Nockenwellen-Positionssensor: Funktionsweise, Typen, Tests und seine Anwendungen

Heutzutage, Automobilsensoren sind im Laufe der Jahre sehr wichtig geworden und helfen bei der Überwachung verschiedener Probleme von Autos und senden die Informationen an die elektronische Steuereinheit (ECU) oder den Autofahrer. Abhängig von den vom Fahrzeugsensor erhaltenen Informationen nimmt das Steuergerät in bestimmten Situationen einige Anpassungen an der spezifischen Komponente vor. Im Allgemeinen überwachen Sensoren in Automobilen verschiedene Aspekte wie Temperatur, Motorzustand, Kühlmittelsystem, Öldruck, Fahrzeuggeschwindigkeit, Emissionsniveaus usw. Es gibt verschiedene Arten von Sensoren B. Luftstrom, Motorklopfen, Motordrehzahl, Spannung, Sauerstoff, Drosselklappenstellung, Nockenwellen-Positionssensor, MAP, Airbag, Parkplatz, Kurbelwellen-Positionssensor usw. werden in Automobilen verwendet. Dieser Artikel gibt einen Überblick darüber Nockenwellensensor , seine Funktionsweise und seine Anwendungen.

Was ist ein Nockenwellenpositionssensor?

Ein Automobilsensor, der in einem Automotor verwendet wird, um die Position und Drehung der Nockenwelle zu messen und die Informationen an das Motorsteuermodul des Fahrzeugs zu senden, wird als Nockenwellenpositionssensor bezeichnet. Dieser Sensor wird auch als Phasendetektor oder Zylinderidentifikationssensor bezeichnet. Es handelt sich um ein sehr kleines und sehr wichtiges magnetisches Gerät in jedem aktuellen Automobil, da es sicherstellt, dass der Automotor ordnungsgemäß funktioniert oder nicht.

Dieser Sensor ist in der Nähe des Automotors angeordnet und kann hinter dem Zylinderkopf oder im Stößeltal des Fahrzeugs gefunden werden. Der Nockenwellen-Positionssensor ist bei Achtventilmotoren üblicherweise am Zylinderkopfende angeordnet, während er bei 16-Ventilmotoren am Zylinderkopf angeordnet ist. Der Diagramm des Nockenwellen-Positionssensors ist unten dargestellt.

Arbeitsprinzip

Der Funktionsprinzip des Nockenwellen-Positionssensors hängt hauptsächlich davon ab Hall-Effekt-Sensor oder optischer Sensor zur Erfassung der Umdrehung der Nockenwelle. Der Hall-Effekt-Sensor erfasst die Umdrehung mithilfe des Magnetfelds, während der optische Sensor die Position der Nockenwelle mithilfe eines Lichtstrahls erfasst. Der Nockenwellenpositionssensor ist normalerweise ein Hall-Effekt-Sensor Magnetsensor . Es funktioniert also einfach, indem es den Weg eines mit der Nockenwelle verbundenen Eisenzahnrads erkennt, wenn es sich dreht. Sobald das Zahnrad den Sensor passiert, erzeugt es ein Signal und übermittelt es an die ECU. Anschließend verwendet das Steuergerät diese Daten, um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Zündsysteme anzupassen.

Wenn dieser Sensor nicht richtig funktioniert, verringert er die Arbeitsleistung des Motors, verringert die Kraftstoffeffizienz und erhöht die Emissionen. Ein defekter Nockenwellen-Positionssensor kann zu Fehlzündungen und Verletzungen des Motors führen, sodass es beim Fahren sehr gefährlich sein kann.

Funktionen

Seine Hauptfunktion besteht darin, dem Motorsteuermodul (ECM) oder der Motorsteuereinheit (ECU) genaue Informationen über die Position und Geschwindigkeit der Nockenwelle zu liefern. Diese Informationen sind für den ordnungsgemäßen Betrieb des Motors und verschiedener damit verbundener Systeme von wesentlicher Bedeutung. Hier sind die wichtigsten Funktionen eines Nockenwellen-Positionssensors:

Bestimmung der Nockenwellenposition:

• Die Hauptfunktion des Nockenwellen-Positionssensors besteht darin, die genaue Position der Nockenwelle während ihrer Drehung zu bestimmen. Diese Informationen helfen dem Motorsteuermodul (ECM), das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile des Motors mit den entsprechenden Positionen der Kolben zu synchronisieren. Die richtige Ventilsteuerung ist entscheidend für eine effiziente Verbrennung und Motorleistung.

Optimierung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts:

• Durch die genaue Erkennung der Position der Nockenwelle unterstützt der CMP-Sensor das ECM bei der Bestimmung des optimalen Zeitpunkts für die Kraftstoffeinspritzung. Dadurch wird sichergestellt, dass die richtige Kraftstoffmenge zum richtigen Zeitpunkt in den Brennraum eingespritzt wird, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert und Emissionen reduziert werden.

Koordinieren des Zündzeitpunkts:

• Der Nockenwellenpositionssensor spielt auch eine Rolle bei der Koordinierung des Zündzeitpunkts. Das ECM verwendet die Informationen zur Nockenwellenposition, um zu bestimmen, wann die Zündkerze ausgelöst werden muss, und stellt so sicher, dass die Verbrennung zum richtigen Zeitpunkt im Motorzyklus erfolgt.

Aussetzer erkennen:

• Ein defekter Nockenwellen-Positionssensor kann zu Fehlzündungen führen, wenn der Kraftstoff in einem oder mehreren Zylindern nicht richtig gezündet wird. Die Daten des Sensors helfen dem ECM, diese Fehlzündungen zu identifizieren und zu diagnostizieren, sodass das System Korrekturmaßnahmen ergreifen kann.

Aktivieren der variablen Ventilsteuerung (VVT):

• Bei Motoren, die mit variablen Ventilsteuerungssystemen ausgestattet sind, hilft der Nockenwellenpositionssensor dabei, den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Ventile zu steuern. Dadurch können Motorleistung, Leistung und Kraftstoffeffizienz unter verschiedenen Betriebsbedingungen optimiert werden.

Verwalten der Motorleistung:

• Das ECM verwendet die Nockenwellenpositionsdaten, um verschiedene Motorparameter zu überwachen und anzupassen, darunter Luft-Kraftstoff-Gemisch, Ventilsteuerung und Zündzeitpunkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Motor effizient arbeitet und die Emissionsnormen einhält.

Unterstützung der Motorsicherheit:

• In manchen Fällen kann ein defekter Nockenwellen-Positionssensor dazu führen, dass das Motorsteuergerät in einen „sicheren Modus“ wechselt, um mögliche Schäden zu verhindern. Dies kann eine Begrenzung der Motorleistung zum Schutz kritischer Komponenten beinhalten.

Diagnose von Motorproblemen:

• Der Nockenwellenpositionssensor trägt zur On-Board-Diagnose (OBD) bei, indem er wertvolle Daten liefert, die zur Identifizierung von Motorleistungsproblemen und Fehlfunktionen verwendet werden können. Diese Daten können mithilfe von Diagnosetools zur Fehlerbehebung ausgelesen werden.

Arten von Nockenwellenpositionssensoren

Es gibt drei Arten von Nockenwellenpositionssensoren: Magnettyp, Halleffektsensor und AC-Ausgang, die im Folgenden erläutert werden.

Magnetischer Sensor

Diese Art von Nockenwellen-Positionssensor wird einfach durch die beiden Drähte identifiziert. Dieser Sensor erzeugt seine eigene Spannung, ein AC-Sinuswellensignal. Dieser Sensor kann innerhalb des Verteilers oder oberhalb der Nockenwelle angeordnet sein. Wenn sich dieser Sensor in der Nähe der Nockenwelle befindet, an die ein Permanentmagnetgerät angeschlossen ist, dann passiert der Magnet jedes Mal den Sensor und erzeugt ein Magnetfeld. Der resultierende Impuls kann zur weiteren Verarbeitung an das ECM übertragen werden.

Hall-Effekt-Nockenwellensensor

Diese Art von Nockenwellensensor umfasst drei Drähte, wobei der erste Draht für die Stromversorgung verwendet wird, der nächste Draht für GND und der letzte Draht für das Spannungssignal, das an den PC gesendet wird. Dieser Sensor ist an der Nockenwelle oder im Verteiler angeordnet. Dieser Sensor verfügt über eine Abschirmung durch einen Schlitz und einen über dem Schaft angebrachten Magneten. Sobald sich der Bildschirm dieses Sensors zwischen Sensor und Magnet bewegt, wird dieser Sensor ein- und ausgeschaltet. Wenn dieser Schirm vor dem Sensor einen festen Bereich aufweist, kann die Rückkopplungsspannung durch die Aufteilung des Magnetfelds unterbrochen werden.

AC-Ausgangssensor

Der AC-Ausgangssensor ist eine spezielle Art von Sensor, der zur Erzeugung eines AC-Spannungssignals wie eines Ausgangs verwendet wird. Das Motorsteuergerät im Auto erzeugt extrem hohe Frequenzen für die Erregerspule, die in der Nähe der Drehscheibe angeordnet ist.

Diese Drehscheibe ist am Ende der Nockenwelle angeordnet und mit einem Schlitz versehen. Sobald dieser Schlitz durch die Spule verläuft, wird sie durch gegenseitige Induktion erregt und ein Signal, das die Position des ersten Zylinders anzeigt, wird an das Motorsteuermodul übertragen. Diese Arten von Sensoren werden häufig in Opel ecoTEC-Motoren beobachtet.

Schaltplan des Nockenwellen-Positionssensors

Der Nockenwellen-Positionssensor wird im Allgemeinen verwendet, um die Position der Nockenwelle des Motors zu bestimmen und sie in ein elektronisches Signal umzuwandeln, das dann an das Steuergerät des Fahrzeugs gesendet wird. Diese Sensorposition ist mit verschiedenen Verdrahtungsplänen wie zwei Drähten und drei Drähten verfügbar. Der Schaltplan des Dreileiter-Nockenwellenpositionssensors ist unten dargestellt.

Der 3-Draht-Nockenwellenpositionssensor umfasst drei Drähte; Referenzspannungskabel, Signalkabel und Masse. Diese drei Drähte werden einfach an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Dieser Sensor erhält eine Stromquelle von der ECU, die Masse dieses Sensors wird von der elektronischen Steuereinheit übernommen und schließlich geht das Spannungssignalkabel vom Nockenwellensensor zur elektronischen Steuereinheit.

Ein Dreileiter-Nockenwellensensor besteht aus einem Magneten und einem Stahlmaterial wie Germanium sowie einem Transistor. Sobald ein Objekt diesem Sensor sehr nahe kommt, ändert sich sein magnetischer Fluss, wodurch im Material Spannung erzeugt wird, die über den Transistor verstärkt und an das Steuergerät übertragen wird.

Nockenwellen-Positionssensor-Schnittstelle mit Mikrocontroller (Arduino oder PIC):

Wie wir oben gesehen haben, gibt es verschiedene Arten von Nockenwellensensoren. Jedes verfügt über eigene Ausgabetypen. Bei der Anbindung eines Nockenwellensensors an den Mikrocontroller müssen folgende Punkte berücksichtigt werden.

1. Den Sensorausgang verstehen:

Bestimmen Sie die Art des Signals, das Ihr Nockenwellen-Positionssensor erzeugt. Es kann sich um ein digitales Signal (EIN/AUS), eine analoge Spannung oder ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) handeln. Im Falle von

• Hall-Effekt-Sensoren:

• • • Ausgabetyp ist: Digital
    • Beschreibung: Hall-Effekt-Sensoren erfassen Veränderungen in einem Magnetfeld. Sie liefern typischerweise ein digitales Signal, das bei Drehung der Nockenwelle zwischen HIGH- und LOW-Zustand wechselt und so die Position der Nockenwelle anzeigt.

• Optische Sensoren:

• • • Ausgabetyp ist: Digital (normalerweise)
    • Beschreibung: Optische Sensoren erfassen mithilfe von Licht die Position der Nockenwelle. Sie liefern häufig ein digitales Signal mit Impulsen, die die Position der Nockenwelle darstellen.
• Magnetische Sensoren (variable Reluktanzsensoren):
  • • Ausgabetyp: Variable (analogartig)
    • Beschreibung: Magnetische Sensoren erzeugen ein analogähnliches Spannungssignal, das sich mit der Drehung der Nockenwelle ändert. Die Amplitude des Signals ändert sich mit der Nockenwellenposition.

2. Wählen Sie Eingabe-Pins:

Wählen Sie auf dem Mikrocontroller die digitalen oder analogen Pins aus, die Sie zum Anschluss an den Nockenwellen-Positionssensor verwenden möchten. Stellen Sie sicher, dass diese Pins mit dem Ausgangssignal und den Spannungspegeln des Sensors kompatibel sind.

1. Verdrahtung: Verbinden Sie den Ausgang des Nockenwellen-Positionssensors mit den ausgewählten Eingangspins am Mikrocontroller. Verwenden Sie bei Bedarf geeignete Spannungsteiler oder Pegelumsetzer, um sicherzustellen, dass die Spannungspegel des Sensors mit dem Mikrocontroller kompatibel sind.

1. Stromversorgung: Sorgen Sie für die notwendige Stromversorgung des Nockenwellen-Positionssensors. Dazu kann es erforderlich sein, den Sensor an eine geeignete Spannungsquelle (z. B. 5 V) anzuschließen und seine Masse (GND) mit der Masse des Mikrocontrollers zu verbinden.

1. Lesen Sie die Sensordaten: Schreiben Sie Code in der von Ihrem Mikrocontroller unterstützten Programmiersprache (z. B. C/C++, Python usw.), um das Signal vom Sensor zu lesen. Verwenden Sie nach Bedarf die Funktionen digitalRead() oder analogRead().

6. Verarbeitung der Daten: Abhängig vom Sensortyp müssen Sie die Sensordaten möglicherweise weiter verarbeiten. Wenn Sie beispielsweise einen digitalen Sensor verwenden, können Sie dessen Zustand direkt für Ihre Anwendung verwenden. Wenn Sie einen analogen Sensor verwenden, müssen Sie möglicherweise die analoge Spannung in einen aussagekräftigen Wert umwandeln.

Nockenwellensensor-Schnittstelle zum Mikrocontroller-Code:

#include

const int sensorPin = 2; // Durch die tatsächliche Pin-Nummer ersetzen

int sensorValue = 0;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

Verzögerung (1000); // Verzögerung um 1 Sekunde

}

Symptome des Nockenwellen-Positionssensors

Bei einer Fehlfunktion des Nockenwellen-Kolbensensors können verschiedene Probleme auftreten. Es treten also einige Warnsymptome auf, bevor dieser Sensor vollständig ausgefallen ist und der Automotor abschaltet.

Stellen Sie sicher, dass die Motorleuchte eingeschaltet ist

Die Motorleuchte schaltet sich ein, wenn der Nockenwellen-Positionssensor nicht mehr funktioniert. Sobald dieses Licht aufleuchtet, muss das Fahrzeug unverzüglich angehalten werden. Wenn Sie nicht darauf achten, kann es zu schweren Schäden am Automotor kommen.

Zündprobleme

Sobald ein Problem mit dem Sensor auftritt, funktioniert auch das Signal, das an den Motor des Fahrzeugs übertragen wird, nicht mehr. Daher ist das übertragene Signal sehr schwach und das Auto startet nicht, da das Zündsystem nicht flackert.

Die Kraftstoffeffizienz ist schlecht

Wenn das Fahrzeug nicht genügend Kraftstoff für den Automotor liefert, liefert der Sensor möglicherweise falsche Informationen an das ECM, da sonst die Einspritzdüsen sehr lange öffnen könnten. Dies führt dazu, dass der Motor nicht sehr effizient arbeitet, es zu Motorklopfen kommt und es zu sehr schweren Verletzungen kommen kann.

Das Schalten des Getriebes ist schlecht

Wenn der Nockenwellen-Positionssensor falsch ist, treten bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe Probleme beim Schalten der Gänge auf. Stellen Sie also den Motor Ihres Autos ab, bleiben Sie eine Weile stehen und starten Sie den Motor erneut. Darüber hinaus verhindern die über das ECM von einem fehlerhaften Sensor erhaltenen Daten, dass das Schaltmagnetventil arbeitet und die Gänge des Fahrzeugs schaltet, was als Notlaufmodus bekannt ist, und trägt dazu bei, den Fahrzeugmotor vor Schäden zu schützen, indem die Drehzahl des Motors verringert wird.

Abwürgen des Motors

Sobald der Automotor während der Fahrt abgewürgt wird oder stoppt, weil die Kraftstoffeinspritzdüsen nicht ausreichend Kraftstoff in den Motor einspeisen, kann der Motor abgewürgt werden und das Auto beschädigt werden.

Der Kraftstoffverbrauch ist hoch

Ein fehlerhafter Sensor kann sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirken, was dazu führt, dass der Motor des Fahrzeugs mehr Kraftstoff verbraucht. Dieses Problem ist sehr selten, kann aber nicht vernachlässigt werden und erfordert einen sofortigen Austausch oder eine Reparatur des Sensors.

Schlechte Beschleunigung

Aufgrund des schlechten Nockenwellenpositionssensors tritt eine schlechte Beschleunigung auf. Sobald dieser Sensor nicht mehr funktioniert, beschleunigt das Fahrzeug nicht mehr sehr schnell. Sobald eine schlechte Beschleunigung auftritt, führt dies dazu, dass Ihr Auto stottert, an Leistung verliert, die Geschwindigkeit abnimmt, anhält oder sogar stehenbleibt.

Fehlzündung des Motors

Das Sensorsignal ist für den Betrieb von Einspritzdüsen und Motoren erforderlich. Wenn dieser Sensor ausfällt, kann es zu Fehlzündungen des Motors und zu Vibrationen beim Beschleunigen kommen.

Gasgeruch

Ein defekter Sensor kann dazu führen, dass unverbrannter Kraftstoff indirekt in die Abgasanlage eines Fahrzeugs gelangt. Dies wirkt sich also nicht nur auf den Kraftstoffverbrauch aus, sondern verursacht auch schwarzen Rauch und einen klaren Geruch, der für Menschen äußerst gefährlich ist.

Unruhiger Leerlauf

Der Ausfall des Sensors kann zu unruhigem Leerlauf des Fahrzeugmotors führen. Wenn es zu einer Fehlfunktion des Sensors kommt, ist dies auf eine asynchrone Verbrennung im Zylinder zurückzuführen.

So testen Sie einen Nockenwellen-Positionssensor mit einem Multimeter

Die Prüfung des Nockenwellen-Positionssensors ist sehr wichtig, um seine ordnungsgemäße Funktion zu überprüfen. Diese Sensoren können von vielen Fehlfunktionen betroffen sein, die sich auf einen Sensorausfall oder einen ungleichmäßigen Betrieb auswirken können. Daher ist eine genaue Sensordiagnose ein sehr wichtiger Test. Die Prüfung des Nockenwellen-Positionssensors ist mit einem Multimeter oder einem Oszilloskop möglich. Daher ist das Testen eines Nockenwellen-Positionssensors mit einem Multimeter sehr einfach und schneller.

Um diesen Sensor mit einem Multimeter zu testen, ist es wichtig, die Sensorspannung zu messen, die an seiner Signalleitung erzeugt wird. Dabei sind die gewonnenen Daten vor allem von der Art des Sensors und des Fahrzeugs abhängig. Darüber hinaus verfügen sie je nach Sensortyp über unterschiedliche Pins, da ein induktiver oder magnetischer Nockenwellensensor zwei Drähte umfasst, während ein Hall-Effekt-Sensor drei Drähte umfasst.

Bevor Sie mit dem Sensortest mit einem Multimeter beginnen, müssen Sie die Box in den Leerlauf oder in die Parkstellung bringen, das Auto an der Feststellbremse ausfindig machen und das Kraftstoffsystem trennen, indem Sie einfach den Jumper der Kraftstoffpumpe vom Sicherungsblock ziehen, um den Motor zu vermeiden beginnend.

Prüfung des 3-Draht-Nockenwellen-Positionssensors

Um dreiadrige Nockenwellenpositionssensoren zu testen, müssen Sie am Multimeter den Gleichspannungsmodus einstellen und den Stecker des Sensors trennen.

• Zuerst muss die rote Sonde des Multimeters an das Stromkabel und die schwarze Sonde an den Minuspol der Batterie angeschlossen werden.
• Versuchen Sie danach einige Sekunden lang, den Automotor zu starten.
• Jetzt muss die Spannung am Multimeter etwa 5 Volt betragen.
• Um festzustellen, ob das Minuskabel des Sensorsteckers intakt und kurzgeschlossen ist, befestigen Sie den roten Ölmessstab daran und halten Sie den schwarzen über dem Minuspol der Batterie.
• Jetzt muss der Automotor erneut gestartet werden. Der Spannungswert auf dem Multimeter-Bildschirm muss 0,1 oder 0,2 V betragen.
• Der gleiche Vorgang muss nur mit der Signalleitung getestet werden. Jetzt sollte sich die Spannung auf dem Multimeter-Bildschirm von 0 auf 5 Volt ändern, wenn der Sensor in Ordnung ist.
• Messen Sie nun, ohne den Motor zu starten und nur bei eingeschalteter Zündung, die Spannung zwischen den Plus- und Signalkontakten, sie sollte mindestens 90 % der Spannungsversorgung betragen.

Wie tausche ich den Nockenwellensensor aus?

Um diesen Sensor auszutauschen, müssen die folgenden Schritte befolgt werden.

• Zuerst müssen wir das Minuskabel der Batterie trennen.
• Dieser Sensor muss normalerweise vorne, hinten oder oben am Automotor angebracht werden und wird wahrscheinlich über einen 2- bis 3-adrigen Stecker angeschlossen sein.
• Sobald Sie es entdeckt haben, müssen Sie die Lasche über dem Sensor entladen, um die Kabel vom Nockenwellensensor zu trennen.
• Entfernen Sie unverzüglich die Befestigungsschraube, die mit dem Nockenwellensensor am Automotor verbunden ist.
• Ziehen Sie den erschöpften Sensor durch eine kleine Drehung ab.
• Sobald ein neuer Sensor angeschlossen ist, müssen Sie etwas Motoröl auf den O-Ring des Sensors auftragen.
• Richten Sie den neuen Sensor ein und schützen Sie ihn durch die Befestigungsschrauben.
• Schließen Sie den Kabelstecker wieder ordnungsgemäß an den Nockenwellensensor an.
• Schließen Sie zum Schluss den Minuspol der Batterie wieder an.
• Machen Sie dann eine Probefahrt, um festzustellen, ob der Nockenwellen-Positionssensor funktioniert oder nicht.

Anwendungen

Der Nockenwellenpositionssensor verwendet das Folgende einschließen.

• Mithilfe des Nockenwellensensors kann die Motorsteuerung die genaue Position des Kurbelwellenantriebs bestimmen.
• Dieser Sensor verfolgt die Drehung der Nockenwelle, indem er darauf achtet, ob die Ventile geöffnet oder geschlossen sind.
• Dieser Sensor wird in einem Automotor verwendet, um die Position und Drehung der Nockenwelle zu messen.
• Diese werden innerhalb verwendet BLDC-Motoren oder in Automobilen verwendet.
• Dieser Sensor wird in einigen Vauxhall ECOTEC-Motoren verwendet.

Das ist also so eine Übersicht über den Nockenwellen-Positionssensor , seine Funktionsweise und seine Anwendungen. Hierbei handelt es sich um eine elektronische Komponente, die zum Sammeln von Informationen über die Drehzahl und die Nockenwellenpositionierung verwendet wird. Es überträgt die Daten an die elektronische Steuereinheit des Fahrzeugs, damit diese den Zeitpunkt für die Zündsysteme und die Kraftstoffeinspritzung einstellt. Es gibt viele Gründe für den Ausfall des Nockenwellensensors, z. B. interne Kurzschlüsse, mechanische Schäden, Bruch im Encoderrad und Unterbrechung der Verbindung zur CU (Steuereinheit). Hier ist eine Frage an Sie: Was ist ein Kurbelwellen-Positionssensor?