Capteur de position d'arbre à cames : fonctionnement, types, tests et ses applications

Aujourd'hui, capteurs automobiles sont devenus très importants au fil des ans, ce qui aide à surveiller différents problèmes de voitures et à envoyer les informations à l'unité de contrôle électronique (ECU) ou au conducteur de la voiture. L'ECU, dans certaines situations, effectue des ajustements sur le composant spécifique en fonction des informations obtenues à partir du capteur automobile. Généralement, les capteurs des automobiles surveillent divers aspects tels que la température, l'état du moteur, le système de refroidissement, la pression d'huile, la vitesse du véhicule, les niveaux d'émission, etc. Il existe différents types de capteurs utilisé dans les automobiles comme le débit d'air, le cliquetis du moteur, la vitesse du moteur, la tension, l'oxygène, la position de l'accélérateur, le capteur de position de l'arbre à cames, la MAP, l'airbag, le parking, le capteur de position du vilebrequin, etc. Cet article donne un aperçu du capteur de position d'arbre à cames , son fonctionnement et ses applications.

Qu'est-ce qu'un capteur de position d'arbre à cames ?

Un capteur automobile qui est utilisé dans un moteur de voiture pour mesurer la position et la rotation de l'arbre à cames et envoie les informations au module de commande du moteur du véhicule est connu sous le nom de capteur de position d'arbre à cames. Ce capteur est également appelé détecteur de phase ou capteur d'identification de cylindre. C'est un dispositif magnétique très petit et très important dans chaque automobile actuelle car il garantit que le moteur de la voiture fonctionne correctement ou non.

Ce capteur est disposé près du moteur de la voiture et se trouve derrière la culasse du cylindre ou dans la vallée du poussoir du véhicule. Le capteur de position d'arbre à cames est situé normalement sur les moteurs à huit soupapes côté culasse alors qu'il est disposé sur la culasse des moteurs à seize soupapes. Le schéma du capteur de position d'arbre à cames est illustré ci-dessous.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement du capteur de position d'arbre à cames dépend principalement de la Capteur à effet Hall ou capteur optique pour détecter la révolution de l'arbre à cames. Le capteur à effet Hall détecte la révolution en utilisant le champ magnétique tandis que le capteur optique détecte la position de l'arbre à cames en utilisant un faisceau lumineux. Le capteur de position d'arbre à cames est normalement un effet Hall ou capteur magnétique . Il fonctionne donc simplement en détectant le chemin d'un engrenage en fer relié à l'arbre à cames lorsqu'il tourne. Une fois que l'engrenage passe devant le capteur, il produit un signal et le transmet à l'ECU. Après cela, l'ECU utilise ces données pour ajuster le calage de l'injection de carburant et les systèmes d'allumage.

Si ce capteur ne fonctionne pas correctement, il réduit les performances de fonctionnement du moteur, réduit le rendement énergétique et augmente les émissions. Un capteur de position d'arbre à cames défectueux peut provoquer des ratés d'allumage et des blessures du moteur, ce qui peut être très dangereux pendant la conduite.

Les fonctions

Sa fonction principale est de fournir au module de commande du moteur (ECM) ou à l'unité de commande du moteur (ECU) des informations précises sur la position et la vitesse de l'arbre à cames. Ces informations sont indispensables au bon fonctionnement du moteur et des différents systèmes associés. Voici les principales fonctions d'un capteur de position d'arbre à cames :

Détermination de la position de l'arbre à cames :

• La fonction principale du capteur de position d'arbre à cames est de déterminer la position précise de l'arbre à cames lors de sa rotation. Ces informations aident le module de commande du moteur (ECM) à synchroniser l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement du moteur avec les positions correspondantes des pistons. Un bon calage des soupapes est crucial pour une combustion efficace et les performances du moteur.

Optimisation du calage de l'injection de carburant :

• En détectant avec précision la position de l'arbre à cames, le capteur CMP aide l'ECM à déterminer le moment optimal pour l'injection de carburant. Cela garantit que la bonne quantité de carburant est injectée dans la chambre de combustion au bon moment, ce qui améliore le rendement énergétique et réduit les émissions.

Synchronisation de l'allumage :

• Le capteur de position d'arbre à cames joue également un rôle dans la coordination du calage de l'allumage. L'ECM utilise les informations de position de l'arbre à cames pour déterminer quand déclencher l'allumage de la bougie d'allumage, garantissant que la combustion se produit au bon moment dans le cycle du moteur.

Détection des ratés :

• Un capteur de position d'arbre à cames défectueux peut entraîner des ratés, où le carburant n'est pas allumé correctement dans un ou plusieurs cylindres. Les données du capteur aident l'ECM à identifier et à diagnostiquer ces ratés, permettant au système de prendre des mesures correctives.

Activation du calage variable des soupapes (VVT) :

• Dans les moteurs équipés de systèmes de calage variable des soupapes, le capteur de position d'arbre à cames aide à contrôler le calage de l'ouverture et de la fermeture des soupapes. Cela peut optimiser les performances, la puissance et le rendement énergétique du moteur dans différentes conditions de fonctionnement.

Gestion des performances du moteur :

• L'ECM utilise les données de position de l'arbre à cames pour surveiller et ajuster divers paramètres du moteur, y compris le mélange air-carburant, le calage des soupapes et le calage de l'allumage. Cela garantit que le moteur fonctionne efficacement et répond aux normes d'émission.

Prise en charge de la sécurité du moteur :

• Dans certains cas, un capteur de position d'arbre à cames défectueux peut déclencher le module de commande du moteur pour entrer en «mode sans échec» afin d'éviter des dommages potentiels. Cela peut impliquer de limiter la puissance du moteur pour protéger les composants critiques.

Diagnostic des problèmes de moteur :

• Le capteur de position d'arbre à cames contribue aux diagnostics embarqués (OBD) en fournissant des données précieuses qui peuvent être utilisées pour identifier les problèmes de performances et les dysfonctionnements du moteur. Ces données peuvent être lues à l'aide d'outils de diagnostic pour résoudre les problèmes.

Types de capteurs de position d'arbre à cames

Il existe trois types de capteurs de position d'arbre à cames de type magnétique, à effet hall et à sortie CA, qui sont décrits ci-dessous.

Capteur de type magnétique

Ce type de capteur de position d'arbre à cames est identifié simplement par les deux fils. Ce capteur génère sa propre tension, un signal sinusoïdal alternatif. Ce capteur peut être disposé à l'intérieur du distributeur ou au-dessus de l'arbre à cames. Lorsque ce capteur est proche de l'arbre à cames auquel est connecté un dispositif à aimant permanent, chaque fois que l'aimant traverse le capteur et génère un champ magnétique, l'impulsion résultante peut être transmise à l'ECM pour un traitement ultérieur.

Capteur d'arbre à cames à effet Hall

Ce type de capteur d'arbre à cames comprend trois fils où le premier fil est utilisé pour l'alimentation, le fil suivant est pour GND et le dernier fil est pour le signal de tension à envoyer au PC. Ce capteur est disposé sur l'arbre à cames ou dans le distributeur. Ce capteur a un écran à travers une fente et un aimant placé au-dessus de l'arbre. Une fois que l'écran de ce capteur se déplace entre le capteur et l'aimant, ce capteur sera allumé et éteint. Si cet écran a une zone solide devant le capteur, la tension de retour peut être perturbée lorsque le champ magnétique se divise.

Capteur de sortie CA

Le capteur de sortie CA est un type spécial de capteur utilisé pour produire un signal de tension CA comme une sortie. Le module de commande du moteur de la voiture produit une fréquence extrêmement élevée pour la bobine d'excitation et qui est disposée à proximité du disque rotatif.

Ce disque rotatif est disposé à l'extrémité de l'arbre à cames et comporte une fente. Une fois que cette fente traverse la bobine alors elle sera excitée par induction mutuelle et un signal indiquant la position du premier cylindre est transmis au module de commande du moteur. Ces types de capteurs sont fréquemment observés dans les moteurs Vauxhall ecoTEC.

Schéma de câblage du capteur de position d'arbre à cames

Le capteur de position d'arbre à cames est généralement utilisé pour placer la position du moteur d'arbre à cames et la transformer en un signal électronique après qu'il l'envoie à l'ECU de la voiture. Cette position de capteur est disponible avec différents schémas de câblage comme deux fils et trois fils. Le schéma de câblage du capteur de position d'arbre à cames à trois fils est illustré ci-dessous.

Le capteur de position d'arbre à cames à 3 fils comprend trois fils; fil de tension de référence, fil de signal et masse. Ces trois fils sont simplement connectés à l'unité de contrôle électronique. Ce capteur reçoit une source d'alimentation de l'ECU, le GND de ce capteur est tiré de l'unité de commande électronique et enfin, le fil de signal de tension va du capteur d'arbre à cames à l'unité de commande électronique.

Un capteur d'arbre à cames à trois fils a un aimant et un matériau en acier tel que le germanium et un transistor. Une fois qu'un objet s'approche très près de ce capteur, son flux magnétique sera modifié ainsi, une tension est générée dans le matériau et est amplifiée à travers le transistor et transmise à l'ECU.

Interface de capteur de position d'arbre à cames avec microcontrôleur (Arduino ou PIC) :

Il existe différents types de capteur d'arbre à cames disponibles comme nous l'avons vu ci-dessus. Chacun vient avec ses propres types de sortie. Lors de l'interfaçage d'un capteur d'arbre à cames avec le microcontrôleur, les points suivants doivent être pris en compte.

1. Comprendre la sortie du capteur :

Déterminez le type de signal produit par votre capteur de position d'arbre à cames. Il peut s'agir d'un signal numérique (ON/OFF), d'une tension analogique ou d'un signal PWM (Pulse Width Modulation). En cas de

• Capteurs à effet Hall :

• • • Le type de sortie est : Numérique
    • Description: Les capteurs à effet Hall détectent les changements dans un champ magnétique. Ils fournissent généralement un signal numérique qui bascule entre les états HIGH et LOW lorsque l'arbre à cames tourne, indiquant la position de l'arbre à cames.

• Capteurs optiques :

• • • Le type de sortie est : Numérique (généralement)
    • Description: Les capteurs optiques utilisent la lumière pour détecter la position de l'arbre à cames. Ils fournissent souvent un signal numérique avec des impulsions qui représentent la position de l'arbre à cames.
• Capteurs magnétiques (capteurs à réluctance variable) :
  • • Le type de sortie: Variable (de type analogique)
    • Description: Les capteurs magnétiques génèrent un signal de tension de type analogique qui varie lorsque l'arbre à cames tourne. L'amplitude du signal change avec la position de l'arbre à cames.

2. Choisissez les broches d'entrée :

Sur le microcontrôleur, sélectionnez les broches numériques ou analogiques que vous utiliserez pour vous connecter au capteur de position d'arbre à cames. Assurez-vous que ces broches sont compatibles avec le signal de sortie du capteur et les niveaux de tension.

1. Câblage : Connectez la sortie du capteur de position d'arbre à cames aux broches d'entrée choisies sur le microcontrôleur. Utilisez des diviseurs de tension ou des convertisseurs de niveau appropriés si nécessaire pour vous assurer que les niveaux de tension du capteur sont compatibles avec le microcontrôleur.

1. Source de courant: Fournir l'alimentation électrique nécessaire au capteur de position d'arbre à cames. Cela peut impliquer de connecter le capteur à une source de tension appropriée (par exemple, 5 V) et de connecter sa masse (GND) à la masse du microcontrôleur.

1. Lisez les données du capteur : Écrivez du code dans le langage de programmation pris en charge par votre microcontrôleur (par exemple, C/C++, Python, etc.) pour lire le signal du capteur. Utilisez les fonctions digitalRead() ou analogRead() selon vos besoins.

6. Traitement des Données : Selon le type de capteur, vous devrez peut-être traiter davantage les données du capteur. Par exemple, si vous utilisez un capteur numérique, vous pouvez directement utiliser son état pour votre            application. Si vous utilisez un capteur analogique, vous devrez peut-être convertir la tension analogique en une valeur significative.

Interface du capteur d'arbre à cames avec le code du microcontrôleur :

#include

const int sensorPin = 2 ; // Remplacer par le numéro de broche réel

int sensorValue = 0 ;

void setup() {

pinMode(sensorPin, INPUT);

Série.begin(9600);

}

boucle vide() {

sensorValue = digitalRead(sensorPin);

Serial.println(sensorValue);

retard(1000); // Délai de 1 seconde

}

Symptômes du capteur de position d'arbre à cames

Lorsque le capteur de piston d'arbre à cames fonctionne mal, un certain nombre de problèmes peuvent survenir. Il y a donc des symptômes d'avertissement qui se produisent avant que ce capteur ne soit complètement tombé en panne et que le moteur de la voiture ne s'arrête.

Assurez-vous que le voyant du moteur est allumé

Le voyant du moteur s'allume si le capteur de position d'arbre à cames cesse de fonctionner. Une fois ce voyant allumé, il faut arrêter le véhicule sans délai. Si vous n'y faites pas attention, cela causera de graves dommages au moteur de la voiture.

Problèmes d'allumage

Une fois qu'un problème avec le capteur commence, le signal qui est transmis au moteur de la voiture ne fonctionne pas non plus. Donc le signal transmis est très faible et il ne laissera pas la voiture démarrer car il n'y aura pas de scintillement du système d'allumage.

L'efficacité énergétique est faible

Si le véhicule ne fournit pas suffisamment de carburant pour le moteur de la voiture, le capteur peut fournir des informations erronées à l'ECM, sinon les injecteurs de carburant pourraient s'ouvrir pendant très longtemps. Cela empêchera donc le moteur de fonctionner très efficacement, provoquera des cognements et des blessures très graves.

Le changement de vitesse est médiocre

Si le capteur de position d'arbre à cames est erroné, les voitures à transmission automatique seront confrontées à des problèmes lors du changement de vitesse de la voiture. Il faut donc éteindre le moteur de votre voiture, rester un peu et redémarrer le moteur. De plus, les données obtenues via l'ECM à partir d'un mauvais capteur évitent au solénoïde de changement de vitesse de fonctionner et de changer de vitesse, ce qui est connu sous le nom de mode Limp et aide à protéger le moteur de la voiture contre les dommages en réduisant la vitesse du moteur.

Calage du moteur

Une fois que le moteur de la voiture cale ou s'arrête pendant la conduite parce qu'il ne fournit pas suffisamment de carburant au moteur par les injecteurs de carburant, le moteur peut caler et la voiture peut être endommagée.

La consommation de carburant est élevée

Un capteur défectueux peut affecter négativement l'économie de carburant, ce qui signifie que le moteur du véhicule consomme plus de carburant. Ce problème est très rare bien que nous ne puissions pas être négligeable et nécessite un remplacement ou une réparation instantanée du capteur.

Mauvaise accélération

Une mauvaise accélération se produit à cause du mauvais capteur de position d'arbre à cames. Une fois que ce capteur cesse de fonctionner, le véhicule n'accélérera pas très vite. Une fois qu'une mauvaise accélération se produit, votre voiture crachote, manque de puissance, ralentit, s'arrête ou même cale.

Ratés du moteur

Le signal du capteur est nécessaire pour faire fonctionner les injecteurs de carburant et les moteurs. Si ce capteur tombe en panne, il peut provoquer des ratés d'allumage du moteur et donner des vibrations lorsqu'il accélère.

Odeur de gaz

Un capteur défectueux peut déverser du carburant non brûlé indirectement dans le système d'échappement d'un véhicule. Ainsi, cela affecte non seulement l'économie de carburant, mais provoque également de la fumée noire et une odeur claire qui est extrêmement dangereuse pour les personnes.

Ralenti brutal

La défaillance du capteur peut provoquer un ralenti brutal du moteur du véhicule. Une fois que le capteur fonctionne mal, cela se produit en raison d'une combustion asynchrone dans le cylindre.

Comment tester un capteur de position d'arbre à cames à l'aide d'un multimètre

Le test du capteur de position d'arbre à cames est très important pour vérifier son bon fonctionnement. Ces capteurs peuvent être affectés par de nombreux dysfonctionnements qui peuvent affecter la panne du capteur ou son fonctionnement inégal. Un diagnostic précis du capteur est donc un test très important. Le test du capteur de position d'arbre à cames est possible à l'aide d'un multimètre ou d'un oscilloscope. Donc, tester un capteur de position d'arbre à cames avec un multimètre est très facile et plus rapide.

Pour tester ce capteur à l'aide d'un multimètre, il est indispensable de mesurer la tension du capteur qui se produit sur son fil de signal. Ici, les données obtenues dépendent principalement du type de capteur et de véhicule. De plus, en fonction du type de capteur, ils ont des broches différentes car un capteur d'arbre à cames de type inductif ou magnétique comprend deux fils alors qu'un capteur de type effet hall comprend trois fils.

Avant de commencer le test du capteur à l'aide d'un multimètre, vous devez mettre la boîte au point mort ou dans un parc, localiser la voiture sur le frein de stationnement et détacher le système de carburant en tirant simplement le cavalier de la pompe à carburant du bloc de fusibles pour éviter le moteur départ.

Test du capteur de position d'arbre à cames à 3 fils

Pour tester les capteurs de position d'arbre à cames à trois fils, vous devez régler le mode volts CC sur le multimètre et séparer le connecteur du capteur.

• Tout d'abord, la sonde de couleur rouge du multimètre doit être connectée au câble d'alimentation et la sonde de couleur noire au moins de la batterie ;
• Après cela, pendant quelques secondes, essayez de démarrer le moteur de la voiture.
• Maintenant, la lecture de tension doit être d'environ 5 volts sur le multimètre.
• Pour observer si le fil négatif du connecteur du capteur est intact et court-circuité, fixez-y la jauge rouge et gardez la noire au-dessus de la borne négative de la batterie.
• Maintenant, il faut redémarrer le moteur de la voiture, la lecture de la tension doit être de 0,1 ou 0,2 V sur l'écran du multimètre.
• Le même processus doit être testé uniquement par le fil de signal, maintenant la tension sur l'écran du multimètre doit changer de 0 à 5 volts si le capteur est bon.
• Maintenant, sans démarrer le moteur de la voiture et uniquement avec le contact mis, mesurez la tension entre les contacts plus et signal, elle doit être au minimum de 90 % de la tension d'alimentation.

Comment remplacer le capteur d'arbre à cames ?

Pour remplacer ce capteur, les étapes suivantes doivent être suivies.

• Dans un premier temps, il faut séparer le câble négatif de la batterie.
• Vous devez placer ce capteur normalement à l'avant, à l'arrière ou sur le dessus du moteur de la voiture et il aura probablement un connecteur à 2 ou 3 fils connecté.
• Une fois que vous l'avez découvert, vous devez alors décharger la languette au-dessus du capteur pour séparer les fils du capteur d'arbre à cames.
• Sans tarder, retirez le boulon de montage qui est relié au capteur d'arbre à cames au moteur de la voiture.
• Retirez le capteur épuisé par une petite torsion.
• Une fois qu'un nouveau capteur est connecté, vous devez appliquer de l'huile moteur sur le joint torique du capteur.
• Installez le nouveau capteur et protégez-le à travers les boulons de montage.
• Connectez à nouveau correctement le connecteur de fil au capteur d'arbre à cames.
• Enfin, reconnectez la borne négative de la batterie.
• Ensuite, faites un essai routier pour savoir si le capteur de position d'arbre à cames fonctionne ou non.

Applications

Le utilise le capteur de position d'arbre à cames inclure les éléments suivants.

• Le capteur d'arbre à cames permet à la commande du moteur de décider de l'emplacement précis de l'entraînement du vilebrequin.
• Ce capteur suit la rotation de l'arbre à cames en se concentrant sur l'ouverture ou la fermeture des soupapes.
• Ce capteur est utilisé dans un moteur de voiture pour mesurer la position et la révolution de l'arbre à cames,
• Ceux-ci sont utilisés dans Moteurs BLDC ou utilisé dans les automobiles.
• Ce capteur est utilisé dans certains moteurs Vauxhall ECOTEC.

Ainsi, ceci est un aperçu du capteur de position d'arbre à cames , son fonctionnement et ses applications. Il s'agit d'un composant électronique utilisé pour recueillir des informations sur la vitesse de rotation et le positionnement de l'arbre à cames. Il transmet les données à l'unité de commande électronique du véhicule afin qu'il règle le calage des systèmes d'allumage et de l'injection de carburant. Il existe de nombreuses raisons à la défaillance du capteur d'arbre à cames, telles que des courts-circuits internes, des dommages mécaniques, une rupture dans la roue codeuse et une interruption de la connexion au CU (unité de commande). Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un capteur de position de vilebrequin?