Hall-Effekt-basierte Sensoren für die Kurbelwelle (Crankshaft) und die Nockenwelle (Camshaft) spielen eine wichtige Rolle in modernen Motorsteuerungssystemen. Sie arbeiten berührungslos und präzise, um die Position und Drehgeschwindigkeit dieser Komponenten zu bestimmen. Bei entsprechendem Schaltungsdesign erreichen diese Sensoren auch eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit, was verständlicherweise in Bezug auf die Anwendung sehr wichtig ist.
Funktionsweise:
- Grundprinzip des Hall-Effekts: RHEINTACHO Sensoren für diese Anwendungen basieren auf dem Hall-Effekt, bei dem eine Hall-Spannung erzeugt wird, wenn ein stromdurchflossener Leiter einem magnetischen Feld ausgesetzt wird. Diese Spannung wird genutzt, um Veränderungen im Magnetfeld zu erfassen.
- Aufbau des Sensors: Hall-Effekt-Sensoren bestehen aus einem Hall-Element und einem Magneten. Die Kurbel- oder Nockenwelle ist mit einer Zahnrad-ähnlichen Struktur oder Markierungen ausgestattet, die magnetische Eigenschaften besitzen oder ein Magnetfeld beeinflussen können.
- Signalwandlung: Während sich die Kurbel- oder Nockenwelle dreht, bewegen sich die Zähne eines Sensortargets am sensitiven Bereich des Sensors vorbei und ändern das Magnetfeld. Das Hall-Element erfasst diese Änderungen und wandelt sie in elektrische Signale um. Jedes Signal entspricht der Passage eines Zahns oder einer Markierung und repräsentiert eine spezifische Position oder Geschwindigkeit.
- Positions- und Drehzahlerfassung: Die von den Sensoren erzeugten elektrischen Signale werden an das Motorsteuergerät (ECU) weitergeleitet. Hier werden die Daten analysiert, um die genaue Position und Drehgeschwindigkeit der Kurbel- oder Nockenwelle zu berechnen. Dadurch kann die ECU den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzung und andere motorische Prozesse präzise steuern.
- Synchronisierung von Kurbel- und Nockenwelle: Der Sensor der Nockenwelle wird oft verwendet, um die relative Position zur Kurbelwelle zu ermitteln. Diese Synchronisierung ist entscheidend für die korrekte Steuerung von Ventilöffnungs- und Schließzeiten.
Sie wird erreicht, indem das Target z.B. an einer Position eine absichtliche Unregelmäßigkeit aufweist. Üblicherweise anstelle eines Zahns eine zweite Lücke. Das speziell ausgelegte Sensorelement erkennt diese Abweichung und ermöglicht damit eine Positionsermittlung.