چگونه حسگرهای موقعیت محور فنار عملکرد زمان‌بندی موتور را بهبود می‌دهد

عملکرد اصلی حسگرهای موقعیت درخت مرکزی

چگونه میدان‌های مغناطیسی و چرخ‌های تحریکی سیگنال‌ها را تولید می‌کنند

سنسورهای موقعیت میل گردان عمدتاً از طریق میدان‌های مغناطیسی و چرخ‌های کوچک شروع‌کننده (تریگر) که به خود میل گردان متصل هستند، کار می‌کنند. این چرخ‌های تریگر در واقع نقاط خاصی را مشخص می‌کنند تا سنسورهای مغناطیسی بتوانند دقیقاً موقعیت میل گردان را در هر لحظه تشخیص دهند. وقتی چرخ تریگر می‌چرخد، میدان مغناطیسی اطراف آن تغییر می‌کند و یک سیگنال ولتاژ ایجاد می‌شود که توسط سنسور دریافت می‌گردد. چرا این موضوع اهمیت دارد؟ این سیگنال مستقیماً به واحد کنترل موتور یا به اختصار ECU فرستاده می‌شود. سپس ECU از این اطلاعات برای تنظیم صحیح زمان‌بندی جرقه زدن شمع‌ها و مقدار سوختی که به سیلندرها تزریق می‌شود، استفاده می‌کند. اگر این سیگنال به درستی تولید نشود، تمام زمان‌بندی‌ها به هم می‌خورد و این موضوع نه تنها باعث کاهش یکنواختی کارکرد موتور، بلکه بر روی توان کلی موتور و مصرف سوخت نیز تأثیر منفی می‌گذارد.

طراحی حسگرهای اثر هال مقابل حسگرهای القایی

امروزه برای تشخیص میدان مغناطیسی در خودروها، حسگرهای اثر هال هنوز گزینه‌ی اصلی محسوب می‌شوند زیرا به‌صورت قابل اعتمادی بدون نیاز به تماس فیزیکی با هر چیزی که در اطراف آنها حرکت می‌کند، کار می‌کنند. اما حسگرهای القایی روش کاملاً متفاوتی را در پیش می‌گیرند، هرچند که آنها به القای الکترومغناطیسی متکی هستند تا جریان الکتریکی را هنگام عبور اجسام فلزی در نزدیکی خود ایجاد کنند. هر نوع از این حسگرها چیز خاصی به همراه دارد. حسگرهای هال حساسیت بسیار بالا و دقت برجسته‌ای ارائه می‌دهند اما قیمت بالاتری نیز دارند. اغلب مکانیک‌ها به شما می‌گویند که حسگرهای القایی در محیط‌های سخت‌تر مقاوم‌تر هستند و عموماً هنگام نصب هزینه‌ی کمتری دارند. انتخاب یکی نسبت به دیگری واقعاً در نحوه‌ی عملکرد موتورها و همچنین دقت سیگنال‌های حیاتی در طول عملیات تأثیر می‌گذارد.

بهینه‌سازی زمان‌بندی موتور از طریق داده‌های حسگر

همگام‌سازی دقت اسپارک احتراق

در صورتی که بخواهیم از ضربه‌های موتور یا اشتعال‌های تصادفی که عملکرد را تحت تأثیر قرار می‌دهند، جلوگیری کنیم، تنظیم صحیح زمان جرقه‌زنی در شمع‌ها بسیار مهم است. حس‌گرهای موقعیت میل‌لنگ بیشتر این کار را انجام می‌دهند، به‌ویژه مدل‌های خاص اثر هال، که اطلاعات دقیقی از موقعیت میل‌لنگ در هر لحظه به ECU می‌دهند. داشتن این اطلاعات به تنظیم زمان جرقه کمک می‌کند تا موتور در تمام چرخه کاری به‌خوبی کار کند. وقتی مکانیک‌ها اطلاعات اضافه‌ای مثل دمای محیط و فشار جو را هم در محاسبات وارد کنند، نتایج بهتری از محاسبات خود می‌گیرند. تمام این عوامل با هم کار می‌کنند تا جرقه درست در زمان احتراق اتفاق بیفتد، که این امر به معنای افزایش قدرت موتور بدون هدر رفتن سوخت است. امروزه بیشتر تعمیرگاه‌ها همگام‌سازی صحیح را یک روش استاندارد به‌جای یک گزینه اختیاری می‌دانند.

تنظیمات زمان سوزاندن سوخت

تنظیم صحیح زمان تزریق سوخت از اهمیت بالایی برخوردار است، اگر بخواهیم موتورها به‌صورت کارآمد کار کنند و انتشار گازهای مضر را کاهش دهند. این سنسورهای موقعیت میل‌لنگر در واقع به موتور می‌گویند که درون آن چه اتفاقی می‌افتد و اطلاعات لازم برای کنترل زمان تزریق سوخت در سرعت‌های مختلف و تحت بارهای متنوع را فراهم می‌کنند. بیشتر موتورهای مدرن دارای سیستم‌های سوخت تطبیقی (adaptive fuel systems) هستند. کامپیوتر ماشین (ECU) نحوه عملکرد خود را از نظر مدت زمان و زمان تزریق سوخت به سیلندرها تغییر می‌دهد و این کار را بر اساس خوانش‌های دریافتی از سنسورها انجام می‌دهد. این نوع تنظیمات در زمان واقعی به صرفه‌جویی در مصرف سوخت کمک می‌کند و سطح آلودگی را پایین نگه می‌دارد تا خودرو بتواند استانداردهای انتشار گازها را پاس کند. علاوه بر این، موتورها به‌طور کلی بهتر کار می‌کنند. وقتی یک موتور بتواند به سرعت به شرایط تغییر کرده جاده پاسخ دهد، چه در ترافیک شهری و چه در سفرهای بزرگراهی، روان‌تر کار می‌کند و عمر بیشتری نیز دارد.

نشانه‌های خرابی حسگر درهم‌چرخ

اشتعال نامنظم و دورهای نامنظم

هنگامی که سنسور موقعیت شفت چرخ دنده شروع به خراب شدن می‌کند، کارکرد موتور را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد، عمدتاً به دلیل آن اشکالات ناشی از شمع‌زنی نادرست که در آن برخی سیلندرها به درستی آتش نمی‌گیرند. آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد ساده است: سنسور اطلاعاتی را درباره موقعیت شفت چرخ دنده در هر لحظه به کامپیوتر ماشین ارسال می‌کند. بدون دریافت داده‌های دقیق از این قطعه، زمان‌بندی کارها کاملاً به هم می‌ریزد. رانندگان این خودروها معمولاً متوجه اتفاقات عجیبی می‌شوند، مانند تغییرات ناگهانی و غیرقابل پیش‌بینی در کارکرد سرعت‌سنج. گاهی اوقات با مشکل در شروع حرکت از یک توقف مواجه می‌شوند و یا بدتر از آن، شاهد خاموش شدن ناگهانی خودرو در حال حرکت در بزرگراه هستند. بسیاری از رانندگان گزارش داده‌اند که در صبح روزهای سرد با مشکل در راه‌اندازی خودرو مواجه شده‌اند که این نیز نشانه دیگری از مشکل در سنسور است. انجام معاینات منظم در سرویسگاه تنها یک پیشنهاد خوب نیست، بلکه گامی لازم برای شناسایی این مشکلات قبل از تبدیل شدن به سردرگمی‌های بزرگتر است.

تشخیص مقابل شکستگی سنسور میزان جریان هوا

درک تفاوت بین یک سنسور موقعیت بد شافت کرانک و مشکل دستگاه اندازه‌گیری هوای ورودی وقتی که سعی می‌کنید بفهمید چه اشکالی در موتور وجود دارد، بسیار مهم است. هر دو این مشکلات می‌توانند علائم مشابهی مانند کار کردن ناپایدار یا عملکرد ضعیف موتور را ایجاد کنند، اما دلایل اصلی آنها کاملاً متفاوت است. یکی از آنها با خوانش‌های اشتباه در مورد مقدار هوای ورودی به موتور سروکار دارد، در حالی که دیگری اطلاعات نادرستی درباره موقعیت واقعی شافت کرانک ارائه می‌دهد. مکانیک‌ها اغلب به اسکنرهای OBD-II خود متکی هستند تا بدون حدس زدن بتوانند بفهمند کدام قطعه دچور مشکل شده است. وقتی شخصی به درستی تشخیص دهد، تعویض سنسور معیوب معمولاً موتور را دوباره به حالت عادی بازمی‌گرداند و کارایی خودرو بهتر می‌شود. حل کردن صحیح این مشکلات در بلندمدت باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌شود و همچنین تعداد بازدیدهای مجدد به جهت تعمیرات ناموفق را کاهش می‌دهد.

نوآوری‌ها در حسگرهای با عملکرد بالا

مواد مغناطیس‌برق برای استحکام

آخرین دستاوردهای به‌دست‌آمده در زمینه مواد مگنتوالکتریک باعث شده‌اند که سنسورهای موقعیت شافت چرخ‌دنده (کرنشافت) طول عمر بیشتری داشته باشند و دقیق‌تر از هر زمان دیگری کار کنند. آنچه این مواد جدید را متمایز می‌کند، توانایی آنها در تحمل نوسانات دمایی بزرگ و سایش فیزیکی بدون فروپاشی است، که امری بسیار مهم در موتورهایی است که در محدوده عملکرد خود به حداکثر توان می‌رسند. زمانی که سنسورها مدت‌ها بیشتری کار کنند، مکانیک‌ها نیازی به تعویض آنها به اندازه قبل نخواهند داشت و این موضوع باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه شده و موتورها را بدون وقفه نگه می‌دارد. محققان در حال حاضر در حال بررسی نسخه‌های نانوساختار این مواد هستند که ممکن است در مواجهه با شرایط سخت‌تر عملکرد بهتری داشته باشند. صنعت خودرو به دقت به این پیشرفت‌ها نظاره می‌کند، چرا که سنسورهای کرنشافت قابل‌اعتماد به معنای خرابی‌های کمتر و مشتریان خوشحال‌تر است، به‌ویژه در خودروهایی که برای محیط‌های سخت‌تر طراحی شده‌اند.

تنظیمات حسگر دوگانه برای اطمینان گیری

وقتی دو سنسور را نصب می‌کنیم به جای یک سنسور، پشتیبانی ایجاد می‌شود در صورتی که چیزی در یکی از قطعات اشتباه پیش رود. اگر یکی از سنسورها در حین کار خراب شود، سنسور دوم مانع از متوقف شدن کل سیستم می‌شود. این نوع سیستم ایمنی بسیار مهم است به خصوص برای موتورها، که توقف ناگهانی می‌تواند مشکلات جدی ایجاد کند. واحد کنترل موتور در این حالت اطلاعات گزارش شده توسط هر سنسور را با داده‌های سنسور دیگر مقایسه می‌کند، که این امر به تشخیص به موقع مشکلات کمک می‌کند قبل از اینکه به مشکلات بزرگ‌تری تبدیل شوند. این روش دو سنسوری اغلب توسط اتومبیل‌های اسپرت و ماشین‌های مسابقه‌ای استفاده می‌شود، زیرا موتورهای این خودروها همواره تحت فشار کار می‌کنند. این خودروها به عملکرد قابل اعتمادی نیاز دارند، حتی در شرایط سخت، بنابراین داشتن سیستم‌های پشتیبان منطقی است و اطمینان حاصل می‌کند که همه چیز به خوبی کار می‌کند حتی زمانی که شرایط دشوار است.

نکات نگهداری برای دقت بلندمدت

تمیز کردن تجمع ذرات مغناطیسی

برای حفظ دقت سنسورهای موقعیت شافت چرخ دنده، نیاز به تعمیر و نگهداری منظم است. از آنجایی که این سنسورها روز tras روز کار خود را انجام می‌دهند، ذرات مغناطیسی به تدریج روی آنها جمع می‌شوند و سبب اختلال در تولید سیگنال‌های آنها می‌گردد. یک تمیزکاری خوب می‌تواند عملکرد سنسورها را بهبود بخشد و طول عمر آنها را افزایش دهد، چرا که گرد و غبار و آلودگی مانع از کارکرد صحیح آنها می‌شوند. هنگام تمیز کردن این قطعات، مکانیک‌ها باید مراقب باشند تا هیچ قسمتی را نخراشند و تمام رسوبات را به خوبی پاک کنند. استفاده از شوینده مناسب و همچنین تکنیک‌های ملایم مانند مالش با برس، بدون اینکه به قطعات حساس آسیبی وارد شود، بهترین نتیجه را می‌دهد. اغلب تکنسین‌های با تجربه، بررسی این سنسورها را به عنوان بخشی از تعمیرات دوره‌ای موتور در نظر می‌گیرند، چرا که سنسورهای درست‌کار، عملکرد بهتری از مجموعه سیستم موتور فراهم می‌کنند. غفلت از این مرحله ساده می‌تواند در آینده مشکلات بزرگتری را به همراه داشته باشد، زیرا خوانش‌های نادرست شروع به تأثیرگذاری بر سایر بخش‌های سیستم می‌کنند.

آزمایش سازگاری سیگنال با استفاده از اسکوپ‌های نوسان

بررسی سالم بودن سیگنال همچنان امری بسیار مهم است تا سنسور موقعیت شفت چرخ‌دنده‌ای اطلاعات صحیحی را به واحد کنترل موتور یا همان ECU که اغلب به آن ای‌سی‌یو می‌گویند، ارسال کند. وقتی تکنسین‌ها اسیلوسکوپ را وصل می‌کنند، تصویر واضحی از نحوه عملکرد این سنسورها به دست می‌آورند و می‌توانند مشکلات احتمالی را خیلی قبل از بروز مشکل اصلی شناسایی کنند. انجام تست سیگنال به عنوان بخشی از تعمیرات روتین، به تکنسین‌ها کمک می‌کند تا مشکلات کوچکی که ممکن است در آینده سبب سردرد‌های بزرگ شوند را به موقع تشخیص دهند. اکثر کارگاه‌ها اکنون انجام تشخیص‌های منظم را در دستور کار تعمیرات خود قرار داده‌اند، چون موتورهای سالم‌تر در کل بهتر کار می‌کنند. این آزمون‌ها باعث بهتر کار کردن سیستم‌ها می‌شوند و همچنین طول عمر قطعات گران‌قیمت را افزایش داده و در نهایت هزینه‌های زیادی را برای کارگاه‌ها و مالکین خودرو صرفه‌جویی می‌کنند.