Qual è la funzione del sensore dell'albero motore del veicolo?
Il sensore dell'albero motore (noto anche come sensore di velocità del motore) è il sensore principale del sistema di controllo elettronico del motore. Viene utilizzato principalmente per rilevare la posizione dell'albero motore, il segnale del punto morto superiore del pistone e il regime del motore, e trasmette segnali alla centralina elettronica per controllare l'accensione e la fasatura dell'iniezione. Questo sensore è solitamente installato sull'estremità anteriore dell'albero motore, sull'estremità anteriore dell'albero a camme, sul volano o sul distributore. Deve funzionare in sinergia con il sensore di posizione dell'albero a camme.
In base al suo principio di funzionamento, può essere classificato in tre tipologie: tipo a impulsi magnetici, tipo Hall e tipo fotoelettrico: il tipo a impulsi magnetici genera un segnale a onda sinusoidale innescando una variazione di campo magnetico attraverso un disco di segnale. Il tipo Hall emette un segnale a onda quadra utilizzando una lama di trigger. Il tipo fotoelettrico genera una tensione a impulsi utilizzando una trasmissione a foro luminoso. Il tipo Hall richiede un'alimentazione esterna da 5 V e il tipo fotoelettrico è soggetto a degradazione della precisione del segnale a causa della contaminazione dell'olio. I guasti tipici includono interferenze di segnale causate da cavi obsoleti e difficoltà di avviamento dovute a sensori sporchi. Situazioni anomale possono attivare la spia di guasto motore e causare potenza insufficiente o impossibilità di avviamento. Il percorso della tecnologia moderna mostra una tendenza evolutiva dai segnali analogici al rilevamento digitale.
Il principio di rilevamento del sensore di posizione dell'albero motore di tipo a impulsi magnetici
Sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici della Nissan Company
Questo sensore di posizione dell'albero motore è installato dietro la puleggia, all'estremità anteriore dell'albero motore. All'estremità posteriore della puleggia, è presente un sottile disco circolare con denti fini (utilizzato per generare segnali, chiamato disco di segnale), che è installato insieme alla puleggia dell'albero motore sull'albero motore e ruota con l'albero motore. Sul bordo esterno del disco di segnale, è presente un dente ogni 4° lungo la circonferenza. Ci sono un totale di 90 denti e 3 sporgenze sono disposte ogni 120°, per un totale di 3. La scatola del sensore installata sul bordo del disco di segnale è un generatore di segnale che produce un segnale elettrico. Il generatore di segnale ha 3 testine magnetiche avvolte attorno al magnete permanente sulla bobina di induzione, dove la testina magnetica 2 genera un segnale a 120°, mentre le testine magnetiche 1 e 3 generano congiuntamente un segnale di angolo dell'albero motore di 1°. La testina magnetica 2 è rivolta verso la sporgenza a 120° del disco di segnale, mentre le testine magnetiche 1 e 3 sono rivolte verso la corona dentata del disco di segnale, con una differenza di fase rispetto all'angolo di installazione dell'albero motore. Il generatore di segnale è dotato di circuiti di amplificazione e modellazione del segnale e di un connettore esterno a quattro fori, dove il foro "1" è la linea di uscita del segnale a 120°, il foro "2" è la linea di alimentazione per il circuito di amplificazione e modellazione del segnale, il foro "3" è la linea di uscita del segnale a 1° e il foro "4" è la linea di massa. Attraverso questo connettore, il segnale generato dal sensore di posizione dell'albero motore viene trasmesso alla centralina.
Quando il motore ruota, i denti e le sporgenze del disco di segnale causano una variazione del campo magnetico che attraversa la bobina di induzione, generando così una forza elettromotrice alternata nella bobina di induzione. Dopo essere stato filtrato e modellato, il segnale diventa un impulso. Dopo una rotazione del motore, la testina magnetica ② genera 3 segnali a impulso da 120°, mentre le testine magnetiche ① e ③ generano ciascuna 90 segnali a impulso (alternati). Poiché le testine magnetiche ① e ③ sono installate a un intervallo di 3° rispetto all'angolo dell'albero motore e generano ciascuna un segnale a impulso ogni 4°, la differenza di fase tra i segnali a impulso generati dalle testine magnetiche ① e ③ è esattamente di 90°. Questi due segnali a impulso vengono inviati al circuito di amplificazione e modellazione del segnale per la sintesi, dopodiché viene generato un segnale a 1° di angolo dell'albero motore.
La testina magnetica ② che genera il segnale a 120° è installata a 70° prima del punto morto superiore, quindi il suo segnale può anche essere chiamato segnale a 70° prima del punto morto superiore, ovvero, durante il funzionamento del motore, la testina magnetica ② genera un segnale a impulsi nel punto morto superiore di ciascun cilindro.
Sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici della Toyota Company
Il sistema TCCS di Toyota installa il sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici nel distributore. Il sensore è suddiviso in una parte superiore e una inferiore: la parte superiore genera il segnale G, mentre la parte inferiore genera il segnale Ne. Entrambe utilizzano un rotore con denti che ruotano per indurre la bobina di induzione del generatore di segnale a subire una variazione di flusso magnetico, generando così una forza elettromotrice indotta alternata nella bobina di induzione, che viene poi amplificata e inviata alla centralina.
Il segnale Ne è il segnale per rilevare l'angolo dell'albero motore e il regime del motore, equivalente al segnale di 1° del sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici della Nissan. Questo segnale è generato da un rotore (rotore di fasatura N0.2) fissato nella parte inferiore con 24 denti equidistanti e una bobina di rilevamento adiacente.
Quando il rotore ruota, il traferro tra i denti e la flangia (testa magnetica) della bobina di rilevamento cambia, causando una variazione del campo magnetico che attraversa la bobina di rilevamento e generando una forza elettromotrice indotta. Quando i denti si avvicinano e si allontanano dalla testa magnetica, si verifica una variazione nell'aumento e nella diminuzione del flusso magnetico, in modo che ogni dente generi un segnale di tensione alternata completo nella bobina di rilevamento quando passa attraverso la testa magnetica. Il rotore di fasatura N0.2 ha 24 denti, quindi quando il rotore ruota di un giro completo (ovvero, l'albero motore ruota di 720°), la bobina di rilevamento genera 24 segnali di tensione alternata. Un impulso del segnale Ne in un ciclo equivale a 30° di rotazione dell'albero motore (720° ÷ 24 = 30°). Un rilevamento dell'angolo più preciso si ottiene dividendo il tempo di rotazione di 30° della centralina in 30 parti uguali, generando così un segnale di rotazione dell'albero motore di 1°. Analogamente, la centralina elettronica misura il regime del motore in base al tempo trascorso tra due impulsi del segnale Ne (rotazione dell'albero motore di 60°). Il segnale G viene utilizzato per identificare i cilindri e rilevare la posizione del punto morto superiore del pistone, equivalente al segnale a 120° del sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici Nissan. Il segnale G viene generato da un rotore a flangia (rotore di fasatura n. 1) sopra il generatore Ne e dalle sue due bobine di rilevamento simmetriche (bobina di rilevamento G1 e bobina di rilevamento G2). Il principio di generazione del segnale è lo stesso del segnale Ne. Il segnale G viene utilizzato anche come segnale di riferimento per il calcolo dell'angolo dell'albero motore.
I segnali G1 e G2 rilevano rispettivamente il punto morto superiore del sesto cilindro e del primo cilindro. A causa della posizione del generatore di segnali G1 e G2, quando vengono generati i segnali G1 e G2, il pistone non si trova esattamente al punto morto superiore (BTDC), ma a una posizione 10° prima del punto morto superiore.
Rilevamento del sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici
Prendiamo come esempio il sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici utilizzato nel sistema di controllo elettronico del motore 2JZ-GE della berlina Crown 3.0 per illustrare il suo metodo di rilevamento.
Controllo della resistenza del sensore di posizione dell'albero motore
Spegnere l'interruttore di accensione, rimuovere il connettore del sensore di posizione dell'albero motore e misurare i valori di resistenza tra i terminali del sensore di posizione dell'albero motore con l'impostazione di resistenza di un multimetro (Tabella 1). Se i valori di resistenza non rientrano nell'intervallo specificato, è necessario sostituire il sensore di posizione dell'albero motore.
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