Reluctor

Ein Reluctor ist ein ferromagnetischer Zahnring oder Zahnrad, das auf einer Welle rotiert und an einem ortsfesten Magnetsensor vorbeifährt. Wenn die Zähne den Sensor passieren, verändern sie den Magnetfluss in der Sensulespule und erzeugen ein variables Spannungssignal, das eine Motorsteuerung erkennen und messen kann. Dieses Signaltiming ermöglicht es dem Motor, die exakte Drehzahl und Position der Kurbelwelle oder Nockenwelle zu kennen, was für Zündzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzung und andere kritische Funktionen unerlässlich ist.

Die meisten Reluctoren sind Stahlringe aus Baustahl, die auf eine Kurbelwelle oder Nockenwelle gepresst oder gekielt sind und Zähne haben, die typischerweise 2 bis 3 Millimeter breit und in gleichen Abständen um den Umfang verteilt sind. Typische Zahnzahlen liegen bei 58 bis 60 auf einem Kurbelwellen-Reluctor (wobei ein oder zwei Zähne bewusst fehlen, um eine Zeitsignalreferenz zu schaffen), oder 4 Zähne auf einem Nockenwellen-Reluctor. Der Sensor selbst ist eine ortsfeste Spulen- und Magnetanordnung, die wenige Millimeter vom rotierenden Zahnrad entfernt positioniert ist; wenn jeder Zahn sich nähert und vorbeifährt, moduliert die sich ändernde Lücke das Magnetfeld und erzeugt einen Spannungsimpuls in der Spule.

Reluctor-Systeme werden in Automobil- und Kleinmotoranwendungen bevorzugt, weil sie keine externe Stromversorgung benötigen, mechanisch einfach sind und über einen breiten Temperaturbereich zuverlässig funktionieren. Sie sind günstiger in der Herstellung als optische Encoder und weniger anfällig für Verschmutzung als Hall-Effekt-Sensoren in rauen Motorraumbedingungen. Reluctor-Sensoren können jedoch beeinträchtigt werden, wenn der Luftspalt zwischen Sensor und Reluctor durch Verschleiß oder Verschmutzung zu groß wird oder wenn die Reluctor-Zähne durch Schlag oder Korrosion beschädigt werden.

Der Name leitet sich vom Prinzip der magnetischen Reluktanz ab, dem Widerstand gegen den Magnetfluss durch ein Material. Wenn sich ein ferromagnetischer Zahn dem Sensorspulenkern nähert, sinkt die Reluktanz und der Fluss nimmt zu; wenn sich eine Lücke nähert, steigt die Reluktanz und der Fluss nimmt ab. Diese Oszillation der Reluktanz erzeugt das wechselnde Signal. Frühe Versionen wurden in den 1960er und 1970er Jahren für mechanische Motorzeitsysteme entwickelt; moderne Systeme nutzen das Reluctor-Signal als primäre Eingabe für computergesteuerte Motorenmanagement.

Reluctoren arbeiten Hand in Hand mit Reluctanz-Sensoren (auch variable Reluctanz-Aufnehmer oder Induktionssensoren genannt) und bilden eine passive Drehzahl- und Positionsrückmeldeschleife. Sie befinden sich auf Kurbelwellen zur Bereitstellung des Kurbelpositionssignals (CPS) und auf Nockenwellen zur Bereitstellung des Nockenpositionssignals (CPS), wobei letzteres immer seltener wird, da Motoren mit doppelter Nockenwelle sich stärker auf variable Ventilhubsteller verlassen. Techniker müssen beim Diagnostizieren von Leerlaufstörungen, Zündaussetzer oder Startstörungen immer die Reluctor-Luftspaltweite prüfen, da ein Spalt über 0,050 Zoll zuverlässige Signalerzeugung verhindern kann.