Fázový snímač: základ pro spolehlivý provoz vstřikovacího motoru

Moderní vstřikovací a vznětové motory využívají řídicí systémy s mnoha senzory, které sledují desítky parametrů. Mezi snímači zaujímá zvláštní místo fázový snímač nebo snímač polohy vačkového hřídele. Přečtěte si o funkcích, konstrukci a provozu tohoto senzoru v článku.

Co je fázový senzor

Fázový snímač (PF) nebo snímač polohy vačkového hřídele (CPS) je snímač v řídicím systému vstřikovacích benzínových a naftových motorů, který sleduje polohu mechanismu distribuce plynu. Pomocí DF je začátek pracovního cyklu motoru určen jeho prvním válcem (při dosažení TDC) a je implementován systém fázového vstřikování. Tento snímač je funkčně spojen se snímačem polohy klikového hřídele (CPS) – elektronický systém řízení motoru využívá čtení obou snímačů a na základě toho generuje impulsy pro vstřik paliva a zapalování v každém válci.

DF se používají pouze u benzínových motorů s distribuovaným fázovým vstřikováním a u některých typů dieselových motorů. A právě díky senzoru je nejsnáze implementován samotný princip fázovaného vstřikování, tedy vstřikování paliva a zapalování pro každý válec v závislosti na provozním režimu motoru. U karburátorových motorů není potřeba DF, protože směs paliva a vzduchu je přiváděna do válců přes společné potrubí a zapalování je řízeno pomocí rozdělovače nebo snímače polohy klikového hřídele.

DF se také používá u motorů se systémem variabilního časování ventilů. V tomto případě se používají samostatné snímače pro vačkové hřídele, které řídí sací a výfukové ventily, a také složitější řídicí systémy a jejich provozní algoritmy.

Konstrukce fázového snímače

V současné době se používají DF založené na Hallově jevu – vzhled rozdílu potenciálu v polovodičové destičce, kterou protéká stejnosměrný proud, když je umístěna v magnetickém poli. Implementace senzorů s Hallovým efektem je poměrně jednoduchá. Základem je čtvercová nebo obdélníková polovodičová deska, na jejíž čtyři strany jsou připojeny kontakty – dva vstupní, pro napájení stejnosměrným proudem, a dva výstupní, pro příjem signálu. Pro pohodlí je tento design vyroben ve formě mikroobvodu, který je instalován v krytu snímače spolu s magnetem a dalšími částmi.

Existují dva konstrukční typy fázových snímačů:

— štěrbinové;
— Konec (tyč).

Snímač fáze štěrbiny má tvar písmene U; Tělo snímače je rozděleno na dvě poloviny, jedna obsahuje permanentní magnet, druhá obsahuje citlivý prvek, obě části obsahují speciálně tvarované magnetické obvody, které zajišťují změnu magnetického pole při průchodu benchmarkem.

Koncový snímač má válcový tvar, před jeho koncem prochází reference vačkového hřídele. U tohoto snímače je citlivý prvek umístěn na konci, nad ním je permanentní magnet a magnetické obvody.

Zde je třeba poznamenat, že snímač polohy vačkového hřídele je integrální, to znamená, že kombinuje výše popsaný snímací prvek, který generuje signál, a sekundární převodník signálu, který signál zesiluje a převádí do formy vhodné pro zpracování elektronický řídicí systém. Převodník bývá zabudován přímo do snímače, což značně zjednodušuje instalaci a konfiguraci celého systému.

Princip činnosti fázového snímače

Fázový snímač pracuje v tandemu s hlavním kotoučem namontovaným na vačkovém hřídeli. Tento kotouč má referenční bod toho či onoho provedení, který při chodu motoru prochází před snímačem nebo v jeho mezeře. Když referenční bod projde před senzorem, uzavře z něj vycházející magnetické čáry, což vede ke změně magnetického pole procházejícího citlivým prvkem. V důsledku toho je v Hallově snímači generován elektrický impuls, který je zesilován a upravován převodníkem a přiváděn do elektronické řídicí jednotky motoru.

Pro štěrbinové a koncové snímače se používají hnací disky různých konstrukcí. Disk se vzduchovou mezerou pracuje ve spojení se štěrbinovými snímači – při průchodu touto mezerou vzniká řídicí impuls. Kotouč se zuby nebo krátkými referenčními body pracuje v tandemu s koncovým snímačem – při průjezdu referenčním bodem je generován řídicí impuls.

U vstřikovacích motorů jsou hlavní kotouč a fázový snímač instalovány tak, že puls vzniká, když 1. válec projde svou horní úvratí. Řídicí systém zároveň přijímá informace z DPKV a na základě odečtů obou snímačů vysílá signály do vstřikování paliva a zapalování v pořadí chodu válců. DF a DPKV umožňují rychle sledovat změny otáček klikového hřídele a provozního režimu motoru a zajistit včasné vstřikování paliva a zapalování.

U vznětových motorů systém funguje podobně, ale s jednou vlastností – poloha pístu se hlídá zvlášť pro každý válec. Toho je dosaženo modernizací hlavního disku – přidáním hlavních a pomocných benchmarků různých šířek. Během provozu řídicí systém motoru používá tyto referenční hodnoty k určení, který válec dosáhl TDC, a na základě těchto informací posílá řídicí impulsy do vstřikovačů.

Provoz motoru je přísně svázán s fázovým snímačem, takže porucha snímače má negativní dopad na fungování pohonné jednotky. Pokud dojde k poruše nebo vypnutí DF, motor se přepne do režimu parafázového vstřikování paliva řízeného podle údajů snímače klikového hřídele. Bez snímače vačkového hřídele se ztrácí možnost sledovat začátek pracovního cyklu motoru, takže v tomto režimu každý vstřikovač nuceně vstříkne poloviční dávku paliva dvakrát v jednom cyklu. Tím je zajištěno, že se v každém válci tvoří směs paliva se vzduchem, nicméně v tomto režimu se zvyšuje spotřeba paliva a snižuje se kvalita chodu motoru často pracuje nestabilně a přerušovaně;

Když DF selže, na přístrojové desce se rozsvítí kontrolka Check Engine a vydá se odpovídající chybový kód. V tomto případě je nutné vyměnit snímač a provést potřebné úpravy elektronického systému řízení motoru. Při normální funkci snímače je zajištěna nejefektivnější činnost motoru ve všech režimech a za všech podmínek.