Un autovehicul prezintă o serie de senzori electronici esențiali pentru buna desfășurare a proceselor necesare funcționării motorului. Sincronizarea este un factor cheie pentru ca un motor cu ardere internă să funcționeze corect. În procesele extrem de complexe ale motorului, scopul senzorilor de turație și de poziție a motorului (ESPS) este de a furniza ECU-ului (calculator) motorului cele mai esențiale informații necesare pentru a face să funcționeze motorul.
Ce este senzorul arborelui cotit și unde este localizat
Senzorul arbore cotit este un dispozitiv electronic esențial care sincronizează sistemul de aprindere cu injectoarele de combustibil pe o mașină cu motor termic. În termeni mai tehnici, el poartă denumirea de senzor de poziție a „vibrochenului” sau, corect spus, a vilbrochenului. Arborele cotit sau vilbrochenul reprezintă o piesă necesară motoarelor cu ardere internă, având rolul vital de a converti mișcarea liniară a pistoanelor (energie termică) în învârtirea roților motrice (energie mecanică).
Localizarea senzorului vilbrochenului variază de la un autovehicul la altul. De exemplu, poate fi poziționat lângă scripetele de antrenare a generatorului sau în zona blocului cilindric. Senzorul CKP (poziție arbore cotit) este situat în partea din spate a blocului cilindri, pe partea stângă. Vârful senzorului este situat în planul de rotație al discului magnetic montat pe arborele cotit. Discul de antrenare este presat pe capătul arborelui cotit. Senzorul CMP (Poziția arborelui cotit) este situat pe suprafața frontală a chiulasei din stânga. Vârful senzorului trece prin perete și sesizează trecerea rotorului principal situat în spatele scripetei arborelui cu came.
Rolurile senzorului arbore cotit în funcționarea motorului
- Monitorizează poziția și viteza de rotație a arborelui cotit - vilbrochenului. Drept urmare, este numit și senzor de poziție arbore cotit sau senzor turație motor.
- Prin măsurarea vitezei de rotație a vilbrochenului, senzorul calculează turația motorului și comunică cu ECU-ul mașinii.
- Sincronizează procesele din sistemul de aprindere și contribuie la eficiența combustiei interne și la reducerea emisiilor.
- Diagnostichează posibilele erori în funcționarea motorului, prin semnale specifice.
Tipuri de senzori: inductivi și Hall
Sunt două tipuri principale de senzori vibrochen - arbore cotit: Senzori inductivi și Senzori Hall. Senzorii inductivi generează o tensiune oscilantă în interiorul unei bobine, cu ajutorul unui rotor dințat. Pe scurt, dinții rotorului trec prin bobinaj și generează semnale electrice către ECU. Senzorii Hall generează o tensiune electromagnetică, având în componență un magnet și un element cu efect Hall care depistează poziția arborelui cotit și transmite semnale electrice către ECU.
Senzorul Hall are un circuit integrat situat între rotor și un magnet permanent care generează un câmp magnetic vertical față de elementul Hall. Când roata de declanșare trece aproape de elementul sub tensiune al senzorului, curentul schimbă câmpul magnetic perpendicular pe elementul Hall. Aceasta produce un semnal de tensiune care este independent de viteza relativă dintre senzor și roata de declanșare.
Sensorii inductivi funcționează pe principiul inducției: când un dinte al roții de declanșare trece în apropierea bobinei senzorului, se schimbă fluxul magnetic prin bobină și se induce o tensiune AC în bobină. Semnalul de tensiune AC generat de senzor depinde de viteza roții de declanșare și de numărul de rotații în bobină. Atunci când porniți motorul, este de așteptat o tensiune de ieșire cuprinsă între 1 și 2 volți, dar odată cu creșterea vitezei motorului, această tensiune va fi mai mare. Datorită efectului inductiv, schimbarea câmpului magnetic în jurul bobinei generează semnalul.
Interacțiunea dintre semnalele CKP și CMP și rolul ECM/ECU
Senzorul de poziție a arborelui cotit furnizează principalul semnal de intrare pentru ECU. ECM (modulul de control al motorului) este sincronizat cu semnalul senzorului CKP (poziție arbore cotit). ECM (Modulul de control al motorului) folosește semnalul senzorului CMP (poziție arbore cotit) pentru a determina dacă pistonul din cilindrul nr. 1 este la PMS pentru injecție sau PMS pentru evacuare. Pentru a face acest lucru, ECM (modulul de control al motorului) utilizează semnalul senzorului CMP (poziție arbore cotit) pentru a identifica cilindrul nr. 1 pentru a selecta momentul corect de injecție.
Senzorul CMP (Crankshaft Position) este un senzor cu efect Hall și este utilizat de ECM (Engine Control Module) la pornirea motorului. Senzorul CMP (Poziția arborelui cotit) primește o putere de 5V de la ECM (Modulul de control al motorului). ECM (modulul de control al motorului) monitorizează semnalul senzorului CKP (poziție arbore cotit) și poate detecta că turația motorului este depășită. ECM (Modulul de control al motorului) previne creșterea turațiilor motorului peste viteza specificată, eliminând treptat funcțiile de sincronizare a vitezei.
Din roata motoare îi lipsesc doi dinți, echivalentul cu 6° de rotație a arborelui cotit. Când o zonă cu doi dinți lipsă trece în apropierea vârfului senzorului, există un gol în semnalul pe care ECM (modulul de control al motorului) îl utilizează pentru a determina poziția arborelui cotit. Spațiul de aer dintre vârful senzorului și inel este important, deoarece asigură că semnalele corecte sunt trimise către ECM (modulul de control al motorului). Pentru a obține semnalul corect de fază, roata motoare trebuie să fie corect aliniată în raport cu arborele cotit.
Defecțiuni posibile și efecte asupra funcționării motorului
Defectarea senzorului arbore cotit duce la grăbirea sau întârzierea aprinderii combustibilului. Prin urmare, rezultatul este o ardere incompletă a amestecului de combustibil și aer, iar acest lucru duce la o funcționare necorespunzătoare a motorului mașinii. Un senzor vibrochen defect poate duce la o serie de probleme care afectează performanța motorului și, implicit, productivitatea utilajului.
- Dificultăți la pornirea motorului (intermitențe) sau incapacitatea acestuia de a mai porni.
- Funcționarea neregulată a motorului: smucituri atât în timpul mersului, cât și la ralanti.
- Scăderea performanțelor motorului și răspuns slab la accelerație.
- Creșterea consumului de combustibil.
- Martorul „Check Engine” se aprinde și se generează un cod de eroare specific.
- Oprirea bruscă a motorului în unele cazuri.
Senzorii nu au intervale de schimb dedicate. Apa în conector sau în senzor, firele rupte și vârsta sunt factori care pot contribui la defectarea senzorilor de viteză și de poziție ai motorului. Pe lângă acestea, motoarele grele funcționează în condiții de căldură, vibrații, contaminare cu ulei și ore lungi de funcționare, factori care pot provoca defectarea senzorilor.
ECM (modulul de control al motorului) verifică și poate înregistra erori: există două tipuri de defecțiuni: frecvența semnalului este prea mare sau nu există niciun semnal. Eroarea înregistrată de ECM (modulul de control al motorului) se poate referi și la o defecțiune generală a semnalului arborelui cotit sau la o improbabilitate a semnalului dinamic al arborelui cotit. Dacă senzorul CMP (poziție arbore cotit) funcționează defectuos în timp ce motorul funcționează, motorul continuă să funcționeze, dar ECM (modulul de control al motorului) dezactivează controlul presiunii de supraalimentare.
Diagnoză și verificare a senzorului arbore cotit
Pentru a diagnostica un senzor vibrochen defect, este recomandat să folosești un scanner de diagnosticare, care poate citi codurile de eroare generate de ECU. Puterea diagnosticării depășește simpla citire a unui cod de eroare: pentru tehnicieni, manageri de flotă și distribuitori de piese, obiectivul diagnosticării este de a identifica cauza principală și a evita înlocuiri repetitive.
Există trei metode de verificare a unui senzor arbore cotit: Verificarea rezistenței cu ohmetru; Verificarea valorii inducției; Verificarea semnalului cu un osciloscop. Verificarea semnalului cu un osciloscop este cea mai precisă metodă, dar nu toate service-urile au asemenea echipamente digitale de verificare. Interpretarea valorilor, mai ales la măsurarea inducției, este mai complexă și necesită competență tehnică. Verificarea rezistenței cu ohmetru este cea mai simplă metodă de verificare, însă nu și cea mai precisă.
Diagramele de cablare și schemele de conectare sunt instrumente esențiale: o diagramă de cablare a senzorului de poziție al arborelui cotit servește ca un ghid esențial pentru înțelegerea și implementarea corectă a conexiunilor electrice. Diagrama arată de obicei trei fire principale: firul de alimentare (de regulă roșu), firul de masă (în general negru) și firul de semnal (adesea galben sau verde). Aceste conexiuni lucrează împreună pentru a permite senzorului să detecteze cu acuratețe poziția și viteza de rotație a arborelui cotit, furnizând date critice pentru controlul timpiiului motorului și al injecției de carburant.
Diagrama include și specificațiile pentru ecranare electromagnetică, pentru a preveni interferența semnalului, garantând astfel o funcționare fiabilă a senzorului chiar și în condiții dificile din motor. Schema include, de asemenea, puncte importante de referință, atribuirile pinilor conectorului și schemele de codificare prin culori care ajută tehnicienii să se asigure de instalarea și depanarea corectă.
Soluții practice și sfaturi pentru întreținere
Verificați cablajul, starea conectorului, starea roții tonice și sincronizarea came/axului înainte de a înlocui senzorul. Nu toți senzorii aftermarket sunt egali: potrivirea doar după aspect este riscantă, iar un cod P0340 sau P0016 repetat după înlocuirea senzorului poate indica o uzură mecanică mai profundă. Dacă cauza principală este uzura angrenajului de distribuție sau a arborelui cu came, comandarea doar a unui senzor nu va rezolva problema timpilor de nefuncționare.
Pentru echipele de întreținere a flotei și atelierele de reparații diesel, obiectivul este de a evita înlocuirile repetate. Recomandarea este să folosiți diagrama de cablare pentru a verifica semnalele corecte și să urmați procedurile de testare a semnalelor de ieșire ale senzorilor și verificarea defecțiunilor comune ale cablajului. Includerea măsurilor de protecție împotriva EMI și a punctelor corecte de legare la pământ în instalație ajută la menținerea citirilor constante și precise.
Relația cu alți senzori și sisteme ale motorului
Senzorul de poziție a arborelui cu came funcționează împreună cu senzorul de poziție a arborelui cotit. Instalat în apropiere, senzorul de poziție al arborelui cu came este responsabil de măsurarea poziției arborelui cu came. Acest semnal, împreună cu poziția arborelui cotit, este utilizat pentru a determina care cilindru se află în prezent în cursa de putere. În cazul unei defecțiuni a senzorului arborelui cu came, consecințele sunt mai puțin grave, dar șoferii pot avea întârzieri la pornire. În plus, dacă motorul este echipat cu distribuție variabilă a supapelor, aceasta va fi și ea perturbată.
ECM utilizează date din mai mulți senzori pentru optimizarea aprinderii și controlului combustibilului: Senzorul MAF/IAT, senzorul ECT (Temperatura lichidului de răcire), senzorul de temperatură a uleiului și senzorul de temperatură a combustibilului toate furnizează informații pe care ECM le folosește pentru ajustări fine ale injecției și sincronizării. Dacă anumite senzori eșuează, ECM recurge la valori implicite pentru a menține funcționarea motorului în condiții limitate.
Importanța în aplicații grele și recomandări B2B
Motoarele care echipează utilajele grele sunt construite pentru a funcționa la parametri ridicați, fiind supuse unor condiții de lucru extreme. Un senzor vibrochen defect poate avea un impact major asupra performanței utilajului și poate cauza perioade de inactivitate costisitoare. Pentru aprovizionarea B2B, ultimul punct este deosebit de important: pentru echipele de întreținere și managerii de flotă, compatibilitatea OEM, specificațiile privind ieșirea semnalului, conectorul și rezistența la căldură sunt esențiale.
Dacă aveți nevoie de un senzor de poziție a arborelui cu came sau de o componentă de sincronizare aferentă pentru un motor diesel, trimiteți furnizorului numărul OEM, modelul motorului, fotografia senzorului și cantitatea necesară. Potrivirea doar după aspect este riscantă, iar un proces de diagnosticare axat pe achiziții și identificarea cauzei principale va reduce timpii de nefuncționare și costurile totale de întreținere.
Testarea relației senzorului CAM-CRANK pe un picoscop
Proceduri recomandate înainte de înlocuire
- Verificați integritatea cablurilor și conectorilor, eventualele intrări de apă și continuitatea firelor.
- Verificați semnalul cu osciloscopul pentru a confirma forma de undă corectă și prezența zonei cu dinți lipsă.
- Consultați diagrama de cablare pentru a verifica alimentarea la 5 V (CMP) sau 12 V/masă (MAF) acolo unde este aplicabil.
- Evaluați starea roții tonice, a curelei/lanțului de distribuție și a componentei mecanice dacă codurile ERRO indică uzuri mecanice.
- Alegeți piese conform specificațiilor OEM pentru a evita erori repetate după înlocuire.
| Componentă | Tip/Alimentare | Rol principal |
|---|---|---|
| Senzor CKP | Hall / disc magnetic | Măsoară poziția și turația arborelui cotit; semnal principal pentru ECU |
| Senzor CMP | Hall / 5V referință | Identifică faza cilindrului nr.1; ajută la sincronizarea injecției |
| Senzor inductiv | Bobină AC (tensiune dependentă de viteză) | Generează semnal proporțional cu viteză pentru ECU |
Un senzor de poziție a arborelui cu came monitorizează poziția de rotație a arborelui cu came și trimite date de sincronizare către unitatea de control a motorului (ECU). Senzorul de poziție a arborelui cu came funcționează împreună cu senzorul de poziție a arborelui cotit. În aplicațiile diesel comerciale, o problemă a semnalului CMP nu ar trebui tratată doar ca o mică problemă electrică; aceste simptome sunt utile pentru diagnosticare, dar nu ar trebui să ducă la înlocuirea necontrolată.
tags: #raportul #dintre #circuitul #senzorului #de #pozitie