Basics zur Fehlersuche und Arbeitsweise
Der Nockenwellen-Positionssensor
Grundlagen, Arbeitsweise, Ausfallsymptome, Diagnosemöglichkeiten – und Tipps zur manuellen Fehlersuche.
Je nach Motorkonstruktion kann pro Nockenwelle ein Sensor (rot) verbaut sein. Bilder: Heinen (4), Electude (2)
Der Nockenwellen-Positionssensor, der in manchen technischen Unterlagen auch als CMP (camshaft position sensor) bezeichnet sein kann, übermittelt dem Motorsteuergerät die exakte Stellung der Nockenwelle (NW).
Die Steuereinheit kann somit die Position der (variablen) Nockenwelle erfassen und in Kombination mit dem Signal des Kurbelwellen-Positionssensors den Zündwinkel bei Benzinmotoren oder den Einspritzbeginn bei Dieselmotoren genau vorgeben. Je nach Motorkonstruktion werden dafür auch mehrere Sensorsignale, die der Anzahl der Nockenwellen entsprechen, herangezogen.
Grundlagen des Nockenwellen-Positionssensors
Bezüglich der Art und Weise, wie ein CMP die Nockenwellen-Position erfasst, richtet sich der Blick auf die Drehzahlsensoren. Grundsätzlich unterscheidet man diese nach ihrem Funktionsprinzip in aktive und passive Sensoren. Bei moderneren Fahrzeugen kommen mittlerweile überwiegend aktive Drehzahlgeber, auch als Hallsensoren bezeichnet, zum Einsatz.
Bekanntlich benötigen Hallsensoren eine eigene Spannungsversorgung und verfügen über drei Anschlüsse:
- Plusversorgung
- Masseversorgung
- sowie die Signalleitung.
Die Versorgungsspannung beträgt in der Regel 5 Volt, kann aber je nach Fahrzeug auch 12 Volt betragen.
Obschon die Sensoren den Ist-Zustand durch das Hallprinzip in eine elektrische Signalgröße umwandeln, können sie sich je nach Anwendungsfall in ihrem Aufbau unterscheiden, um beispielsweise eine zusätzliche Drehrichtungserkennung zu ermöglichen. Gemeinsam ist aber allen Varianten, dass sie kontaktlos arbeiten und keinem Verschleiß unterliegen.
Der Aufbau der vorwiegend an den Nockenwellen vorhandenen Hallsensoren sieht wie folgt aus:
Sie setzen sich zusammen aus einem Halbleiter, einem Dauermagneten und einem Hall-IC – bestehend aus kleinen Schaltkreisen und Transistoren. Wirkt auf einen stromdurchflossenen Halbleiter ein Magnetfeld, so entsteht ein Halleffekt und eine damit verbundene Hallspannung.
Über das Hall-IC wird diese dann ermittelt und zu einem für das Motorsteuergerät verwendbaren Rechtecksignal mit einer gleichmäßigen Amplitude umgewandelt. Demzufolge ist das Ausgangssignal des Sensors messtechnisch mit einem Oszilloskop prüfbar.
Die Signalspannung steht in Abhängigkeit zum Magnetfeld und der Versorgungsspannung, da die Stromstärke durch den Halbleiter konstant bleibt. Mit zunehmender Drehzahl ändert sich die Frequenz des auftretenden Signals, nicht aber die Höhe der Signalspannung.
Diese steht in Abhängigkeit zur Versorgungsspannung.
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