Czujnik położenia wału korbowego

Czujnik położenia wału korbowego

Dzisiejszy samochód osobowy jest wręcz naszpikowany wszelkiego rodzaju czujnikami pomiarowymi. Mierzone są takie parametry, o których właściciel zazwyczaj nie ma nawet świadomości ich istnienia. Jeden z czujników jest jednak stosowany już od bardzo dawna i bez niego praca silnika byłaby niemożliwa. Mowa o czujniku położenia wału korbowego.

Jest on jednym z najważniejszych czujników sterujących pracą silnika. Na podstawie wysyłanego sygnału kątowego położenia wału korbowego obliczana jest jego prędkość obrotowa. Dzięki sygnałom z tego czujnika komputer uzyskuje dane na podstawie których steruje kątem zapłonu czy też wtryskiem paliwa. Sygnał prędkości obrotowej wykorzystywany jest do stabilizacji pracy silnika na biegu jałowym, usuwania par paliwa ze zbiornika, sterowania działaniem kolektora dolotowego o zmiennej długości, określania pracy zmiennych faz rozrządu i wielu wielu innych czynności zależnych od położenia wału korbowego.

Schemat zamocowania czujnika położenia wału korbowego

Najczęściej stosowanymi czujnikami położenia wału korbowego są czujniki indukcyjne, czujniki Halla oraz czujniki dwubiegunowe. Działanie każdego z nich opiera się na współpracy z tarczą pomiarową. Zazwyczaj możemy spotkać się z jednym z trzech rodzajów takich tarcz, które zostały przedstawione na poniższym rysunku. Pierwsza z nich ma postać bębna z wyciętymi szczelinami, druga to po prostu koło zębate, gdzie zęby stanowią znaczniki położenia wału. Trzecia tarcza posiada wprasowane magnesy trwałe, dzięki czemu budowa samego czujnika może być znacznie uproszczona.

Rodzaje tarcz pomiarowych

Działanie czujnika indukcyjnego wykorzystuje zmianę pola magnetycznego. Wywoływana jest ona zmianą szerokości szczeliny powietrznej pomiędzy czujnikiem, który jest zamocowany na stałe w jednym miejscu, a elementami ferromagnetycznymi obracającej się tarczy, czyli w większości przypadków koła zębatego. Za każdym razem, kiedy jeden z zębów koła jest blisko czujnika, na którym nawinięte są zwoje cewki, pojawia się impuls elektryczny. Zmienne natężenie przepływającego prądu indukuje zmienne napięcie na zwojach cewki czujnika pomiarowego. Na podstawie amplitudy napięcia oraz częstości impulsów obliczana jest prędkość obrotowa wału korbowego.

Budowa czujnika indukcyjnego

Czujniki Halla jak sama nazwa wskazuje wykorzystują zjawisko Halla. Nie chciałbym zanudzać na temat przepływu elektronów oraz liniach sił pola magnetycznego, dlatego wszystkich zainteresowanych, którzy pragną się dowiedzieć czegoś więcej na temat zjawiska Halla, odsyłam do wyszukiwarki internetowej. Najważniejszy jest fakt stosowania magnesów w przypadku użycia czujnika Halla. To właśnie przy tym rozwiązaniu tarcza pomiarowa posiada wprasowane magnesy trwałe, dzięki czemu możliwe jest działanie czujnika Halla. W dużym skrócie, przetwarza on energię magnetyczną na energię elektryczną.

Widok czujnika położenia wału korbowego w silniku Holden 2,2l MPFI

Tarczą pomiarową najczęściej jest koło zamachowe, które posiada nacięte zęby i dzięki temu możliwa jest praca czujnika pomiarowego. Budowa typowego czujnika indukcyjnego nie jest skomplikowana. Składa się on z czterech podstawowych komponentów: cewki, oscylatora, obwodów detekcji i obwodów wyjściowych. Czujnik posiada cylindryczną obudowę. Na rdzeniu nawinięta jest cewka, a jej końce wyprowadzone są do gniazda wyjściowego. Rdzeń i cewka znajdują się w nierozbieralnej obudowie. Zazwyczaj zlokalizowany jest on na kadłubie silnika przy kole zamachowym. Czujnik indukcyjny jest najczęściej stosowanym czujnikiem do pomiaru prędkości obrotowej wału korbowego.

Zobacz także:

Oznaczenia na oponach [opony]

Chłodzenie [technika wyścigowa odc. 22]

Filtry cząstek stałych – jak o nie zadbać? [część 3]

Regulamin komentowania

  • Jac

    Fajnie, że po za newsami ze świata moto pisze się też o technice. Chociaż mam wątpliwości co do języka tych tekstów. Moim zdaniem jest zbyt fachowy i ktoś kto ma małe pojęcie o mechanice (np. ja:p ), albo nie ma go w ogóle, a chciałby się czegoś dowiedzieć to się raczej nie dowie, bo nie zrozumie do końca tekstu. A tu nie chodzi o to żeby autor zabłyszczał swoją wiedzą przed czytelnikami (choć czasem odnosze wrażenie, że autor tylko kopiuje regułki z książek i sam do końca nie wie o czym pisze) tylko o to żeby czytelnik wiedział co czyta.
    W efekcie fajna stronka motoryzacyjna stanie sie typową “skarbnicą regułek i pojęć” dla mechaników, ludzie będą to czytać dumni z siebie, że “intersują sie” techniką, ale nie przyznają sie, że tego nie rozumieją, bo jakiś inny “znawca” wyśmieje ich brak wiedzy.
    A tu chyba nie o to chodzi, prawda?…..

    • Carloz

      Nie wszystko musi być podane na tacy :) Więcej się może dowiedzieć ktoś zainteresowany tematem, kiedy sam zacznie ów temat zgłębiać. Żyjemy w czasach, kiedy dostęp do informacji jest najłatwiejszy w historii, błędem byłoby tego nie wykorzystywać.

  • Ambi Tny Nie Uk

    Również z chęcią czytam artykuły na temat mechaniki pojazdowej, ale ja odwrotnie niż przedmówca, oczekiwałbym trochę większej szczegółowości poruszanych zagadnień. Nie chodzi mi tu o przymus omawiania np. zjawiska Halla (można przecież linkować do literatury lub wyjaśnić w przypisie), ale o pełne omówienie zagadnienia, bez amputacji trudniejszych pojęć [wymaganie wzorów byłoby chyba już przesadą?], popartych najlepiej jakimiś konkretnymi przykładami, konkretnych marek i modeli, poza tym można także podpiąć jakiś filmik/symulację z yt. Myślę, że zastąpienie również skanów z ‘komunistycznej’ literatury, nowymi kolorowymi ilustracjami poprawi czytelność i przyswajalność artykułu także przez laików, chcących poszerzać swoją wiedzę, a to akurat chyba warte zachodu :) Pozdrawiam

    P.S.
    Mile byłaby widziana bibliografia

  • http://wtryskbenzyny.pl/ Adrian

    Na drugim obrazku (tym z przekrojem czujnika indukcyjnego) widoczna jest ważna rzecz: brakujący jeden z ząbków na tarczy. To dzięki niemu sterownik może określać położenie wału – odlicza sobie ząbki od miejsca zniekształcenia sygnału (brak ząbka). Teraz zagadka: dlaczego nie wystarczy jeden ząbek i pomiar czasu?

    • Maroo

      Zbyt długi okres czasu trwa obrót? W tym czasie wiele w silniku może sie zmienić – położenie przepustnicy, obciążenie itp? Tak mi sie wydaje. Im więcej sygnałów w czasie tym większa precyzja wszelkich obliczeń, decyzji w sterowniku silnika.

  • Ambi Tny Nie Uk

    Kwahoo! Zamiast zadawać pytania to byś napisał porządny artykuł jak ze swojego blogu co go, przy okazji, niespodziewanie zamknąłeś. A odpowiadając, mierząc czas pomiędzy ‘uszczerbieniem’ na kole zębatym, jesteśmy skazani na błąd oszacowania położenia wału korbowego, ze względu na niejednostajną prędkość kątową wału, a przy gęstym uzębieniu, mamy wyższą gęstość ‘próbkowania’ i co za tym idzie, jesteśmy w stanie precyzyjniej określić jego położenie, i co dalej jak mi wiadomo, precyzyjniej sterować wtryskiem. Proszę mnie poprawić jeśli się mylę. Dziękuję, dobranoc.

  • http://www.facebook.com/people/Piotr-Cieslik/1469680282 Piotr Cieslik

    Czekam na artykuł o cewkach, co w nich takiego drogiego, że za małą jeb*** kostkę trzeba zapłacić 500zł

  • Stacja Mir

    “bez niego praca silnika byłaby niemożliwa” – a ja miałem przypadek, że auto (clio 2) miało problemy z zapalaniem, ale tylko rozgrzanego silnika! W warsztacie stwierdzili, że to właśnie ten czujnik nawala i że go “przeczyścili” i że to częsta przypadłość. Objawy minęły, ale po ok. roku znowu się zaczęło, tym razem poszperałem w sieci i sam go “przeczyściłem” (drobnoziarnistym papierem ściernym i dyktą) i znowu jest OK.
    Pytania:
    - czemu “zabrudzony” utrudnia odpalenie ciepłego silnika (odpala, ale po np. po 6 próbach)?
    - czemu “brudny” na zimnym pali od razu?
    - jeśli do odpalenia komputer musi wiedzieć w jakim położeniu jest wał to niby jak czujnik “wie” który ząb na kole akurat widzi w stanie spoczynku?
    - a w ogóle to jak nie może zapalić bo “brudny” to jak jednak zapali to jakim cudem potem silnik normalnie działa?
    Dla mnie to jest PARANOJA, rozumiem, że w erze “przedkomputerowej” nie było takiego czujnika i “praca silnika była jednak możliwa”? Na koniec dodam, że nie jestem żadnym znawcą, ale na zdrowy rozum to wszystko trąci absurdem…

    • Truten23

      A więc: Na czujniku zbierają się różnego rodzaju opiłki i zakłócają one przepływ pola magnetycznego.
      Skąd komp wie że akurat wie że zęba nie ma? Otóż czujnik odbiera stany wysokie i niskie. Dla uproszczenia: jeśli mamy na kole np. 4 odpowiednio ułożone zęby, a reszta koła jest ich pozbawiona to komp zobaczy np. coś takiego: 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1. Dzięki temu wie że wał wychylił się o tyle i tyle stopni od położenia bazowego i wie w jakiej pozycji są tłoki i co powinien wtedy zrobić.
      Widzisz, w erze przedkomputerowej był układ zapłonowy, napędzany najczęściej z wału korbowego. Był w nim przerywacz (do indukcji napięcia na cewce), był też mechanizm odcinający zapłon od za dużych obrotów. A na tym wszystkim był palec rozdzielacza  i kopułka rozdzielacza.

  • Uniapol

    Dysponuje ktos rys. do Hyundai Tucson 2WD  2,0l benzyna wiadomosc 
    na uniapol@wp.pl  dzieki

  • Sovik1990

    wszystko ok opisane , proponuje wstawiąć linki do poszczególnych marek , gdzie taki czujnik można znaleść , ja szukam do suzuki swift z 95roku bez skutku jak do tej pory.