Valeo desvela los secretos de los sensores de árbol de levas, de posición de cigüeñal y de fase

Valeo ha desvelado los secretos de los sensores de árbol de levas, de posición de cigüeñal y de fase. Lo ha hecho durante uno de sus webinars formativos, concretamente en uno dedicado al funcionamiento y técnica de los sensores de fase, impartido por Miguel Piñeiro, Tech Care Trainer de Valeo Service España.

Durante el mismo Piñero ha explicado los principios de funcionamiento de los sensores de posición de cigüeñal y de árbol de levas, las localizaciones y aplicaciones más habituales, así como los síntomas de fallo más comunes y su correcto diagnóstico.

Sensores que determinan la posición

El sensor de posición de cigüeñal y árbol de levas o sensores de fase determina la posición de los dos árboles de levas y del cigüeñal.

La sincronización de ambos sensores es muy importante y junto con otros sistemas determinará si se lleva a cabo la inyección. En caso de que la unidad de control detecte que no hay sincronización entre el árbol de levas y el cigüeñal, desactiva la inyección para evitar la destrucción del motor.

Beneficios de uso

El sensor de árbol de levas registra la velocidad y la posición del árbol de levas:

• La unidad de control del motor utiliza esta información para regular el encendido y gestionar la inyección de combustible.
• El sensor de posición del árbol de levas ofrece información que es utilizada para determinar las RPM del motor, las cuales son fundamentales para escoger la velocidad adecuada en relación a la velocidad del vehículo.

Sensores de árbol de levas en motores de 4 cilindros

Cuando el cilindro número 1 está comenzando la combustión, el cilindro número 4 está al final del tiempo de escape y comenzando la fase de admisión:

• Por lo tanto, sólo el sensor de cigueñal no es suficiente para determinar en qué fase está cada cilindro.
• El sensor de posición de árbol de levas se emplea para la identificación de fase.
• Para motores VVT-i (Variable Valve Timing Ignition) el sensor de posición de árbol de levas se emplea para afinar la gestión de los avances y retrocesos de admisión y escape 4 sensores de árbol de levas en motores de 4 cilindros árbol de levas de tiempo variable.

Sensor de posición de árbol de levas

Si el motor equipa distribución variable, la misión del sensor es enviar información continuamente a la unidad de control para la gestión de los actuadores.

¿Cómo funcionan los sensores de fase?

Para empezar, hay que diferenciar entre dos tipos de sensores: el sensor de efecto hall y el sensor de reluctancia variable.

1. Sensor de efecto Hall

El sensor de efecto Hall es un sensor de 3 cables que crea una señal de salida cuadrada. Necesita alimentación para su funcionamiento. Cuenta con tres elementos: un circuito electrónico (este circuito protege el sensor de posibles picos de tensión); el elemento Hall y la fijación metálica.

Esta es su información:

• Alimentación: de la ECU, 5V y negativo.
• Tipo de señal: frecuencia variable.
• Nivel de señal: variable entre 0V y 5V.

Funciona de esta manera:

• Los sensores de efecto Hall son dispositivos que son excitados por un campo magnético externo.
• La señal de salida de un sensor de efecto Hall, es el efecto de la densidad del campo magnético alrededor del dispositivo.
• Cuando el flujo magnético alrededor del sensor excede un umbral predeterminado, el sensor lo detecta y emite una tensión llamada tensión o voltaje Hall.

Estas son sus ventajas y desventajas:

• Las ventajas de un sensor de fase son el funcionamiento sin contacto, estabilidad frente a las variaciones de temperatura y estabilidad frente a las vibraciones.
• De su lado, la única desventaja es la sensibilidad a la temperatura.

2. Sensor de reluctancia variable

Es un sensor de dos cables que crea una señal de onda:

• No necesita alimentación.
• El paso por el eje 0 es la referencia que utiliza la señal para indicar la posición.
• Cuenta con un cuerpo magnético, una bobina, un imán permantente y una fijación metálica.

Los sensores de reluctancia variable son sensores de proximidad, habitualmente producen una señal eléctrica proporcional al desplazamiento de un objeto conductor o permeable magnéticamente alrededor de una bobina.

• El sensor de reluctancia variable consiste en una bobina enrollada alrededor de un material magnético cilíndrico.
• Un imán se coloca cerca de una rueda polar, creando un campo magnético entre la pieza y la bobina.
• La amplitud y la frecuencia del voltaje inducido es proporcional a la velocidad de la rueda fónica.

Estas son sus ventajas:

• Es autosuficiente, no necesita de alimentación externa.
• Menor cableado contribuye a mayor fiabilidad.
• Cumple con una amplia gama de señales, exigencias e inductividad de resistencia

De su lado, la única desventaja es que a baja velocidad de rotación, la fuerza de la señal disminuye.

Sensor de posición de cigüeñal

El sensor de posición de cigüeñal verifica la situación del punto muerto superior (PMS) detectando la posición de la rueda fónica. La unidad de control de motor utiliza esta información para calcular el tiempo de inyección y encendido.

Por otra parte, el sensor de cigüeñal también es utilizado para mostrar las revoluciones de motor.

El sensor de posición de cigüeñal, dependiendo del fabricante, puede estar alojado en la polea del cigüeñal, en la corona del volante motor o interno en el bloque motor.

Interacción entre los sensores de cigüeñal y árbol de levas

Evolución de los sensores de fase

La evolución de los sensores de fase es importante:

Para los sistemas Start&Stop, es importante iniciar el motor rápidamente ya que el número de reinicios puede ser muy alto:

• Confort del conductor.
• Energía utilizada para el reinicio.
• Emisiones

Por tanto, resulta útil conocer la posición exacta del cigüeñal cuando se activa el motor de arranque, para coordinar perfectamente el tiempo de encendido e inyección. Y en este sentido, se necesita tener:

• Información de la velocidad desde niveles muy bajos.
• Conocer la dirección de rotación, ya que al final del tiempo de compresión, se puede generar un cambio de dirección de giro del motor.
• Datos memorizados en la unidad de control.

Fallos comunes de los sensores de fase

El motor no arranca o lo hace con dificultad: Un sensor de fase en mal estado, provoca problemas de inicio de motor Para el sensor de cigüeñal: el sensor de posición de cigüeñal, monitoriza la posición y velocidad del cigüeñal y otros parámetros que intervienen durante la puesta en marcha del motor.

Detención intermitente: Un problema de cableado en el sensor, sin embargo, también una mala posición del sensor puede producir también fallos intermitentes.

Testigo fallo motor: Si la unidad de control detecta un problema con la señal del sensor de posición de árbol de levas, activará el testigo de fallo de motor.

Vibraciones de motor: Una vez que el sensor de fase comienza a fallar, se notará un gran incremento de vibraciones.