Sensor de posição da árvore de cames: trabalho, tipos, testes e suas aplicações

Hoje em dia, sensores automotivos tornaram-se muito significativos ao longo dos anos, o que ajuda no monitoramento de diferentes problemas de carros e envia as informações para a Unidade de Controle Eletrônico (ECU) ou para o motorista do carro. A ECU em determinadas situações faz alguns ajustes no componente específico dependendo das informações obtidas do sensor do automóvel. Geralmente, os sensores nos automóveis monitoram vários aspectos como temperatura, condição do motor, sistema de refrigeração, pressão do óleo, velocidade do veículo, níveis de emissão, etc. tipos de sensores usado em automóveis como fluxo de ar, batida do motor, velocidade do motor, voltagem, oxigênio, posição do acelerador, sensor de posição da árvore de cames, MAP, airbag, estacionamento, sensor de posição do virabrequim, etc. sensor de posição da árvore de cames , seu funcionamento e suas aplicações.

O que é o sensor de posição da árvore de cames?

Um sensor de automóvel que é usado em um motor de carro para medir a posição e a rotação da árvore de cames e envia as informações para o módulo de controle do motor do veículo é conhecido como sensor de posição da árvore de cames. Este sensor também é conhecido como detector de fase ou sensor de identificação de cilindro. É um dispositivo magnético muito pequeno e muito significativo em todos os automóveis atuais, pois garante que o motor do carro esteja funcionando corretamente ou não.

Este sensor está localizado próximo ao motor do carro e pode ser encontrado atrás do cabeçote do cilindro ou no vale elevador do veículo. O sensor de posição da árvore de cames está localizado normalmente em motores de oito válvulas na extremidade do cabeçote, enquanto está localizado no cabeçote de motores de dezesseis válvulas. O diagrama do sensor de posição da árvore de cames é mostrado abaixo.

Princípio de trabalho

O princípio de funcionamento do sensor de posição da árvore de cames depende principalmente do Sensor de efeito Hall ou sensor óptico para detectar a rotação da árvore de cames. O sensor Hall Effect detecta a revolução usando o campo magnético, enquanto o sensor óptico detecta a posição do eixo de cames usando um feixe de luz. O sensor de posição da árvore de cames é normalmente um efeito Hall ou sensor magnético . Portanto, funciona simplesmente detectando o caminho de uma engrenagem de ferro conectada ao eixo de comando quando ele gira. Uma vez que a engrenagem passa pelo sensor, ela produz um sinal e o transmite para a ECU. Depois disso, a ECU usa esses dados para ajustar o tempo de injeção de combustível e os sistemas de ignição.

Se este sensor não funcionar corretamente, ele reduz o desempenho de trabalho do motor, reduz a eficiência de combustível e aumenta as emissões. Um sensor de posição da árvore de cames defeituoso pode fazer com que o motor falhe e ferir, por isso pode ser muito perigoso durante a condução.

Funções

Sua função principal é fornecer ao módulo de controle do motor (ECM) ou à unidade de controle do motor (ECU) informações precisas sobre a posição e a velocidade do eixo de comando de válvulas. Esta informação é essencial para o bom funcionamento do motor e vários sistemas relacionados. Aqui estão as principais funções de um sensor de posição da árvore de cames:

Determinando a posição da árvore de cames:

• A principal função do sensor de posição da árvore de cames é determinar a posição precisa da árvore de cames enquanto ela gira. Essas informações ajudam o módulo de controle do motor (ECM) a sincronizar a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escape do motor com as posições correspondentes dos pistões. O sincronismo adequado das válvulas é crucial para uma combustão eficiente e desempenho do motor.

Otimização do tempo de injeção de combustível:

• Ao detectar com precisão a posição da árvore de cames, o sensor CMP ajuda o ECM a determinar o momento ideal para a injeção de combustível. Isso garante que a quantidade certa de combustível seja injetada na câmara de combustão no momento certo, aumentando a eficiência do combustível e reduzindo as emissões.

Coordenação do tempo de ignição:

• O sensor de posição da árvore de cames também desempenha um papel na coordenação do tempo de ignição. O ECM usa as informações de posição da árvore de cames para determinar quando acionar a ignição da vela de ignição, garantindo que a combustão ocorra no momento correto do ciclo do motor.

Detecção de falhas de ignição:

• Um sensor de posição da árvore de cames com defeito pode levar a falhas de ignição, onde o combustível não é aceso corretamente em um ou mais cilindros. Os dados do sensor ajudam o ECM a identificar e diagnosticar essas falhas de ignição, permitindo que o sistema tome medidas corretivas.

Ativando o Tempo de Válvula Variável (VVT):

• Em motores equipados com sistemas de distribuição variável de válvulas, o sensor de posição da árvore de cames ajuda a controlar o tempo de abertura e fechamento da válvula. Isso pode otimizar o desempenho, a potência e a eficiência de combustível do motor em diferentes condições de operação.

Gerenciando o desempenho do motor:

• O ECM usa os dados de posição da árvore de cames para monitorar e ajustar vários parâmetros do motor, incluindo mistura ar-combustível, sincronização de válvulas e sincronização de ignição. Isso garante que o motor opere com eficiência e atenda aos padrões de emissão.

Apoio à segurança do motor:

• Em alguns casos, um sensor de posição da árvore de cames com defeito pode acionar o módulo de controle do motor para entrar em um “modo seguro” para evitar possíveis danos. Isso pode envolver limitar a potência do motor para proteger componentes críticos.

Diagnóstico de problemas do motor:

• O sensor de posição da árvore de cames contribui para o diagnóstico a bordo (OBD), fornecendo dados valiosos que podem ser usados ​​para identificar problemas de desempenho e mau funcionamento do motor. Esses dados podem ser lidos usando ferramentas de diagnóstico para solucionar problemas.

Tipos de sensores de posição da árvore de cames

Existem três tipos de sensores de posição da árvore de cames disponíveis: tipo magnético, efeito Hall e saída CA, que são discutidos abaixo.

Sensor de Tipo Magnético

Este tipo de sensor de posição da árvore de cames é identificado simplesmente através dos dois fios. Este sensor gera sua própria tensão, um sinal de onda senoidal CA. Este sensor pode ser colocado dentro do distribuidor ou acima da árvore de cames. Quando este sensor está perto da árvore de cames que possui um dispositivo de ímã permanente conectado a ele, toda vez que o ímã passa pelo sensor e gera um campo magnético e o pulso resultante pode ser transmitido ao ECM para processamento posterior.

Sensor de árvore de cames de efeito Hall

Este tipo de sensor de árvore de cames inclui três fios onde o primeiro fio é usado para alimentação, o próximo fio é para GND e o último fio é para o sinal de tensão a ser enviado ao PC. Este sensor está disposto na árvore de cames ou no distribuidor. Este sensor tem uma tela através de um slot e um ímã colocado acima do eixo. Uma vez que a tela deste sensor se mova entre o sensor e o ímã, este sensor será LIGADO e DESLIGADO. Se esta tela tiver uma área sólida à frente do sensor, a tensão de realimentação pode ser interrompida à medida que o campo magnético se divide.

Sensor de Saída CA

O sensor de saída CA é um tipo especial de sensor usado para produzir um sinal de tensão CA como uma saída. O módulo de controle do motor no carro produz frequência extremamente alta para a bobina do excitador e que está disposta perto do disco rotativo.

Este disco rotativo está disposto na extremidade da árvore de cames e tem uma fenda com ele. Uma vez que esta ranhura passe pela bobina, ela será excitada por indução mútua e um sinal indicando a posição do primeiro cilindro será transmitido ao módulo de controle do motor. Esses tipos de sensores são frequentemente observados nos motores Vauxhall ecoTEC.

Diagrama de fiação do sensor de posição da árvore de cames

O sensor de posição da árvore de cames é geralmente usado para colocar a posição do motor da árvore de cames e transformá-lo em um sinal eletrônico depois que ele envia para a ECU do carro. Esta posição do sensor está disponível com diferentes diagramas de fiação, como dois fios e três fios. O diagrama de fiação do sensor de posição do eixo de comando de três fios é mostrado abaixo.

O sensor de posição da árvore de cames de 3 fios inclui três fios; fio de tensão de referência, fio de sinal e terra. Esses três fios são simplesmente conectados à Unidade de Controle Eletrônico. Este sensor obtém uma fonte de energia da ECU, o GND deste sensor é retirado da Unidade de Controle Eletrônico e, finalmente, o fio do sinal de tensão vai do sensor do eixo de comando para a Unidade de Controle Eletrônico.

Um sensor de árvore de cames de três fios tem um ímã e um material de aço, como germânio e um transistor. Uma vez que um objeto se aproxima muito próximo a este sensor, seu fluxo magnético será alterado, assim, a tensão é gerada dentro do material e é amplificada através do transistor e transmitida para a ECU.

Interface do sensor de posição da árvore de cames com microcontrolador (Arduino ou PIC):

Existem diferentes tipos de sensor de árvore de cames disponíveis, como vimos acima. Cada um vem com seus próprios tipos de saída. Ao fazer a interface de um sensor de árvore de cames com o microcontrolador, os seguintes pontos precisam ser considerados.

1. Entenda a saída do sensor:

Determine o tipo de sinal que o sensor de posição da árvore de cames produz. Pode ser um sinal digital (ON/OFF), tensão analógica ou sinal PWM (Pulse Width Modulation). No caso de

• Sensores de efeito Hall:

• • • Tipo de saída é: Digital
    • Descrição: Sensores de Efeito Hall detectam mudanças em um campo magnético. Eles normalmente fornecem um sinal digital que alterna entre os estados ALTO e BAIXO conforme a árvore de cames gira, indicando a posição da árvore de cames.

• Sensores ópticos:

• • • Tipo de saída é: Digitais (geralmente)
    • Descrição: Sensores ópticos usam luz para detectar a posição da árvore de cames. Eles geralmente fornecem um sinal digital com pulsos que representam a posição da árvore de cames.
• Sensores Magnéticos (Sensores de Relutância Variável):
  • • Tipo de saída: Variável (tipo analógico)
    • Descrição: Os sensores magnéticos geram um sinal de tensão semelhante ao analógico que varia à medida que o eixo de comando gira. A amplitude do sinal muda com a posição da árvore de cames.

2. Escolha os pinos de entrada:

No microcontrolador, selecione os pinos digitais ou analógicos que você usará para conectar ao sensor de posição da árvore de cames. Certifique-se de que esses pinos sejam compatíveis com o sinal de saída do sensor e os níveis de tensão    .

1. Fiação: Conecte a saída do sensor de posição da árvore de cames aos pinos de entrada escolhidos no microcontrolador. Use divisores de tensão apropriados ou deslocadores de nível, se necessário, para garantir que os níveis de tensão do sensor sejam compatíveis com o microcontrolador.

1. Fonte de energia: Forneça a alimentação necessária ao sensor de posição da árvore de cames. Isso pode envolver conectar o sensor a uma fonte de tensão adequada (por exemplo, 5V) e conectar seu terra (GND) ao terra do microcontrolador.

1. Leia os dados do sensor: Escreva o código na linguagem de programação suportada pelo seu microcontrolador (por exemplo, C/C++, Python, etc.) para ler o sinal do sensor. Use as funções digitalRead() ou analogRead() conforme necessário.

6. Processamento dos Dados: Dependendo do tipo de sensor, pode ser necessário processar mais os dados do sensor. Por exemplo, se estiver usando um sensor digital, você pode usar seu estado diretamente para seu aplicativo            . Se você estiver usando um sensor analógico, pode ser necessário converter a tensão analógica em um valor significativo.

Interface do sensor da árvore de cames para o código do microcontrolador:

#include

const int sensorPin = 2; // Substitua pelo número do pino real

int valor do sensor = 0;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

loop void() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

atraso(1000); // Atrasa por 1 segundo

}

Sintomas do sensor de posição da árvore de cames

Quando o sensor do pistão da árvore de cames não funciona bem, vários problemas podem ocorrer. Portanto, existem alguns sintomas de aviso que ocorrem antes que este sensor falhe completamente e o motor do carro desligue.

Certifique-se de que a luz do motor está acesa

A luz do motor acende se o sensor de posição da árvore de cames parar de funcionar. Assim que esta luz estiver acesa, é necessário parar o veículo sem demora. Se você não prestar atenção a isso, isso causará sérios danos ao motor do carro.

Problemas de ignição

Uma vez que qualquer problema com o sensor comece, o sinal que é transmitido ao motor do carro também não funciona. Portanto, o sinal transmitido é muito fraco e não permitirá que o carro dê partida, pois não haverá oscilação do sistema de ignição.

A eficiência de combustível é ruim

Se o veículo não fornecer combustível suficiente para o motor do carro, o sensor pode fornecer informações erradas ao ECM, caso contrário, os injetores de combustível podem abrir por muito tempo. Portanto, isso fará com que o motor não funcione de maneira muito eficiente, causando batidas no motor e podendo causar ferimentos muito graves.

A mudança de transmissão é ruim

Se o sensor de posição da árvore de cames estiver errado, os carros com transmissões automáticas enfrentarão alguns problemas ao trocar as marchas do carro. Então, precisa desligar o motor do carro, ficar um pouco e ligar o motor novamente. Além disso, os dados obtidos através do ECM de um sensor ruim evitam que o solenóide de mudança funcione e mude as marchas do carro, conhecido como Modo Limp, e ajuda a proteger o motor do carro contra danos, reduzindo a velocidade do motor.

Parada do motor

Uma vez que o motor do carro para ou para durante a condução por não fornecer combustível suficiente ao motor pelos injetores de combustível, o motor pode parar e o carro pode ser danificado.

O consumo de combustível é alto

Um sensor defeituoso pode afetar negativamente a economia de combustível, o que significa que o motor do veículo consome mais combustível. Este problema é muito raro, embora não seja desprezível e precise de substituição ou reparo instantâneo do sensor.

Aceleração Fraca

A aceleração ruim ocorre devido ao sensor de posição da árvore de cames ruim. Uma vez que este sensor pare de funcionar, o veículo não acelerará muito rápido. Uma vez que ocorre uma aceleração fraca, ela faz com que seu carro engasgue, falta de energia, baixa velocidade, pare ou até mesmo morra.

Falha de ignição do motor

O sinal do sensor é necessário para trabalhar injetores de combustível e motores. Se este sensor falhar, pode fazer com que o motor falhe e dê vibrações ao acelerar.

cheiro de gás

Um sensor defeituoso pode despejar combustível não queimado indiretamente no sistema de escapamento de um veículo. Portanto, isso não afeta apenas a economia de combustível, mas também causa fumaça preta e um cheiro claro que é extremamente inseguro para as pessoas.

Marcha lenta

A falha do sensor pode causar marcha lenta irregular do motor do veículo. Uma vez que o sensor funcione mal, isso ocorre devido à combustão assíncrona dentro do cilindro.

Como testar um sensor de posição da árvore de cames usando um multímetro

O teste do sensor de posição da árvore de cames é muito importante para verificar o seu bom funcionamento. Esses sensores podem ser afetados por muitos problemas de funcionamento que podem afetar a falha do sensor ou sua operação irregular. Portanto, um diagnóstico preciso do sensor é um teste muito importante. O teste do sensor de posição da árvore de cames é possível usando um multímetro ou um osciloscópio. Portanto, testar um sensor de posição da árvore de cames com um multímetro é muito fácil e rápido.

Para testar este sensor usando um multímetro, é essencial medir a tensão do sensor que é produzida em seu fio de sinal. Aqui, os dados obtidos dependem principalmente do tipo de sensor e do veículo. Além disso, com base no tipo de sensor, eles têm pinos diferentes porque um sensor de árvore de cames do tipo indutivo ou magnético inclui dois fios, enquanto um sensor do tipo efeito hall inclui três fios.

Antes de iniciar o teste do sensor usando um multímetro, você deve colocar a caixa em ponto morto ou estacionado, localizar o carro no freio de mão e desconectar o sistema de combustível simplesmente puxando o jumper da bomba de combustível do bloco de fusíveis para evitar iniciando.

Teste do sensor de posição da árvore de cames de 3 fios

Para testar os sensores de posição do eixo de comando de três fios, você precisa definir o modo de volts CC no multímetro e separar o conector do sensor.

• Primeiro, a sonda de cor vermelha do multímetro precisa ser conectada ao cabo de alimentação e a sonda de cor preta ao menos da bateria;
• Depois disso, por alguns segundos, tente ligar o motor do carro.
• Agora a leitura da tensão deve ser de cerca de 5 volts no multímetro.
• Para observar se o fio negativo do conector do sensor está intacto e em curto-circuito, coloque a vareta vermelha nele e mantenha a preta acima do terminal negativo da bateria.
• Agora, é preciso ligar o motor do carro novamente, a leitura da tensão deve ser 0,1 ou 0,2V na tela do multímetro.
• O mesmo processo deve ser testado apenas pelo fio de sinal, agora a tensão na tela do multímetro deve mudar de 0 a 5 volts se o sensor estiver bom.
• Agora, sem ligar o motor do carro e apenas com a ignição ligada, meça a tensão entre os contatos positivo e de sinal, deve ser no mínimo 90% da tensão de alimentação.

Como substituir o sensor da árvore de cames?

Para substituir este sensor, os seguintes passos devem ser seguidos.

• Primeiramente, temos que separar o cabo negativo da bateria.
• Precisa colocar este sensor normalmente na frente, atrás ou na parte superior do motor do carro e provavelmente terá um conector de 2 a 3 fios conectado.
• Depois de descobri-lo, você deve descarregar a aba acima do sensor para separar os fios do sensor da árvore de cames.
• Sem demora, retire o parafuso de montagem que está conectado ao sensor da árvore de cames no motor do carro.
• Puxe o sensor esgotado com uma pequena torção.
• Depois que um novo sensor é conectado, você deve aplicar um pouco de óleo de motor no O-ring do sensor.
• Instale o novo sensor e proteja-o com os parafusos de montagem.
• Novamente conecte o conector do fio corretamente ao sensor da árvore de cames.
• Por fim, reconecte o terminal negativo da bateria.
• Em seguida, faça um test drive para saber se o sensor de posição da árvore de cames está funcionando ou não.

Formulários

O uso do sensor de posição da árvore de cames inclui o seguinte.

• O sensor da árvore de cames permite que o controle do motor decida a localização precisa do acionamento da árvore de manivelas.
• Este sensor rastreia a rotação da árvore de cames focando se as válvulas estão abertas ou fechadas.
• Este sensor é usado em um motor de carro para medir a posição e revolução da árvore de cames,
• Estes são usados ​​dentro motores BLDC ou usado em automóveis.
• Este sensor é utilizado em alguns motores Vauxhall ECOTEC.

Assim, este é uma visão geral do sensor de posição da árvore de cames , seu funcionamento e suas aplicações. Este é um componente eletrônico usado para coletar informações sobre a velocidade de rotação e o posicionamento da árvore de cames. Ele transmite os dados para a unidade de controle eletrônico do veículo para que esta defina o tempo para os sistemas de ignição e injeção de combustível. Existem muitas razões para a falha do sensor da árvore de cames, como curtos-circuitos internos, danos mecânicos, quebra na roda do codificador e interrupção na conexão com a CU (unidade de controle). Aqui está uma pergunta para você, o que é um sensor de posição do virabrequim?