Jak działa czujnik położenia wału?
Czujnik położenia wału to z pozoru mało znacząca rzecz, ale od niej zależy prawidłowość pracy całego układu sterowania silnikiem, wliczając w to układ zapłonowy. Uszkodzenie czujnika położenia wału korbowego lub wałka rozrządu zazwyczaj objawia się tym, że silnik po prostu nie może zostać uruchomiony.
Czujnik położenia i prędkości obrotowej wału korbowego jest zamocowany na kadłubie silnika i skierowany w stronę koła sygnałowego zamontowanego na wale korbowym. Czujnik ten służy sterownikowi silnika (ECU) do określania położenia tłoka w wybranym cylindrze względem jego górnego martwego punktu (GMP) oraz do pomiaru prędkości obrotowej wału korbowego silnika, zarówno średniej, jak i chwilowej.
Na obwodzie koła sygnałowego zamontowanego na wale korbowym silnika są rozmieszczone 34 zęby (co 10°). Dwa zęby są zastąpione wypustem, który umożliwia określenie położenia tłoka w wybranym cylindrze względem jego górnego martwego punktu (GMP). Przy każdym obrocie wału korbowego czujnik generuje 34 przebiegi sinusoidalne prądu przemiennego (AC). Sygnał ten jest przetwarzany na sygnał o przebiegu prostokątnym, który jest wykorzystywany do określania położenia tłoka w wybranym cylindrze względem jego górnego martwego punktu (GMP) oraz do pomiaru średniej i chwilowej prędkości obrotowej wału korbowego silnika.
Czujnik położenia wałka rozrządu
Czujnik położenia wałka rozrządu służy do określania jego ustawienia. Jest zamontowany w głowicy silnika i skierowany w stronę koła sygnałowego, które jest osadzone na wałku rozrządu. Na podstawie sygnału z czujnika położenia wałka rozrządu sterownik silnika (ECU) wyznacza kąt położenia wałka rozrządu. Umożliwia to rozpoznanie, w którym suwie pracy jest określony z cylindrów. Informacje otrzymywane z czujników położenia wałka rozrządu i wału korbowego są wykorzystywane przez sterownik silnika (ECU) do sterowania czasem wtrysku paliwa oraz kątem wyprzedzenia zapłonu. Objawem usterki czujnika jest gaśnięcie silnika lub brak możliwości rozruchu.
Rodzaje czujników położenia wałów
Jako czujniki położenia wałów są szeroko stosowane i bardzo precyzyjne czujniki indukcyjne położenia i prędkości obrotowej wału korbowego oraz magnetorezystancyjne czujniki położenia wałka rozrządu.
- Różne rodzaje wykonania: czujniki wyposażone w gniazdo przyłączeniowe na obudowie czujnika lub w wiązkę przewodów elektrycznych, zakończonych złączem. Możliwe jest ich łatwe dopasowanie do silników o różnych specyfikacjach oraz warunkach montażu.
- Wiarygodne pomiary: czujniki indukcyjne posiadają różną liczbę zwojów cewki, dzięki czemu możliwa jest ich współpraca z kołami sygnałowymi o różnych średnicach, w różny sposób rozmieszczone są uszczelki typu O-ring i ukształtowany kołnierz.
- Trwałość: korpus czujnika wykonany z żywicy oraz cienki, ale wytrzymały metalowy kołnierz, umożliwiają uzyskanie mniejszej szczeliny pomiędzy czujnikiem a kołem sygnałowym.
Czujnik magnetorezystancyjny (MRE)
Drugim rodzajem czujnika położenia i prędkości obrotowej wału korbowego oraz położenia wałka rozrządu jest czujnik MRE, który cechuje się zwartą budową i wysoką sprawnością, umożliwiającą uzyskanie niższej emisji składników szkodliwych spalin oraz większej oszczędności paliwa (umożliwia to redukcję emisji CO2).
- Mniejsze rozmiary: uzyskano przez integrację elementu detekcyjnego oraz układu obróbki sygnału w jednym układzie scalonym.
- Większa dokładność wykrywania położenia: dzięki zastosowaniu bardzo czułych magnetorezystorów o wysokim stosunku sygnału do szumu.
- Wyższa niezawodność: idealne do stosowania w wysokich temperaturach dzięki wykorzystaniu jednowarstwowych, cienkich, metalowych układów magnetorezystancyjnych. Ponadto pozbawiona łączeń obudowa i połączenia elektroniczne bez lutowania tworzą niezwykle niezawodną konstrukcję.
Budowa i działanie
Czujniki indukcyjne różnią się zasadniczo budową wewnętrzną od czujników magnetorezystancyjnych. Ta różnica w budowie wewnętrznej przekłada się na fakt, że czujniki magnetorezystancyjne cechują się większą dokładnością pomiaru położenia koła sygnałowego pod nim.
Generowanie sygnału przez czujnik magnetorezystancyjny
Opornik wykonany jest z materiału lub stopu ferromagnetycznego, którego rezystancja w znacznym stopniu zależy od kierunku linii pola magnetycznego przechodzących przez ten element, względem kierunku prądu przepływającego przez ten element. W każdym układzie magnetorezystancyjnym czujnika są zamontowane dwa magnetorezystory. Dzięki zastosowaniu dwóch magnetorezystorów możliwe jest dokładne określenie stopnia narastania sygnału lub jego wygasania.
