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 punto morto superiore del pistone e la velocità del motore, e trasmette i segnali alla centralina elettronica (ECU) per controllare l'accensione e la fasatura dell'iniezione del carburante. Questo sensore è solitamente installato sulla parte anteriore dell'albero motore, sulla parte anteriore dell'albero a camme, sul volano o sul distributore. Deve funzionare in coordinamento con il sensore di posizione dell'albero a camme.
In base al principio di funzionamento, i sensori possono essere classificati in tre tipi: a impulsi magnetici, a effetto Hall e fotoelettrici. Il sensore a impulsi magnetici genera un segnale sinusoidale innescando una variazione del campo magnetico attraverso un disco di segnale. Il sensore a effetto Hall genera un segnale a onda quadra utilizzando una lamina di innesco. Il sensore fotoelettrico genera una tensione impulsiva utilizzando un canale ottico. Il sensore a effetto Hall richiede un'alimentazione esterna a 5V, mentre il sensore fotoelettrico è soggetto a un degrado della precisione del segnale a causa della contaminazione da olio. I guasti tipici includono interferenze di segnale causate da cablaggi usurati e difficoltà di avviamento dovute a sensori sporchi. Situazioni anomale possono attivare la spia di avaria del motore e causare potenza insufficiente o impossibilità di avviamento. La tecnologia moderna mostra una tendenza evolutiva dai segnali analogici al rilevamento digitale.
Principio di rilevamento del sensore di posizione dell'albero motore 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 esso. Sul bordo esterno del disco di segnale è presente un dente ogni 4° lungo la circonferenza. Ci sono in totale 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° e le testine magnetiche ① e ③ generano insieme 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 l'anello dentato del disco di segnale, con una differenza di fase corrispondente 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 elettronica (ECU).
Quando il motore ruota, i denti e le sporgenze del disco di segnale provocano una variazione del campo magnetico che attraversa la bobina di induzione, generando così una forza elettromotrice alternata nella bobina stessa. Dopo il filtraggio e la modellazione, questo segnale si trasforma in un impulso. Dopo una rotazione del motore, la testina magnetica ② genera 3 impulsi a 120°, mentre le testine magnetiche ① e ③ generano ciascuna un impulso a 90° (alternato). Poiché le testine magnetiche ① e ③ sono installate a intervalli di 3° di angolo di rotazione dell'albero motore e ciascuna genera un impulso ogni 4°, la differenza di fase tra gli impulsi generati dalle testine magnetiche ① e ③ è esattamente di 90°. Questi due impulsi vengono inviati al circuito di amplificazione e modellazione del segnale per la sintesi, e viene quindi generato un segnale a 1° di angolo di rotazione 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 al punto morto superiore di ciascun cilindro.
Sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici della Toyota Company
Il sistema TCCS della Toyota installa il sensore di posizione dell'albero motore a impulsi magnetici nel distributore. Il sensore è diviso in una parte superiore e una inferiore: la parte superiore genera un segnale G, mentre la parte inferiore genera un segnale Ne. Entrambi utilizzano un rotore dentato rotante per provocare una variazione del flusso magnetico nella bobina di induzione del generatore di segnale, generando così una forza elettromotrice indotta alternata nella bobina di induzione, che viene poi amplificata e inviata alla centralina elettronica (ECU).
Il segnale Ne è il segnale per il rilevamento dell'angolo dell'albero motore e della velocità del motore, equivalente al segnale a 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, l'intercapedine d'aria tra i denti e la flangia (testa magnetica) della bobina di rilevamento cambia, provocando una variazione del campo magnetico che attraversa la bobina 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 CA completo nella bobina di rilevamento quando attraversa 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 CA. 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° dalla centralina in 30 parti uguali, generando così un segnale di rotazione dell'albero motore di 1°. Analogamente, la velocità del motore viene misurata dalla centralina elettronica (ECU) 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 di Nissan. Il segnale G viene generato da un rotore flangiato (rotore di fasatura n. 1) posto 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 di quello 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 questi vengono generati, il pistone non si trova esattamente al punto morto superiore (PMS), ma in 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 illustrarne il metodo di rilevamento.
Controllo della resistenza del sensore di posizione dell'albero motore
Spegnere il quadro, scollegare il connettore del sensore di posizione dell'albero motore e misurare i valori di resistenza tra i terminali del sensore utilizzando la funzione di misurazione della 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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