Sensor de posición del árbol de levas: trabajo, tipos, pruebas y sus aplicaciones

Hoy en día, sensores de automóviles se han vuelto muy importantes a lo largo de los años y ayudan a monitorear diferentes problemas de los automóviles y envían la información a la Unidad de control electrónico (ECU) o al conductor del automóvil. La ECU en ciertas situaciones hace algunos ajustes al componente específico dependiendo de la información obtenida del sensor del automóvil. Generalmente, los sensores en los automóviles controlan varios aspectos como la temperatura, el estado del motor, el sistema de refrigeración, la presión del aceite, la velocidad del vehículo, los niveles de emisión, etc. Hay diferentes tipos de sensores utilizado en automóviles como flujo de aire, detonación del motor, velocidad del motor, voltaje, oxígeno, posición del acelerador, sensor de posición del árbol de levas, MAP, bolsa de aire, estacionamiento de automóviles, sensor de posición del cigüeñal, etc. Este artículo analiza una descripción general del sensor de posición del árbol de levas , su funcionamiento y sus aplicaciones.

¿Qué es el sensor de posición del árbol de levas?

Un sensor de automóvil que se utiliza en el motor de un automóvil para medir la posición y la rotación del árbol de levas y envía la información al módulo de control del motor del vehículo se conoce como sensor de posición del árbol de levas. Este sensor también se conoce como detector de fase o sensor de identificación de cilindros. Es un dispositivo magnético muy pequeño y muy significativo en todos los automóviles actuales porque asegura que el motor del automóvil funcione correctamente o no.

Este sensor está dispuesto cerca del motor del automóvil y se puede encontrar detrás de la cabeza del cilindro o en el valle del elevador del vehículo. El sensor de posición del árbol de levas se encuentra normalmente en los motores de ocho válvulas en el extremo de la culata, mientras que en los motores de dieciséis válvulas está dispuesto en la culata. El diagrama del sensor de posicion del arbol de levas se muestra a continuación.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del sensor de posición del árbol de levas depende principalmente de la Sensor de efecto Hall o sensor óptico para detectar las revoluciones del árbol de levas. El sensor de efecto Hall detecta las revoluciones mediante el uso del campo magnético, mientras que el sensor óptico detecta la posición del árbol de levas mediante el uso de un haz de luz. El sensor de posición del árbol de levas es normalmente un efecto Hall o sensor magnético . Así que funciona simplemente detectando el camino de un engranaje de hierro conectado al árbol de levas cuando gira. Una vez que el engranaje pasa el sensor, produce una señal y la transmite a la ECU. Después de eso, la ECU usa estos datos para ajustar los sistemas de sincronización e ignición de la inyección de combustible.

Si este sensor no funciona correctamente, reduce el rendimiento de trabajo del motor, reduce la eficiencia del combustible y aumenta las emisiones. Un sensor de posición del árbol de levas defectuoso puede hacer que el motor falle y se lesione, por lo que puede ser muy peligroso mientras se conduce.

Funciones

Su función principal es proporcionar al módulo de control del motor (ECM) o a la unidad de control del motor (ECU) información precisa sobre la posición y la velocidad del árbol de levas. Esta información es esencial para el correcto funcionamiento del motor y varios sistemas relacionados. Estas son las funciones clave de un sensor de posición del árbol de levas:

Determinación de la posición del árbol de levas:

• La función principal del sensor de posición del árbol de levas es determinar la posición precisa del árbol de levas a medida que gira. Esta información ayuda al módulo de control del motor (ECM) a sincronizar la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape del motor con las posiciones correspondientes de los pistones. La sincronización adecuada de las válvulas es crucial para una combustión eficiente y el rendimiento del motor.

Optimización del tiempo de inyección de combustible:

• Al detectar con precisión la posición del árbol de levas, el sensor CMP ayuda al ECM a determinar la sincronización óptima para la inyección de combustible. Esto asegura que se inyecte la cantidad correcta de combustible en la cámara de combustión en el momento correcto, mejorando la eficiencia del combustible y reduciendo las emisiones.

Coordinación del tiempo de encendido:

• El sensor de posición del árbol de levas también desempeña un papel en la coordinación del tiempo de encendido. El ECM utiliza la información de posición del árbol de levas para determinar cuándo activar la ignición de la bujía, asegurando que la combustión ocurra en el momento correcto del ciclo del motor.

Detección de fallos de encendido:

• Un sensor de posición del árbol de levas que no funciona correctamente puede provocar fallos de encendido, donde el combustible no se enciende correctamente en uno o más cilindros. Los datos del sensor ayudan al ECM a identificar y diagnosticar estos fallos de encendido, lo que permite que el sistema tome medidas correctivas.

Habilitación de la sincronización variable de válvulas (VVT):

• En motores equipados con sistemas de sincronización variable de válvulas, el sensor de posición del árbol de levas ayuda a controlar la sincronización de apertura y cierre de válvulas. Esto puede optimizar el rendimiento del motor, la potencia y la eficiencia del combustible en diferentes condiciones de funcionamiento.

Gestión del rendimiento del motor:

• El ECM utiliza los datos de posición del árbol de levas para monitorear y ajustar varios parámetros del motor, incluida la mezcla de aire y combustible, la sincronización de válvulas y la sincronización de encendido. Esto asegura que el motor funcione de manera eficiente y cumpla con los estándares de emisión.

Apoyo a la seguridad del motor:

• En algunos casos, un sensor de posición del árbol de levas defectuoso puede hacer que el módulo de control del motor entre en un 'modo seguro' para evitar posibles daños. Esto puede implicar limitar la potencia del motor para proteger los componentes críticos.

Diagnóstico de problemas del motor:

• El sensor de posición del árbol de levas contribuye al diagnóstico a bordo (OBD) al proporcionar datos valiosos que se pueden usar para identificar problemas de rendimiento y mal funcionamiento del motor. Estos datos se pueden leer utilizando herramientas de diagnóstico para solucionar problemas.

Tipos de sensores de posición del árbol de levas

Hay tres tipos de sensores de posición del árbol de levas disponibles: tipo magnético, efecto Hall y salida de CA, que se analizan a continuación.

Sensor de tipo magnético

Este tipo de sensor de posición del árbol de levas se identifica simplemente a través de los dos cables. Este sensor genera su propio voltaje, una señal de onda sinusoidal de CA. Este sensor se puede disponer dentro del distribuidor o encima del árbol de levas. Cuando este sensor está cerca del árbol de levas que tiene un dispositivo de imán permanente conectado, cada vez que el imán pasa a través del sensor genera un campo magnético y el pulso resultante puede transmitirse al ECM para su posterior procesamiento.

Sensor de árbol de levas de efecto Hall

Este tipo de sensor del árbol de levas incluye tres cables donde el primer cable se usa para la alimentación, el siguiente cable es para GND y el último cable es para enviar la señal de voltaje a la PC. Este sensor está dispuesto en el árbol de levas o en el distribuidor. Este sensor tiene una pantalla a través de una ranura y un imán colocado sobre el eje. Una vez que la pantalla de este sensor se mueva entre el sensor y el imán, este sensor se encenderá y apagará. Si esta pantalla tiene un área sólida delante del sensor, entonces el voltaje de retroalimentación se puede interrumpir a medida que el campo magnético se divide.

Sensor de salida de CA

El sensor de salida de CA es un tipo especial de sensor que se utiliza para producir una señal de voltaje de CA como una salida. El módulo de control del motor en el automóvil produce una frecuencia extremadamente alta para la bobina de excitación y está dispuesta cerca del disco giratorio.

Este disco giratorio está dispuesto en el extremo del árbol de levas y tiene una hendidura. Una vez que esta ranura pasa a través de la bobina, se excitará por inducción mutua y se transmitirá una señal que indica la posición del primer cilindro al módulo de control del motor. Este tipo de sensores se observan con frecuencia dentro de los motores Vauxhall ecoTEC.

Diagrama de cableado del sensor de posición del árbol de levas

El sensor de posición del árbol de levas generalmente se usa para colocar la posición del motor del árbol de levas y cambiarlo a una señal electrónica que luego se envía a la ECU del automóvil. Esta posición del sensor está disponible con diferentes diagramas de cableado, como dos cables y tres cables. El diagrama de cableado del sensor de posición del árbol de levas de tres hilos se muestra a continuación.

El sensor de posición del árbol de levas de 3 cables incluye tres cables; cable de voltaje de referencia, cable de señal y tierra. Estos tres cables simplemente se conectan a la Unidad de Control Electrónico. Este sensor obtiene una fuente de alimentación de la ECU, la GND de este sensor se toma de la Unidad de control electrónico y, finalmente, el cable de señal de voltaje va desde el sensor del árbol de levas hasta la Unidad de control electrónico.

Un sensor de árbol de levas de tres hilos tiene un imán y un material de acero como germanio y un transistor. Una vez que un objeto se acerca mucho a este sensor, su flujo magnético cambiará, por lo que se genera voltaje dentro del material y se amplifica a través del transistor y se transmite a la ECU.

Interfaz del sensor de posición del árbol de levas con microcontrolador (Arduino o PIC):

Hay diferentes tipos de sensores de árbol de levas disponibles como vimos anteriormente. Cada uno viene con sus propios tipos de salida. Al conectar un sensor del árbol de levas con el microcontrolador, se deben considerar los siguientes puntos.

1. Comprender la salida del sensor:

Determina el tipo de señal que produce el sensor de posición del árbol de levas. Podría ser una señal digital (encendido/apagado), voltaje analógico o señal PWM (modulación de ancho de pulso). En caso de

• Sensores de efecto Hall:

• • • El tipo de salida es: Digital
    • Descripción: Los sensores de efecto Hall detectan cambios en un campo magnético. Por lo general, proporcionan una señal digital que cambia entre los estados ALTO y BAJO a medida que gira el árbol de levas, lo que indica la posición del árbol de levas.

• Sensores ópticos:

• • • El tipo de salida es: digitales (normalmente)
    • Descripción: Los sensores ópticos usan luz para detectar la posición del árbol de levas. Suelen proporcionar una señal digital con pulsos que representan la posición del árbol de levas.
• Sensores Magnéticos (Sensores de Reluctancia Variable):
  • • Tipo de salida: Variable (similar a un análogo)
    • Descripción: Los sensores magnéticos generan una señal de voltaje de tipo analógico que varía a medida que gira el árbol de levas. La amplitud de la señal cambia con la posición del árbol de levas.

2.  Elija pines de entrada:

En el microcontrolador, seleccione los pines digitales o analógicos que usará para conectarse al sensor de posición del árbol de levas. Asegúrese de que estos pines sean compatibles con la señal de salida del sensor y los niveles de voltaje.

1. Alambrado: Conecte la salida del sensor de posición del árbol de levas a los pines de entrada elegidos en el microcontrolador. Use divisores de voltaje apropiados o cambiadores de nivel si es necesario para garantizar que los niveles de voltaje del sensor sean compatibles con el microcontrolador.

1. Fuente de alimentación: Proporcione la fuente de alimentación necesaria al sensor de posición del árbol de levas. Esto podría implicar conectar el sensor a una fuente de voltaje adecuada (por ejemplo, 5 V) y conectar su tierra (GND) a la tierra del microcontrolador.

1. Lea los datos del sensor: Escriba código en el lenguaje de programación compatible con su microcontrolador (por ejemplo, C/C++, Python, etc.) para leer la señal del sensor. Utilice las funciones digitalRead() o analogRead() según sea necesario.

6. Tratamiento de los datos: Según el tipo de sensor, es posible que deba procesar más los datos del sensor. Por ejemplo, si usa un sensor digital, puede usar su estado directamente para su aplicación           . Si está utilizando un sensor analógico, es posible que deba convertir el voltaje analógico en un valor significativo.

Interfaz del sensor del árbol de levas al código del microcontrolador:

#incluir   

const int sensorPin = 2; // Reemplazar con el número de pin real

valor del sensor int = 0;

configuración vacía () {

pinMode(sensorPin, ENTRADA);

Serial.begin(9600);

}

bucle vacío () {

valor del sensor = lectura digital (Pin del sensor);

Serial.println(sensorValor);

retraso (1000); // Retraso por 1 segundo

    }

Síntomas del sensor de posición del árbol de levas

Cuando el sensor del pistón del árbol de levas funciona mal, pueden ocurrir varios problemas. Entonces, hay algunos síntomas de advertencia que ocurren antes de que este sensor falle por completo y el motor del automóvil se apague.

Asegúrese de que la luz del motor esté ENCENDIDA

La luz del motor se enciende si el sensor de posición del árbol de levas deja de funcionar. Una vez que esta luz esté ENCENDIDA, debe detener el vehículo sin demora. Si no le presta atención, causará daños graves al motor del automóvil.

Problemas de encendido

Una vez que comienza cualquier problema con el sensor, la señal que se transmite al motor del automóvil tampoco funciona. Por lo tanto, la señal transmitida es muy débil y no permitirá que el automóvil arranque, ya que el sistema de encendido no parpadeará.

La eficiencia de combustible es pobre

Si el vehículo no proporciona suficiente combustible para el motor del automóvil, el sensor puede proporcionar información incorrecta al ECM; de lo contrario, los inyectores de combustible podrían abrirse durante mucho tiempo. Por lo tanto, esto hará que el motor no funcione de manera muy eficiente, provocará golpes en el motor y puede causar lesiones muy graves.

El cambio de transmisión es pobre

Si el sensor de posición del árbol de levas está mal, los automóviles con transmisiones automáticas enfrentarán algunos problemas al cambiar de marcha. Por lo tanto, debe apagar el motor de su automóvil, quedarse un poco y volver a encender el motor. Además, los datos obtenidos a través del ECM de un sensor defectuoso evitan que el solenoide de cambio funcione y cambie las marchas del automóvil, lo que se conoce como modo Limp y ayuda a proteger el motor del automóvil de daños al reducir la velocidad del motor.

Estancamiento del motor

Una vez que el motor del automóvil se cala o se detiene mientras conduce debido a que los inyectores de combustible no suministran suficiente combustible al motor, el motor puede detenerse y el automóvil puede dañarse.

El consumo de combustible es alto

Un sensor defectuoso puede afectar negativamente la economía de combustible, lo que significa que el motor del vehículo consume más combustible. Este problema es muy raro, aunque no podemos despreciarlo y necesita un reemplazo o reparación instantáneos del sensor.

Aceleración pobre

La aceleración deficiente ocurre debido al sensor de posición del árbol de levas defectuoso. Una vez que este sensor deja de funcionar, el vehículo no acelerará muy rápido. Una vez que ocurre una aceleración deficiente, hace que su automóvil chisporrotee, le falte potencia, poca velocidad, se detenga o incluso se detenga.

Fallo de encendido del motor

La señal del sensor es necesaria para que funcionen los inyectores de combustible y los motores. Si este sensor falla, puede hacer que el motor falle y emita vibraciones cuando acelera.

olor a gas

Un sensor defectuoso puede descargar combustible no quemado indirectamente en el sistema de escape de un vehículo. Entonces, esto no solo afecta la economía de combustible, sino que también genera algo de humo negro y un olor claro que es extremadamente peligroso para las personas.

Ralentí áspero

La falla del sensor puede causar un ralentí irregular del motor del vehículo. Una vez que el sensor falla, ocurre debido a la combustión asíncrona dentro del cilindro.

Cómo probar un sensor de posición del árbol de levas usando un multímetro

La prueba del sensor de posición del árbol de levas es muy importante para comprobar su correcto funcionamiento. Estos sensores pueden verse afectados por muchas fallas que pueden afectar la falla del sensor o su funcionamiento desigual. Por lo tanto, un diagnóstico preciso del sensor es una prueba muy importante. La prueba del sensor de posición del árbol de levas es posible usando un multímetro o un osciloscopio. Por lo tanto, probar un sensor de posición del árbol de levas con un multímetro es muy fácil y rápido.

Para probar este sensor con un multímetro, es esencial medir el voltaje del sensor que se produce en su cable de señal. Aquí, los datos que se obtienen dependen principalmente del tipo de sensor y del vehículo. Además, según el tipo de sensor, tienen pines diferentes porque un sensor de árbol de levas de tipo inductivo o magnético incluye dos cables, mientras que un sensor de tipo efecto Hall incluye tres cables.

Antes de comenzar la prueba del sensor con un multímetro, debe configurar la caja en neutral o en un estacionamiento, ubicar el automóvil en el freno de estacionamiento y desconectar el sistema de combustible simplemente tirando del puente de la bomba de combustible del bloque de fusibles para evitar que el motor a partir de.

Prueba del sensor de posición del árbol de levas de 3 hilos

Para probar los sensores de posición del árbol de levas de tres cables, debe configurar el modo de voltios de CC en el multímetro y separar el conector del sensor.

• Primero, la sonda de color rojo del multímetro debe conectarse al cable de alimentación y la sonda de color negro al negativo de la batería;
• Después de eso, durante unos segundos, intente arrancar el motor del automóvil.
• Ahora la lectura de voltaje debe ser de unos 5 voltios en el multímetro.
• Para observar si el cable negativo del conector del sensor está intacto y en cortocircuito, coloque la varilla medidora roja y mantenga la negra sobre el terminal negativo de la batería.
• Ahora, necesita encender el motor del automóvil nuevamente, la lectura de voltaje debe ser 0.1 o 0.2V en la pantalla del multímetro.
• El mismo proceso debe probarse solo con el cable de señal, ahora el voltaje en la pantalla del multímetro debe cambiar de 0 a 5 voltios si el sensor está bien.
• Ahora, sin encender el motor del automóvil y solo con el encendido encendido, mida el voltaje entre los contactos positivo y de señal, debe ser un mínimo del 90% del suministro de voltaje.

¿Cómo reemplazar el sensor del árbol de levas?

Para reemplazar este sensor, se deben seguir los siguientes pasos.

• En primer lugar, tenemos que separar el cable negativo de la batería.
• Debe colocar este sensor normalmente en la parte delantera, trasera o superior del motor del automóvil y probablemente tendrá conectado un conector de 2 a 3 cables.
• Una vez que lo encuentre, debe descargar la pestaña sobre el sensor para separar los cables del sensor del árbol de levas.
• Sin demora, retire el perno de montaje que está conectado al sensor del árbol de levas del motor del automóvil.
• Retire el sensor agotado con un pequeño giro.
• Una vez que se conecta un nuevo sensor, debe aplicar un poco de aceite de motor a la junta tórica del sensor.
• Instale el nuevo sensor y protéjalo con los pernos de montaje.
• Vuelva a conectar correctamente el conector del cable al sensor del árbol de levas.
• Por último, vuelva a conectar el terminal negativo de la batería.
• Luego, realice una prueba de manejo para saber si el sensor de posición del árbol de levas funciona o no.

Aplicaciones

El Usos del sensor de posición del árbol de levas Incluya lo siguiente.

• El sensor del árbol de levas permite que el control del motor decida la ubicación precisa del accionamiento del cigüeñal.
• Este sensor rastrea la rotación del árbol de levas enfocándose en si las válvulas están abiertas o cerradas.
• Este sensor se utiliza en un motor de automóvil para medir la posición y la revolución del árbol de levas,
• Estos se utilizan dentro Motores BLDC o utilizado en automóviles.
• Este sensor se utiliza en algunos motores Vauxhall ECOTEC.

Así, esto es una descripción general del sensor de posición del árbol de levas , su funcionamiento y sus aplicaciones. Este es un componente electrónico utilizado para recopilar información sobre la velocidad de rotación y el posicionamiento del árbol de levas. Transmite los datos a la unidad de control electrónico del vehículo para que establezca la sincronización de los sistemas de encendido y la inyección de combustible. Hay muchas razones para la falla del sensor del árbol de levas, como cortocircuitos internos, daño mecánico, rotura dentro de la rueda del codificador e interrupción dentro de la conexión a la CU (unidad de control). Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es un sensor de posición del cigüeñal?