Wat is de krukaspositiesensor (uitgelegd voor beginners)

by

Krukaspositiesensor (CKP): bewaakt de rotatie van de krukas en stuurt een signaal naar de ECU. Hall-effect, magnetische tegenzin of optische typen. Gelegen nabij krukaspoelie/vliegwiel. Faalsymptomen: niet starten, afslaan, slechte prestaties. Gem. vervangingskosten: $ 120- $ 300. Levensduur: 50 – 100 km. Cruciaal voor de timing en ontsteking van de brandstofinjectie.

Sensortypen en werkingsprincipes

In de auto-industrie worden twee verschillende soorten CKP-sensoren gebruikt:

  1. Inductieve sensoren: De kern van een inductieve CKP-sensor is een permanente magneet omgeven door spiraaldraad. Wanneer de reluctorring of het toonwiel op de krukas voorbijgaat, induceert deze een elektrische stroom in de spoel die evenredig is aan hoe snel de magnetische flux verandert. Dit analoge sinussignaal levert informatie over de rotatiesnelheid en positie van de krukas.
  2. Hall-effectsensoren: Deze CKP-sensoren maken gebruik van een halfgeleidermateriaal (Hall-element) dat een elektrische spanning creëert bij blootstelling aan een magnetisch veld. Er is een magneet aan de sensor bevestigd en terwijl deze over de reluctorring of het toonwiel beweegt, wordt dit veld gewijzigd, waardoor het Hall-element een digitaal blokgolfsignaal genereert dat nauwkeurige details geeft over de snelheid en positie van de krukas.

Sensortype Uitgangssignaal Voordelen Nadelen

Inductieve analoge sinusgolf Eenvoudig ontwerp, lage kosten Gevoelig voor elektromagnetische interferentie

Hall-effect digitale blokgolf Verbeterde nauwkeurigheid, minder gevoelig voor interferentie Hogere kosten, complexere schakelingen

Signaalverwerking en interpretatie

De ECM maakt gebruik van verschillende technieken voor het verwerken van CKP-sensorsignalen, zodat er waardevolle motormanagementgegevens uit kunnen worden gehaald:

  1. Signaalconditionering: Het ruwe CKP-sensorsignaal doorloopt filter- en versterkingsprocessen om ruis te elimineren en compatibel te maken met ingangsvereisten voor ECM's. Om de signaalkwaliteit te optimaliseren, kunnen deze procedures het toevoegen van laagdoorlaatfilters, hoogdoorlaatfilters of versterkers omvatten.
  2. Pulsdetectie: Drempeldetectie- of nuldoorgangsdetectie-algoritmen worden door ECM's gebruikt om individuele pulsen binnen een CKP-sensorsignaal te identificeren. Elk van deze pulsen vertegenwoordigt één tand of sleuf die zich op een reluctorring of toonwiel bevindt.
  3. Timingberekeningen: Door de pulstijdintervallen en hun breedte te meten, kan de ECM de rotatiesnelheid van de krukas meten en de precieze positie ervan bepalen ten opzichte van het bovenste dode punt van de zuiger (BDP). Deze gegevens worden vervolgens gebruikt voor het tijdstip van de brandstofinjectie, het ontstekingstijdstip en andere motormanagementfuncties.
  4. Detectie van foutieve ontstekingen: Onregelmatigheden in de signalen van de CKP-sensor, veroorzaakt door plotselinge veranderingen in de versnelling of vertraging van de krukas, worden door de ECM geanalyseerd. Door het verwachte signaal van een normaal krukassnelheidsprofiel te vergelijken met het daadwerkelijk geleverde signaal, kan het systeem ontstekingsfouten detecteren en vaststellen welke cilinder(s) deze ervaart.

Sensorplaatsing en installatie

Ervoor zorgen dat een CKP-sensor correct wordt geplaatst en geïnstalleerd, zal een grote impact hebben op de prestaties en de betrouwbaarheid van de signaalgeneratie. Hier zijn enkele belangrijke overwegingen:

  1. Montagelocatie: Op een motorblok of voorpaneel zijn de meeste CKP-sensoren gemonteerd, zodat ze zo dicht mogelijk bij een reluctorring of toonwiel kunnen worden geplaatst. Nauwkeurige positionering van de sensor garandeert een goed onderhoud van de luchtspleet en uitlijning met de reluctorring.
  2. Luchtspleet: De kwaliteit van een signaal wordt sterk beïnvloed door de luchtspleet die zich tussen een CKP-sensor en de bijbehorende reluctorring bevindt. Fabrikanten specificeren doorgaans een optimaal bereik voor deze luchtspleet – doorgaans 0.5 mm tot 1.5 mm – dat te allen tijde moet worden gehandhaafd om zwakke of vervormde signalen te voorkomen die de prestaties van het motormanagement negatief zouden beïnvloeden.
  3. Reluctorring of toonwiel: Of het nu tanden of sleuven zijn, deze componenten liggen aan weerszijden van een machinaal bewerkt stuk dat aan de krukas zelf is bevestigd. Ze genereren alle signalen van de CKP-sensor, dus het is van cruciaal belang voor fabrikanten om ervoor te zorgen dat geen van hen enige schade, ophoping van vuil of overmatige slingering vertoont die anders tot onnauwkeurige signaalgeneratie zouden leiden.
  4. Bedrading en connectoren: Om schade veroorzaakt door hitte, trillingen of vervuiling te voorkomen, moeten de bedrading en elektrische connectoren van de CKP-sensor op de juiste manier worden geleid en vastgezet. Betrouwbare signaaloverdracht is afhankelijk van hoogwaardige afgeschermde kabels en weerbestendige connectoren.

Sensorspecificaties en prestatievereisten

CKP-sensoren voldoen aan strenge prestatie-eisen om een ​​nauwkeurige en betrouwbare werking te garanderen. De belangrijkste specificaties zijn onder meer:

  1. Karakteristieken van het uitgangssignaal: Het uitgangssignaal van de CKP-sensor moet voldoen aan de spannings-, frequentie- en golfvormvereisten. Inductieve sensoren creëren analoge sinusgolfsignalen met piek-tot-piekspanningen variërend van 0.5 V tot 5 V, terwijl Hall-effectsensoren digitale blokgolfsignalen produceren die voldoen aan de ingangsvereisten van de ECM.
  2. Temperatuurbereik: De motoren waarin ze werken hebben een breed temperatuurbereik (-40°C tot 150°C). De CPK-sensor moet dus betrouwbaar werken bij koude temperaturen tot aan ovenachtige temperaturen.
  3. Trillings- en schokbestendigheid: CKP-sensoren worden tijdens de werking van de motor blootgesteld aan aanzienlijke trillings- en schokbelastingen. Ze moeten zo worden ontworpen dat deze krachten de signaalkwaliteit of hun structurele integriteit niet beïnvloeden.
  4. Elektromagnetische compatibiliteit (EMC): Ontstekingssystemen, dynamo's enz. geven elektromagnetische interferentie (EMI) af. Als een CKP-sensor hier niet tegen bestand is, kunnen er problemen zijn met de prestaties van uw motor of start u mogelijk helemaal niet vanwege onjuiste timingberekeningen.

Specificatievereiste

Specificatieseis
Uitgangssignaalspanning0.5 V tot 5 V piek-tot-piek (inductief), TTL-compatibel (Hall-effect)
Signaalfrequentiebereik10Hz naar 5kHz
Bedrijfstemperatuurbereik-40 ° C tot 150 ° C
Trillingen Resistance20 g, 10 Hz tot 2 kHz
EMC-nalevingSAE J1113, ISO 11452

Storingsmodi en diagnoses

De schade als gevolg van een storing in de CKP-sensor kan variëren van problemen met de motorprestaties tot regelrechte motorschade. Veelvoorkomende faalmodi zijn onder meer:

  1. Signaalverlies of onderbroken signaal: Een defecte draad, losse verbinding of schade kan een zwak signaal veroorzaken dat uiteindelijk helemaal verloren gaat. Dit kan ertoe leiden dat een motor herhaaldelijk afslaat, mislukt en helemaal niet meer kan starten.
  2. Signaalverslechtering: Als uw CKP-sensor vervuild is door vuil, een te grote luchtspleet heeft of de reluctorring beschadigd is, zult u verzwakte of vervormde signalen opmerken. Wanneer dit gebeurt, worden de timingberekeningen onnauwkeurig en ervaart u ondermaatse motorprestaties.
  3. Interne storing sensor: De spoel of het Hall-element in uw CKP-sensor kan kapot zijn als deze is blootgesteld aan overmatige hitte, trillingen of ouderdom. U kunt een volledig signaalverlies of grillig gedrag ervaren.

Diagnostische technieken voor CKP-sensoren:

  1. Diagnostische foutcodes (DTC's): Kijk eens naar de ECM die het signaal van de CKP-sensor bewaakt en bepaalde DTC's instelt wanneer er fouten worden gedetecteerd. Bijvoorbeeld P0335 (circuitstoring krukaspositiesensor "A") of P0336 (circuitbereik/prestaties krukaspositiesensor "A").
  2. Golfvormanalyse: Technici gebruiken vaak oscilloscopen om afwijkingen zoals signaaluitval en vervorming binnen de golfvorm van de CKP-sensoren te identificeren. Ze zullen ook letten op abnormale frequentie of amplitude om toekomstige problemen te voorkomen.
  3. Weerstands- en continuïteitscontroles: Om interne fouten in de sensor en bedradingsproblemen uit te sluiten, meten technici de spoelweerstand met behulp van een multimeter en controleren ze de continuïteit van het harnas.
  4. Visuele inspectie: Door de CPK-sensor visueel te inspecteren, kunt u vooraf fysieke schade, zoals corrosie op de connectoren, opmerken, zodat u zich later niet hoeft af te vragen waarom de dingen niet goed werken.