Snímač polohy vačkového hriadeľa: práca, typy, testovanie a jeho aplikácie

v dnešnej dobe automobilové senzory sa v priebehu rokov stali veľmi významnými, ktoré pomáhajú pri monitorovaní rôznych problémov automobilov a odosielajú informácie do elektronickej riadiacej jednotky (ECU) alebo vodiča automobilu. ECU v určitých situáciách vykonáva určité úpravy konkrétneho komponentu v závislosti od informácií získaných zo snímača automobilu. Vo všeobecnosti senzory v automobiloch monitorujú rôzne aspekty, ako je teplota, stav motora, chladiaci systém, tlak oleja, rýchlosť vozidla, úrovne emisií atď. typy snímačov používané v automobiloch, ako je prietok vzduchu, klepanie motora, otáčky motora, napätie, kyslík, poloha škrtiacej klapky, snímač polohy vačkového hriadeľa, MAP, airbag, parkovisko, snímač polohy kľukového hriadeľa atď. Tento článok pojednáva o prehľade snímač polohy vačkového hriadeľa , jeho fungovanie a jeho aplikácie.

Čo je snímač polohy vačkového hriadeľa?

Automobilový snímač, ktorý sa používa v motore automobilu na meranie polohy a otáčania vačkového hriadeľa a odosiela informácie do riadiaceho modulu motora vozidla, je známy ako snímač polohy vačkového hriadeľa. Tento snímač je tiež známy ako fázový detektor alebo snímač identifikácie valca. Je to veľmi malé a veľmi významné magnetické zariadenie v každom súčasnom automobile, pretože zaisťuje, že motor auta funguje správne alebo nie.

Tento snímač je umiestnený v blízkosti motora automobilu a nachádza sa za hlavou valca alebo v zdvíhacom údolí vozidla. Snímač polohy vačkového hriadeľa je bežne u osemventilových motorov umiestnený na konci hlavy valcov, zatiaľ čo u šestnásťventilových motorov je umiestnený na hlave valcov. The schéma snímača polohy vačkového hriadeľa je znázornené nižšie.

Pracovný princíp

The princíp činnosti snímača polohy vačkového hriadeľa záleží hlavne na Senzor Hallovho efektu alebo optický snímač na detekciu otáčok vačkového hriadeľa. Senzor Hallovho efektu zisťuje otáčky pomocou magnetického poľa, zatiaľ čo optický senzor zisťuje polohu vačkového hriadeľa pomocou svetelného lúča. Snímač polohy vačkového hriadeľa je normálne Hallov efekt alebo magnetický senzor . Funguje to jednoducho tak, že pri otáčaní zisťuje dráhu železného ozubeného kolesa spojeného s vačkovým hriadeľom. Keď ozubené koleso prejde snímačom, vygeneruje signál a odošle ho do ECU. Potom ECU použije tieto údaje na nastavenie systému časovania vstrekovania paliva a zapaľovania.

Ak tento snímač nefunguje správne, znižuje pracovný výkon motora, znižuje spotrebu paliva a zvyšuje emisie. Chybný snímač polohy vačkového hriadeľa môže spôsobiť vynechávanie motora a zranenie, takže to môže byť počas jazdy veľmi nebezpečné.

Funkcie

Jeho primárnou funkciou je poskytovať riadiacemu modulu motora (ECM) alebo riadiacej jednotke motora (ECU) presné informácie o polohe a rýchlosti vačkového hriadeľa. Tieto informácie sú nevyhnutné pre správnu činnosť motora a rôznych súvisiacich systémov. Tu sú kľúčové funkcie snímača polohy vačkového hriadeľa:

Určenie polohy vačkového hriadeľa:

• Hlavnou funkciou snímača polohy vačkového hriadeľa je určiť presnú polohu vačkového hriadeľa pri jeho otáčaní. Tieto informácie pomáhajú riadiacemu modulu motora (ECM) synchronizovať otváranie a zatváranie sacích a výfukových ventilov motora so zodpovedajúcimi polohami piestov. Správne časovanie ventilov je kľúčové pre efektívne spaľovanie a výkon motora.

Optimalizácia časovania vstrekovania paliva:

• Presnou detekciou polohy vačkového hriadeľa pomáha snímač CMP ECM pri určovaní optimálneho načasovania vstrekovania paliva. To zaisťuje, že správne množstvo paliva sa vstrekuje do spaľovacej komory v správnom okamihu, čím sa zvyšuje palivová účinnosť a znižujú emisie.

Koordinácia časovania zapaľovania:

• Snímač polohy vačkového hriadeľa tiež zohráva úlohu pri koordinácii časovania zapaľovania. ECM používa informácie o polohe vačkového hriadeľa na určenie, kedy spustiť zapaľovanie zapaľovacej sviečky, čím sa zabezpečí, že spaľovanie prebehne v správnom momente cyklu motora.

Detekcia zlyhaní zážihu:

• Nefunkčný snímač polohy vačkového hriadeľa môže viesť k zlyhaniu zapaľovania, kedy nie je správne zapálené palivo v jednom alebo viacerých valcoch. Údaje snímača pomáhajú ECM identifikovať a diagnostikovať tieto zlyhania zapaľovania, čo umožňuje systému prijať nápravné opatrenia.

Povolenie variabilného časovania ventilov (VVT):

• V motoroch vybavených systémami variabilného časovania ventilov pomáha snímač polohy vačkového hriadeľa riadiť časovanie otvárania a zatvárania ventilov. To môže optimalizovať výkon motora, výkon a spotrebu paliva v rôznych prevádzkových podmienkach.

Riadenie výkonu motora:

• ECM využíva údaje o polohe vačkového hriadeľa na monitorovanie a úpravu rôznych parametrov motora vrátane zmesi vzduchu a paliva, časovania ventilov a časovania zapaľovania. To zaisťuje, že motor funguje efektívne a spĺňa emisné normy.

Podpora bezpečnosti motora:

• V niektorých prípadoch môže chybný snímač polohy vačkového hriadeľa spustiť riadiaci modul motora do „bezpečného režimu“, aby sa predišlo možnému poškodeniu. To môže zahŕňať obmedzenie výkonu motora na ochranu kritických komponentov.

Diagnostika problémov s motorom:

• Snímač polohy vačkového hriadeľa prispieva k palubnej diagnostike (OBD) poskytovaním cenných údajov, ktoré možno použiť na identifikáciu problémov s výkonom motora a jeho porúch. Tieto údaje je možné čítať pomocou diagnostických nástrojov na riešenie problémov.

Typy snímačov polohy vačkového hriadeľa

Existujú tri typy snímačov polohy vačkového hriadeľa, ktoré sú k dispozícii s magnetickým typom, hallovým efektom a výstupom striedavého prúdu, ktoré sú popísané nižšie.

Magnetický typ snímača

Tento typ snímača polohy vačkového hriadeľa sa identifikuje jednoducho pomocou dvoch vodičov. Tento snímač generuje svoje vlastné napätie, striedavý sínusový signál. Tento snímač môže byť umiestnený v rozvádzači alebo nad vačkovým hriadeľom. Keď je tento snímač blízko vačkového hriadeľa, ku ktorému je pripojené zariadenie s permanentným magnetom, potom vždy, keď magnet prejde cez snímač a vytvorí magnetické pole, výsledný impulz sa môže preniesť do ECM na ďalšie spracovanie.

Snímač vačkového hriadeľa s Hallovým efektom

Tento druh snímača vačkového hriadeľa obsahuje tri vodiče, pričom prvý vodič sa používa na napájanie, ďalší vodič je pre GND a posledný vodič je na odoslanie napäťového signálu do PC. Tento snímač je umiestnený na vačkovom hriadeli alebo v rozvádzači. Tento snímač má obrazovku cez štrbinu a magnet umiestnený nad hriadeľom. Keď sa obrazovka tohto snímača presunie medzi snímač a magnet, potom sa tento snímač zapne a vypne. Ak má táto obrazovka pred snímačom pevnú plochu, môže byť napätie spätnej väzby narušené, keď sa magnetické pole rozdelí.

AC výstupný senzor

Snímač výstupu striedavého prúdu je špeciálny druh snímača, ktorý sa používa na vytváranie signálu striedavého napätia ako výstup. Riadiaci modul motora v aute vytvára extrémne vysokú frekvenciu pre cievku budiča, ktorá je umiestnená blízko rotačného kotúča.

Tento rotačný kotúč je usporiadaný na konci vačkového hriadeľa a má štrbinu. Keď táto štrbina prejde cievkou, bude vybudená vzájomnou indukciou a signál indikujúci polohu prvého valca sa prenesie do riadiaceho modulu motora. Tieto typy snímačov sa často vyskytujú v motoroch Vauxhall ecoTEC.

Schéma zapojenia snímača polohy vačkového hriadeľa

Snímač polohy vačkového hriadeľa sa vo všeobecnosti používa na určenie polohy motora vačkového hriadeľa a jeho zmenu na elektronický signál, ktorý potom odošle do ECU automobilu. Táto poloha snímača je k dispozícii s rôznymi schémami zapojenia, ako sú dva vodiče a tri vodiče. Schéma zapojenia trojvodičového snímača polohy vačkového hriadeľa je uvedená nižšie.

3-vodičový snímač polohy vačkového hriadeľa obsahuje tri vodiče; vodič referenčného napätia, signálny vodič a uzemnenie. Tieto tri vodiče sú jednoducho pripojené k elektronickej riadiacej jednotke. Tento snímač je napájaný z ECU, GND tohto snímača sa odoberá z elektronickej riadiacej jednotky a nakoniec napäťový signálny vodič prechádza zo snímača vačkového hriadeľa do elektronickej riadiacej jednotky.

Trojvodičový snímač vačkového hriadeľa má magnet a oceľový materiál, ako je germánium a tranzistor. Akonáhle sa objekt priblíži veľmi blízko k tomuto senzoru, jeho magnetický tok sa zmení, čím sa v materiáli vytvorí napätie, ktoré sa zosilní cez tranzistor a prenesie sa do ECU.

Rozhranie snímača polohy vačkového hriadeľa s mikrokontrolérom (Arduino alebo PIC):

Ako sme videli vyššie, sú k dispozícii rôzne typy snímačov vačkového hriadeľa. Každý prichádza s vlastným typom výstupu. Pri prepojení snímača vačkového hriadeľa s mikrokontrolérom je potrebné zvážiť nasledujúce body.

1. Pochopte výstup senzora:

Určite typ signálu, ktorý vytvára snímač polohy vačkového hriadeľa. Môže to byť digitálny signál (ON/OFF), analógové napätie alebo signál PWM (Pulse Width Modulation). V prípade

• Hallove senzory:

• • • Typ výstupu je: digitálny
    • Popis: Senzory s Hallovým efektom detekujú zmeny v magnetickom poli. Zvyčajne poskytujú digitálny signál, ktorý pri otáčaní vačkového hriadeľa prepína medzi stavmi HIGH a LOW, čo indikuje polohu vačkového hriadeľa.

• Optické senzory:

• • • Typ výstupu je: Digitálne (zvyčajne)
    • Popis: Optické snímače využívajú svetlo na zistenie polohy vačkového hriadeľa. Často poskytujú digitálny signál s impulzmi, ktoré predstavujú polohu vačkového hriadeľa.
• Magnetické snímače (snímače s premenlivou reluktanciou):
  • • Typ výstupu: Premenná (analógová)
    • Popis: Magnetické snímače generujú analógový napäťový signál, ktorý sa mení podľa otáčania vačkového hriadeľa. Amplitúda signálu sa mení s polohou vačkového hriadeľa.

2. Vyberte vstupné kolíky:

Na mikroovládači vyberte digitálne alebo analógové kolíky, ktoré použijete na pripojenie k snímaču polohy vačkového hriadeľa. Uistite sa, že tieto kolíky sú kompatibilné s výstupným signálom snímača a    úrovňami napätia.

1. Elektrické vedenie: Pripojte výstup snímača polohy vačkového hriadeľa k vybraným vstupným kolíkom na mikrokontroléri. V prípade potreby použite vhodné rozdeľovače napätia alebo prepínače úrovne, aby ste sa uistili, že úrovne napätia snímača sú kompatibilné s mikrokontrolérom.

1. Zdroj: Zabezpečte potrebné napájanie snímača polohy vačkového hriadeľa. To môže zahŕňať pripojenie snímača k vhodnému zdroju napätia (napr. 5V) a pripojenie jeho uzemnenia (GND) k zemi mikrokontroléra.

1. Prečítajte si údaje snímača: Napíšte kód v programovacom jazyku podporovanom vaším mikrokontrolérom (napr. C/C++, Python atď.), aby ste mohli prečítať signál zo snímača. Podľa potreby použite funkcie digitalRead() alebo analogRead().

6. Spracovanie údajov: V závislosti od typu snímača môže byť potrebné ďalšie spracovanie údajov snímača. Ak napríklad používate digitálny senzor, jeho stav môžete priamo použiť pre svoju            aplikáciu. Ak používate analógový snímač, možno budete musieť previesť analógové napätie na zmysluplnú hodnotu.

Kód rozhrania snímača vačkového hriadeľa k mikrokontroléru:

#include< Arduino.h>

const int sensorPin = 2; // Nahraďte skutočným číslom PIN

int sensorValue = 0;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

oneskorenie(1000); // Oneskorenie o 1 sekundu

}

Symptómy snímača polohy vačkového hriadeľa

Keď snímač piestu vačkového hriadeľa nefunguje správne, môže sa vyskytnúť množstvo problémov. Existuje teda niekoľko varovných príznakov, ktoré sa objavia predtým, ako tento snímač úplne zlyhá a motor auta sa vypne.

Uistite sa, že svieti kontrolka motora

Kontrolka motora sa rozsvieti, ak snímač polohy vačkového hriadeľa prestane fungovať. Keď sa toto svetlo rozsvieti, musíte vozidlo bezodkladne zastaviť. Ak tomu nebudete venovať žiadnu pozornosť, spôsobí to vážne poškodenie motora auta.

Problémy so zapaľovaním

Akonáhle začne akýkoľvek problém so snímačom, potom signál, ktorý sa prenáša do motora auta, tiež nefunguje. Vysielaný signál je teda veľmi slabý a nedovolí autu naštartovať, pretože zo systému zapaľovania nebude blikať.

Spotreba paliva je nízka

Ak vozidlu chýba dostatok paliva pre motor auta, snímač môže poskytnúť ECM nesprávne informácie, inak by sa vstrekovače paliva mohli otvárať na veľmi dlhý čas. To spôsobí, že motor nebude pracovať veľmi efektívne, spôsobí klepanie motora a môže spôsobiť veľmi vážne zranenia.

Radenie prevodovky je slabé

Ak je snímač polohy vačkového hriadeľa nesprávny, autá s automatickou prevodovkou budú mať problémy pri zmene prevodových stupňov. Takže musíte vypnúť motor auta, chvíľu zostať a znova naštartovať motor. Okrem toho údaje získané prostredníctvom ECM zo zlého snímača zabraňujú tomu, aby solenoid radenia pracoval a preraďoval prevodové stupne v aute, čo je známe ako Limp Mode, a pomáha pri ochrane motora auta pred poškodením znížením otáčok motora.

Zastavenie motora

Keď sa motor auta zastaví alebo zastaví počas jazdy z dôvodu nedostatočného prísunu paliva do motora vstrekovačmi paliva, motor sa môže zastaviť a auto sa môže poškodiť.

Spotreba paliva je vysoká

Chybný snímač môže negatívne ovplyvniť spotrebu paliva, čo znamená, že motor vozidla spotrebuje viac paliva. Tento problém je veľmi zriedkavý, hoci nemôžeme byť zanedbateľný a vyžaduje okamžitú výmenu alebo opravu snímača.

Slabá akcelerácia

Slabá akcelerácia je spôsobená zlým snímačom polohy vačkového hriadeľa. Keď tento snímač prestane fungovať, vozidlo nezrýchli veľmi rýchlo. Akonáhle dôjde k slabému zrýchleniu, spôsobí to prskanie vášho auta, nedostatok výkonu, nízku rýchlosť, zastavenie alebo dokonca zastavenie.

Zlyhanie motora

Signál snímača je potrebný na fungovanie vstrekovačov paliva a motorov. Ak tento snímač zlyhá, môže to spôsobiť vynechávanie zapaľovania a vibrácie pri zrýchlení.

Zápach plynu

Chybný snímač môže vypúšťať nespálené palivo nepriamo do výfukového systému vozidla. Takže to ovplyvňuje nielen hospodárnosť paliva, ale tiež spôsobuje čierny dym a spôsobuje jasný zápach, ktorý je pre ľudí mimoriadne nebezpečný.

Hrubý voľnobeh

Porucha snímača môže spôsobiť Hrubý voľnobeh motora vozidla. Akonáhle dôjde k poruche snímača, dôjde k tomu v dôsledku asynchrónneho spaľovania vo valci.

Ako otestovať snímač polohy vačkového hriadeľa pomocou multimetra

Testovanie snímača polohy vačkového hriadeľa je veľmi dôležité na kontrolu jeho správneho fungovania. Tieto snímače môžu byť ovplyvnené mnohými poruchami, ktoré môžu ovplyvniť poruchu snímača alebo jeho nerovnomernú činnosť. Takže presná diagnostika senzora je veľmi dôležité testovanie. Testovanie snímača polohy vačkového hriadeľa je možné pomocou multimetra alebo osciloskopu. Takže testovanie snímača polohy vačkového hriadeľa pomocou multimetra je veľmi jednoduché a rýchlejšie.

Na testovanie tohto snímača pomocou multimetra je nevyhnutné zmerať napätie snímača, ktoré sa vytvára na jeho signálovom vodiči. Tu získané údaje závisia hlavne od typu snímača a vozidla. Okrem toho majú na základe typu snímača rôzne kolíky, pretože snímač vačkového hriadeľa indukčného alebo magnetického typu obsahuje dva vodiče, zatiaľ čo snímač typu Hall obsahuje tri vodiče.

Pred začatím testu snímača pomocou multimetra musíte nastaviť neutrál alebo parkovať, umiestniť vozidlo na parkovaciu brzdu a odpojiť palivový systém jednoduchým vytiahnutím prepojky palivového čerpadla z poistkovej skrinky, aby ste sa vyhli motoru. počnúc.

Testovanie 3-vodičového snímača polohy vačkového hriadeľa

Ak chcete otestovať tri snímače polohy vačkového hriadeľa, musíte na multimetri nastaviť režim jednosmerného napätia a odpojiť konektor snímača.

• Najprv je potrebné pripojiť červenú sondu multimetra k napájaciemu káblu a čiernu sondu k mínusu batérie;
• Potom na niekoľko sekúnd skúste naštartovať motor auta.
• Teraz musí byť odčítanie napätia na multimetri asi 5 voltov.
• Ak chcete zistiť, či je mínus vodič snímača neporušený a či nie je skratovaný, pripojte k nemu červenú odmerku a čiernu držte nad záporným pólom batérie.
• Teraz je potrebné znova naštartovať motor auta, na obrazovke multimetra musí byť napätie 0,1 alebo 0,2 V.
• Rovnaký proces musí byť testovaný iba signálnym vodičom, teraz by sa napätie na obrazovke multimetra malo zmeniť z 0 – 5 voltov, ak je snímač dobrý.
• Teraz bez naštartovania motora auta a iba so zapnutým zapaľovaním zmerajte napätie medzi plusovými a signálnymi kontaktmi, malo by to byť minimálne 90 % napájacieho napätia.

Ako vymeniť snímač vačkového hriadeľa?

Pri výmene tohto snímača je potrebné vykonať nasledujúce kroky.

• Najprv musíme odpojiť záporný kábel batérie.
• Tento senzor je potrebné umiestniť normálne na prednú, zadnú alebo hornú časť motora auta a pravdepodobne bude mať pripojený 2 až 3-vodičový konektor.
• Keď to zistíte, musíte vybiť plôšku nad snímačom, aby ste oddelili káble od snímača vačkového hriadeľa.
• Bez zbytočného odkladu odstráňte montážnu skrutku, ktorá je pripojená k snímaču vačkového hriadeľa k motoru auta.
• Vytiahnite vyčerpaný senzor malým otočením.
• Po pripojení nového snímača musíte na O-krúžok snímača naniesť trochu motorového oleja.
• Nastavte nový snímač a chráňte ho pomocou montážnych skrutiek.
• Opäť pripojte konektor vodiča správne k snímaču vačkového hriadeľa.
• Nakoniec znova pripojte záporný pól batérie.
• Potom vykonajte skúšobnú jazdu, aby ste zistili, či snímač polohy vačkového hriadeľa funguje alebo nie.

Aplikácie

The používa snímač polohy vačkového hriadeľa zahŕňajú nasledujúce.

• Snímač vačkového hriadeľa umožňuje ovládaniu motora rozhodnúť o presnom umiestnení pohonu kľukového hriadeľa.
• Tento snímač sleduje otáčanie vačkového hriadeľa tak, že sa zameriava na to, či sú ventily otvorené alebo zatvorené.
• Tento snímač sa používa v motore automobilu na meranie polohy a otáčok vačkového hriadeľa,
• Tieto sa používajú v rámci BLDC motory alebo používané v automobiloch.
• Tento snímač sa používa v niektorých motoroch Vauxhall ECOTEC.

Teda toto je prehľad snímača polohy vačkového hriadeľa , jeho fungovanie a jeho aplikácie. Ide o elektronickú súčiastku používanú na zhromažďovanie informácií o rýchlosti otáčania a polohe vačkového hriadeľa. Prenáša údaje do elektronickej riadiacej jednotky vozidla, aby nastavila časovanie pre zapaľovacie systémy a vstrekovanie paliva. Existuje mnoho dôvodov pre poruchu snímača vačkového hriadeľa, ako sú vnútorné skraty, mechanické poškodenie, zlomenie kolesa kódovača a prerušenie spojenia s CU (riadiaca jednotka). Tu je otázka pre vás, čo je snímač polohy kľukového hriadeľa?