należy ustawić skrzynkę w położeniu neutralnym lub na postoju, ustawić samochód na hamulcu postojowym i odłączyć układ paliwowy, po prostu wyciągając zworkę pompy paliwa ze skrzynki bezpieczników, aby uniknąć silnika startowy.

Testowanie 3-przewodowego czujnika położenia wałka rozrządu

Aby przetestować trzy przewodowe czujniki położenia wałka rozrządu, należy ustawić tryb napięcia stałego na multimetrze i oddzielić złącze czujnika.

• Najpierw sondę koloru czerwonego multimetru należy podłączyć do przewodu zasilającego, a sondę koloru czarnego do minusa baterii;
• Następnie przez kilka sekund spróbuj uruchomić silnik samochodu.
• Teraz odczyt napięcia na multimetrze musi wynosić około 5 woltów.
• Aby sprawdzić, czy przewód ujemny złącza czujnika jest nienaruszony i czy nie ma zwarcia, podłącz do niego czerwony prętowy wskaźnik poziomu i trzymaj czarny powyżej ujemnego bieguna akumulatora.
• Teraz trzeba ponownie uruchomić silnik samochodu, odczyt napięcia na ekranie multimetru musi wynosić 0,1 lub 0,2 V.
• Ten sam proces należy przetestować tylko za pomocą przewodu sygnałowego, teraz napięcie na ekranie multimetru powinno zmieniać się od 0 do 5 woltów, jeśli czujnik jest dobry.
• Teraz bez uruchamiania silnika samochodu i tylko przy włączonym zapłonie zmierz napięcie pomiędzy stykami plus i sygnał, powinno wynosić minimum 90% napięcia zasilania.

Jak wymienić czujnik wałka rozrządu?

Aby wymienić ten czujnik, należy wykonać następujące kroki.

• Najpierw musimy oddzielić ujemny przewód akumulatora.
• Musisz umieścić ten czujnik normalnie z przodu, z tyłu lub na górze silnika samochodu i prawdopodobnie będzie on miał podłączone złącze 2 do 3-przewodowe.
• Jak już to odkryjesz to musisz zwolnić klapkę nad czujnikiem żeby oddzielić przewody od czujnika wałka rozrządu.
• Bez zbędnej zwłoki zdejmij śrubę mocującą, która jest połączona z czujnikiem wałka rozrządu silnika samochodu.
• Wyciągnij wyczerpany czujnik, wykonując mały obrót.
• Po podłączeniu nowego czujnika należy nałożyć trochę oleju silnikowego na o-ring czujnika.
• Zamontować nowy czujnik i zabezpieczyć go śrubami mocującymi.
• Ponownie podłącz prawidłowo złącze przewodu do czujnika wałka rozrządu.
• Na koniec ponownie podłącz ujemny biegun akumulatora.
• Następnie wykonaj jazdę próbną, aby dowiedzieć się, czy czujnik położenia wałka rozrządu działa, czy nie.

Aplikacje

The wykorzystuje czujnik położenia wałka rozrządu zawierać następujące.

• Czujnik wałka rozrządu pozwala sterowaniu silnikiem określić dokładną lokalizację napędu wału korbowego.
• Ten czujnik śledzi obrót wałka rozrządu, koncentrując się na tym, czy zawory są otwarte, czy zamknięte.
• Ten czujnik jest używany w silniku samochodowym do pomiaru położenia i obrotu wałka rozrządu,
• Są one używane wewnątrz Silniki BLDC lub stosowane w samochodach.
• Ten czujnik jest stosowany w niektórych silnikach Vauxhall ECOTEC.

Tak jest przegląd czujnika położenia wałka rozrządu , jego działanie i zastosowania. Jest to element elektroniczny służący do zbierania informacji o prędkości obrotowej i położeniu wałka rozrządu. Przesyła dane do elektronicznej jednostki sterującej pojazdu, aby ustawić czas dla układów zapłonowych i wtrysku paliwa. Istnieje wiele przyczyn awarii czujnika wałka rozrządu, takich jak wewnętrzne zwarcia, uszkodzenia mechaniczne, pęknięcie w kole enkodera i przerwa w połączeniu z CU (jednostką sterującą). Tu pytanie do Ciebie, co to jest czujnik położenia wału korbowego?