Guía Completa Sensor CMP (Sensor de Posición del Árbol de Levas)

Introducción

El sensor CMP (Camshaft Position Sensor) tiene como función principal determinar la posición exacta del árbol de levas y enviar esta información a la ECU (Unidad de Control Electrónico) del vehículo. Esta información, en conjunto con la proporcionada por el sensor CKP (Sensor de Posición del Cigüeñal), permite una sincronización precisa del sistema de encendido y de inyección de combustible, optimizando el rendimiento del motor y reduciendo las emisiones contaminantes.

Funcionamiento

El sensor CMP puede operar mediante dos principios; el efecto Hall y la inducción electromagnética. Está montado generalmente cerca del árbol de levas (Puede ser en la parte central o en cualquiera de sus extremos) o en la tapa de distribución (apuntando hacia la polea del eje), y se encuentra alineado con una rueda dentada o un saliente en el árbol de levas que funciona como rueda fónica.

Cuando el árbol de levas gira, el sensor pasa sobre los dientes o protuberancias de la rueda fónica, generando así variaciones en el flujo magnético del sensor y con esto una variación en la señal; En el efecto Hall con señal digital que varía entre el valor máximo y mínimo (On-Off) cada vez que se se acerca la sección metálica de la rueda al sensor. En el caso del sensor inductivo, la variación es en la amplitud del voltaje, en este caso en señal alterna. La forma y frecuencia de estas señales permiten determinar el momento exacto en que se encuentra cada cilindro, permitiendo a la ECU tomar decisiones respecto al encendido, la inyección y otros sistemas críticos.

Trabaja de forma conjunta con el sensor CKP. Mientras el CKP indica la posición general del cigüeñal (y por ende, la velocidad y posición angular del motor), el CMP proporciona la referencia necesaria para identificar qué cilindro está en compresión y cual en escape. Esta combinación permite una gestión precisa del motor.

Este sensor permite a la ECU identificar en qué momento cada cilindro se encuentra en su carrera de admisión o de compresión, lo que resulta fundamental para el funcionamiento de los sistemas de inyección y encendido secuencial, es decir, ambos se generan en “secuencia de encendido” (1-3-4-2 para la mayoría de los motores de 4 cilindros). Además, permite implementar tecnologías como la distribución variable (VVT), desactivación de cilindros en motores V8 y una detección más exacta de los fallos de encendido, comparando la señal del CMP + CKP con la del KS. 

A medida que la industria automotriz ha evolucionado hacia motores más eficientes y menos contaminantes, el papel del sensor CMP se ha vuelto cada vez más relevante. Sin una señal correcta de este sensor, la ECU no puede garantizar una sincronización precisa, lo que se traduce en una disminución del rendimiento, un aumento del consumo de combustible, emisiones elevadas y, en algunos casos fallos mayor como que el motor se apague en la marcha mínima, dificultad para arrancar o incluso que no arranque.

Algunos sistemas avanzados incluyen más de un sensor por culata, pudiendo tener cuatro sensores CMP en un motor en V con doble eje de levas por cabeza. 

Tipos de sensores CMP

Existen dos tipos de sensores CMP, dependiendo de la tecnología utilizada y del tipo de señal que entregan:

1. Sensor inductivo: Genera una señal de voltaje alterno mediante inducción electromagnética. Utiliza una bobina interna y un imán para generar un voltaje variable cuando un objeto metálico se mueve frente a él. La amplitud de la onda alterna de voltaje generada dependerá de la velocidad de giro del eje de levas; mientras más rápido gira, mayor será el voltaje generado. Generalmente tiene dos cables (señal y tierra), aunque podría tener un tercero, pero este no tiene participación en el funcionamiento y funciona solamente como un supresor de corrientes parásitas que pudiesen afectar la señal generada por el sensor. Cuando lo tiene, este tercer cable es blindado y posee una funda adicional o va envolviendo a los otros dos cables.

2. Sensor de efecto Hall: Este sensor trabaja en base a un efecto electromagnético. ¿La diferencia con el inductivo? Este no posee un imán permanente. En su lugar, un electroimán es el encargado de producir el trabajo, es por este motivo que posee 3 cables; alimentación, masa y señal. Esta última se produce de forma digital cuadrada, dependiendo de la presencia o ausencia de un diente en la rueda fónica. 

Existen dos tipos de señales; Pull Down y Pull Up. La primera se mantiene en voltaje alto cuando el sensor está en reposo, es decir, cuando no se encuentra frente a un diente de la rueda fónica. Al momento de pasar el sensor por una arista de esta rueda la señal “empuja hacia abajo”, pasando al valor mínimo de voltaje. Así mismo, el Pull Up funciona al revés, manteniéndose en el voltaje mínimo en reposo y cambiando al valor máximo al enfrentarse a un diente de la rueda. 

Fallas típicas

Un sensor CMP defectuoso puede generar varios problemas en el funcionamiento del motor, tales como:

• Dificultad para arrancar: Si la ECU no recibe la señal de la posición del eje de levas, no podrá determinar el momento exacto de inyección de combustible ni de encendido, por ende, es muy probable que tenga dificultades al arrancar ya que solo existe la señal del CKP, es decir, la ECU solo sabe cuándo suben y bajan los pistones pares, pero no sabe cuál de los dos va en compresión. Podría también arrancar, pero con dificultades, gracias a la señal del CKP (Sensor de posición del eje cigüeñal) que podría generar las señales base para activar encendido e inyección.

• Fallas en la aceleración: La falta de sincronización entre el cigüeñal y el árbol de levas puede afectar el desempeño del motor debido a que la ECU no podría determinar de manera correcta los adelantos de encendido e inyección, además de generar problemas con otros sistemas como los de distribución variable (VVT-i, VTEC, CVVT, entre otros) o inyecciones adicionales (WaterBoost de Bosch) 

• Marcha mínima irregular: Al igual que en el punto anterior, la inconsistencia de la señal de este sensor puede generar problemas en la regulación de la marcha mínima debido a la ausencia de información hacia la ECU.

• Motor falla en temperatura de trabajo: Otro síntoma muy común es que al momento de tomar temperatura de operación, este sensor aumente demasiado su resistencia interna, al punto de que le sea imposible generar señal hacia la ECU y esto genera fallas al motor estando en marcha. Luego, al enfriarse el motor este vuelve a arrancar sin problemas hasta tomar temperatura, y vuelve a fallar. 

• Código de error en la ECU: Cuando este sensor falla puede activar algunos DTC (Diagnostic Trouble Codes), por ejemplo:

-P0340: Circuito del sensor CMP defectuoso

-P0341: Rango o rendimiento del sensor CMP fuera de especificación

-P0342: Señal baja del circuito del sensor CMP

-P0343: Señal alta del circuito del sensor CMP

-P0344: Intermitencia en el circuito del sensor CMP

Modo de diagnóstico

Para diagnosticar un sensor CMP, se pueden seguir estos pasos:

• Inspección visual: Revisar el estado del conector y los cables en busca de daños, corrosión o presencia de agentes externos como aceite o agua que pudiesen estar interrumpiendo la señal. 

• Prueba de resistencia: Usar un multímetro en la escala de ohmios para medir la resistencia en los sensores inductivos (debe estar dentro del rango especificado por el fabricante, normalmente cerca de 1 kOhm). Para los de efecto Hall, en algunos manuales especifica las medidas de resistencia (Cómo Hyundai/Kia que entregan valores referenciales de 3.5 MOhm) pero para la mayoría aplica la medición de voltaje en funcionamiento.

• Prueba de voltaje: Para sensores de efecto Hall, medir el voltaje de alimentación (usualmente 5V o 12V) y la señal de salida con un osciloscopio o multímetro en modo voltaje de corriente continua. Ambos valores se deben comprobar con el vehículo en contacto (IG ON), la alimentación debe mantenerse constante mientras esté encendida la electrónica, en cambio la señal debe variar al momento de girar el motor (de manera manual o con el arranque), pero siempre generando señal digital (cuadrada).

• Osciloscopio: La mejor forma de evaluar el sensor es usar un osciloscopio para ver la forma de onda generada mientras el motor gira, en el caso del sensor inductivo los voltajes pueden ir de los 2 Volts hasta los 30, e incluso más. Siempre teniendo en consideración que a mayor velocidad del motor (Más RPM´s) el voltaje debe subir. En el caso del de Efecto Hall, comprobar que la señal cuadrada llegue a los peacks de voltaje (Valor mínimo muy cercano a 0 Volts. Valor máximo cercano a 5 ó 12 Volts) 

Conclusión

El sensor CMP es un componente vital para el funcionamiento eficiente de los motores modernos. Su información es clave para la sincronización de la inyección y el encendido, especialmente en motores con inyección secuencial y distribución variable. El conocimiento detallado de su funcionamiento, tipos, síntomas de falla y diagnóstico es fundamental para cualquier técnico automotriz.

Una correcta interpretación de las señales del sensor CMP, junto con un buen mantenimiento y diagnóstico oportuno, permite prevenir fallos costosos, reducir emisiones y mantener el rendimiento óptimo del motor. En un entorno automotriz cada vez más electrónico, dominar el comportamiento y diagnóstico del sensor CMP es una herramienta indispensable para el mecánico profesional.

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