Quel est le rôle du capteur de vilebrequin du véhicule ?
Le capteur de vilebrequin (également appelé capteur de régime moteur) est un capteur essentiel du système de gestion électronique du moteur. Il sert principalement à détecter la position du vilebrequin, le point mort haut du piston et le régime moteur, et transmet des signaux au calculateur pour la gestion de l'allumage et de l'injection de carburant. Ce capteur est généralement installé à l'avant du vilebrequin, à l'avant de l'arbre à cames, sur le volant moteur ou sur le distributeur. Il doit fonctionner de concert avec le capteur de position d'arbre à cames.
Selon son principe de fonctionnement, on distingue trois types de capteurs : à impulsions magnétiques, à effet Hall et photoélectriques. Le capteur à impulsions magnétiques génère un signal sinusoïdal en induisant une variation de champ magnétique grâce à un disque de signal. Le capteur à effet Hall produit un signal carré à l'aide d'une lame de déclenchement. Le capteur photoélectrique génère une tension impulsionnelle par transmission de lumière. Le capteur à effet Hall nécessite une alimentation externe de 5 V, tandis que le capteur photoélectrique est sensible à la dégradation de la précision du signal due à la contamination par l'huile. Les pannes courantes incluent les interférences dues au vieillissement du câblage et les difficultés de démarrage liées à un capteur encrassé. Des anomalies peuvent déclencher le voyant moteur et entraîner une perte de puissance ou une impossibilité de démarrage. L'évolution technologique actuelle privilégie la détection numérique aux signaux analogiques.
Principe de détection du capteur de position de vilebrequin à impulsion magnétique
Capteur de position de vilebrequin à impulsion magnétique de Nissan Company
Ce capteur de position de vilebrequin est installé derrière la poulie, à l'extrémité avant du vilebrequin. À l'extrémité arrière de la poulie se trouve un disque circulaire fin à denture fine (appelé disque de signal), monté sur le vilebrequin avec la poulie et tournant avec ce dernier. Sur le bord extérieur du disque de signal, une dent est présente tous les 4° de circonférence. On compte 90 dents au total, réparties en 3 saillies tous les 120°. Le boîtier du capteur, installé sur le bord du disque de signal, est un générateur de signal qui produit un signal électrique. Ce générateur comporte 3 têtes magnétiques enroulées autour de l'aimant permanent de la bobine d'induction. La tête magnétique ② génère un signal de 120°, tandis que les têtes magnétiques ① et ③ génèrent conjointement un signal d'angle de vilebrequin de 1°. La tête magnétique ② est orientée vers la saillie à 120° du disque de signal, tandis que les têtes magnétiques ① et ③ sont orientées vers la couronne dentée du disque de signal, avec un déphasage dû à l'angle de positionnement du vilebrequin. Le générateur de signal intègre des circuits d'amplification et de mise en forme du signal, ainsi qu'un connecteur externe à quatre broches : la broche 1 correspond à la sortie du signal à 120°, la broche 2 à l'alimentation du circuit d'amplification et de mise en forme, la broche 3 à la sortie du signal à 1° et la broche 4 à la masse. Le signal généré par le capteur de position du vilebrequin est transmis à l'ECU via ce connecteur.
Lorsque le moteur tourne, les dents et les protubérances du disque de signal modifient le champ magnétique traversant la bobine d'induction, générant ainsi une force électromotrice alternative. Après filtrage et mise en forme, cette force est convertie en un signal pulsé. À chaque tour de moteur, la tête magnétique ② génère trois signaux pulsés de 120°, tandis que les têtes magnétiques ① et ③ génèrent chacune 90 signaux pulsés (alternés). Les têtes magnétiques ① et ③ étant installées à un intervalle de 3° par rapport à l'angle de vilebrequin et générant chacune un signal pulsé tous les 4°, le déphasage entre les signaux pulsés qu'elles génèrent est exactement de 90°. Ces deux signaux pulsés sont envoyés au circuit d'amplification et de mise en forme pour être synthétisés, générant ainsi un signal correspondant à un angle de vilebrequin de 1°.
La tête magnétique ② qui génère le signal de 120° est installée à 70° avant le point mort haut, son signal peut donc également être appelé signal de 70° avant le point mort haut, c'est-à-dire que, pendant le fonctionnement du moteur, la tête magnétique ② génère un signal d'impulsion au point mort haut de chaque cylindre.
Capteur de position de vilebrequin à impulsion magnétique de Toyota Company
Le système TCCS de Toyota intègre un capteur de position de vilebrequin à impulsion magnétique dans le distributeur. Ce capteur est composé de deux parties : la partie supérieure génère un signal G, et la partie inférieure un signal Ne. Ces deux parties utilisent un rotor denté en rotation pour induire une variation de flux magnétique dans la bobine d'induction du générateur de signaux. Il en résulte une force électromotrice induite alternative dans la bobine, qui est ensuite amplifiée et transmise au calculateur.
Le signal Ne sert à détecter l'angle du vilebrequin et le régime moteur ; il correspond au signal 1° du capteur de position de vilebrequin à impulsions magnétiques de Nissan. Ce signal est généré par un rotor (rotor de calage N0.2) fixé dans la partie inférieure et comportant 24 dents régulièrement espacées, ainsi que par une bobine de détection adjacente.
Lorsque le rotor tourne, l'entrefer entre les dents et la bride (tête magnétique) de la bobine de détection varie, ce qui modifie le champ magnétique traversant cette bobine et induit une force électromotrice. Le passage des dents devant la tête magnétique provoque une variation du flux magnétique, de sorte que chaque dent génère un signal de tension alternative complet dans la bobine de détection. Le rotor de calage N0.2 possède 24 dents ; ainsi, lorsqu'il effectue une rotation complète (soit 720° pour le vilebrequin), la bobine de détection génère 24 signaux de tension alternative. Une impulsion du signal Ne correspond à une rotation de 30° du vilebrequin (720° ÷ 24 = 30°). Une détection angulaire plus précise est obtenue en divisant la rotation de 30° par le calculateur en 30 parties égales, générant ainsi un signal de rotation du vilebrequin de 1°. De même, le régime moteur est mesuré par le calculateur en fonction de l'intervalle de temps entre deux impulsions du signal Ne (rotation du vilebrequin de 60°). Le signal G sert à identifier les cylindres et à détecter le point mort haut du piston, ce qui correspond au signal de 120° du capteur de position de vilebrequin à impulsion magnétique de Nissan. Le signal G est généré par un rotor à bride (rotor de distribution n° 1) situé au-dessus du générateur Ne et de ses deux bobines de détection symétriques (bobines de détection G1 et G2). Le principe de génération du signal est identique à celui du signal Ne. Le signal G sert également de signal de référence pour le calcul de l'angle du vilebrequin.
Les signaux G1 et G2 détectent respectivement le point mort haut du 6e cylindre et du 1er cylindre. Du fait de la position du générateur de signaux G1 et G2, lors de leur génération, le piston ne se trouve pas exactement au point mort haut (avant le point mort haut), mais à 10° avant celui-ci.
Détection du capteur de position du vilebrequin à impulsion magnétique
Prenons comme exemple le capteur de position du vilebrequin à impulsion magnétique utilisé dans le système de commande électronique du moteur 2JZ-GE de la berline Crown 3.0 pour illustrer sa méthode de détection.
Contrôle de la résistance du capteur de position du vilebrequin
Coupez le contact, débranchez le connecteur du capteur de position du vilebrequin et mesurez la résistance entre les bornes du capteur à l'aide d'un multimètre réglé sur la fonction ohmmètre (tableau 1). Si la résistance mesurée est hors plage, le capteur de position du vilebrequin doit être remplacé.
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