Ուղեղի սենսորների տեսակներ

Կրանկշաֆտի սենսորի դերը շարժիչի կառավարման համակարգերում

Կրանկշաֆտի դիրքի սենսորի գործառույթն ու նշանակությունը ժամանակակից բռնկման համակարգերում

Կրանկշաֆտի դիրքի սենսորը, որն հաճախ կրճատ անվանում են CPS, շարժիչների աշխատանքում շատ կարևոր դեր է խաղում: Այն հետևում է կրանկշաֆտի պտտման արագությանը և ճշգրիտ դիրքին ցանկացած պահի: Այս սենսորից ստացված տեղեկությունները օգնում են մեքենայի համակարգչին որոշելու՝ երբ առաջացնել իսկր, որքան վառելիք ներարկել և ինչպես կառավարել արտանետվող գազերը: Փոքր խափանումները CPS-ի ցուցմունքներում կարող են հանգեցնել շարժիչի անկանոն աշխատանքի կամ նրան, որ մեքենան ավելի շատ վառելիք ծախսի, իսկ վառելիքի տնտեսականությունը իջնի մինչև 15 տոկոս՝ ըստ նախորդ տարվա որոշ ուսումնասիրությունների: Այն, ինչ շատերը չեն հասկանում, այն է, որ այս սենսորները ավելի շատ են անում, քան պարզապես ապահովում են աշխատանքի հարթությունը: Իրականում նրանք հնարավորություն են տալիս օգտագործել այնպիսի հնարավորություններ, ինչպիսիք են անօգտագործվող սիլինդրների անջատումը և տուրբո ճնշման անընդհատ կարգավորումը: Դրա համար էլ այսօրվա ժամանակակից մեքենաները առանց դրանց չեն կարող ճիշտ աշխատել:

Ինչպես է բուրգի վերջավորության զննական սենսորը համատեղեցնում վառելիքի ներարկումը և իսկրի ժամանակացույցը

Բուրգի դիրքը հետևելով՝ հաշվի առնելով փոխադրողի շարժումը, ԿՊՍ-ն թույլ է տալիս ԷԿԲ-ին ճշգրիտ ժամանակացույց կազմել վառելիքի ներարկման և իսկրի իրադարձությունների համար.

• Ներարկիչները ակտիվացվում են մի քանի միլիվայրկյան առաջ ներածման փականի բացմանից
• Լցակալները այրում են սեղմման շարժի օպտիմալ կետում
  Այս համատեղեցումը կանխում է դետոնացիան և առավելագույնի հասցնում է հզորությունը։ Փուլային հաջորդական ներարկման համակարգերում ԿՊՍ-ի ճշգրտությունը հատկապես կարևոր է՝ 2°-ի չափով ժամանակացույցի սխալները կարող են ավելացնել հիդրոկարբոնների արտանետումները 22%-ով (SAE 2023):

Սենսորի անսարքության ազդեցությունը շարժիչի աշխատանքի և ախտորոշման վրա

Երբ պտուտակաձև վերադիրի դիրքի սենսորը վնասվում է, ավտոմեքենաները սովորաբար ցույց են տալիս այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են դժվար սկսվելը, անհավասար անհանգիստ աշխատանքը կամ նույնիսկ ամբողջովին դադարելը ընթացքի ընթացքում: Շատ մեխանիկներ խորհուրդ են տալիս դիմել DTC կոդ P0335-ին, երբ խնդիր կա սենսորի հետ, սակայն մի մոռացեք նաև սարքավորման խնդիրների մասին: Անցյալ տարվա որոշ արդյունաբերական տվյալների համաձայն՝ հինգից մեկ դեպքում խնդիրը իրականում կապված է սարքավորման հետ, այլ ոչ թե վատ սենսորի հետ: Ժամանակակից մեքենաների համակարգիչները սովորաբար անցնում են հիմնական ժամանակացույցի կարգին, երբ կորցնում են սիգնալը CPS-ից, և սա կարող է լուրջ հարված հասցնել շարժիչի աշխատանքի որակին, երբեմն կրճատելով արդյունավետությունը գրեթե կեսով: Ուստի փորձառու տեխնիկները խորհուրդ են տալիս սենսորները փոխարինել նրանց ամբողջովին ձախողվելուց առաջ, հատկապես մոտ 100 հազար մղոնի սահմանին: Սա երկար ժամանակ ավելի քիչ գումար է կորցնում, քանի որ կանխում է ավելի թանկ պահեստամասերի վերանորոգումը՝ ներառյալ այն թանկարժեք կատալիտիկ միավորներն ու թթվածնի սենսորները, որոնք հակ tendency են վնասվելու, երբ շարժիչը ճիշտ չի աշխատում:

Գլխամասի դիրքի սենսորների հիմնական տեսակները՝ ըստ գործողության սկզբունքի

Մագնիսական ինդուկտիվ (փոփոխական ռելուկտանտություն) սենսորներ և էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի գործողություն

Մագնիսական ինդուկտիվ սենսորները աշխատում են՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքները՝ հայտնաբերելու, թե երբ գլխամասը շարժվում է: Երբ ատամնանիվը պտտվում է սենսորի կոճի և մագնիսի համակարգի մոտ, փոփոխվող մագնիսական դաշտը ստեղծում է AC լարում, որը փոփոխվում է՝ կախված շարժիչի աշխատանքի արագությունից: Այս սենսորների լավ կողմն այն է, որ դրանք արտաքին սնուցման աղբյուրի կարիք չունեն, ինչը խնայում է գումար ավելի պարզ շարժիչների համար, որտեղ բյուջեն ամենակարևորն է: Սակայն կա մի թերություն. մոտ 100 պտույտ/րոպե-ից ցածր արագությունների դեպքում սիգնալը շատ թույլ է դառնում և անվստահելի, ուստի դրանք չեն համապատասխանում այն դեպքերին, երբ անհրաժեշտ են ճշգրիտ չափումներ շատ ցածր արագությունների դեպքում:

Անալոգային գլխամասի սենսորներ և AC ելքային սիգնալի վարք

Հին դպրոցի անալոգային շարժիչի լիսեռի սենսորները ստեղծում են այդ դասական սինուսոիդալ ալիքային AC ազդանշանները, որոնք փոխվում են՝ կախված շարժիչի պտտման արագությունից: Մեքենայի համակարգիչը կարդում է այս վերելքներն ու վայրէջքները՝ պարզելու համար, թե որտեղ է գտնվում յուրաքանչյուր մխոցը, որպեսզի իմանա, թե երբ պետք է վառելիք և կայծային մոմ ցողել: Այս սենսորները լավ են աշխատում, երբ շարժիչը աշխատում է նորմալ կամ ավելի բարձր արագությամբ, բայց խնդիրներ են առաջանում, երբ մեքենան աշխատում է պարապ կամ արագ արագանում: Ավտոմոբիլային սենսորների ինստիտուտի 2022 թվականի զեկույցը նույնպես հետաքրքիր բան է ցույց տվել դրանց մասին: Մոտ 800 պտույտ/րոպեում այս անալոգային տեսակները կարող են շեղվել մոտ պլյուս կամ մինուս 1.5 աստիճանով՝ համեմատած իրենց թվային համարժեքների հետ: Դա կարող է շատ բան չթվալ, բայց շարժիչի առումով դա իրական տարբերություն է ստեղծում:

Հոլի էֆեկտի մաղանի սենսորներ թվային սիգնալի փոխանցմամբ

Հոլի էֆեկտի սենսորները աշխատում են՝ օգտագործելով կիսահաղորդչային տեխնոլոգիա՝ մագնիսական դաշտերի փոփոխության դեպքում ստեղծելով այս քառակուսի ալիքային թվային սիգնալները: Այս երեք սարքերը իրականում կարող են տալ բավականին լավ դիրքի տեղեկություն, նույնիսկ երբ առարկաները ընդհանրապես չեն շարժվում, ինչը օգնում է այսօրվա ավտոմեքենաների սկզբնական-վերջական գործառույթներին և համոզվում է, որ շարժիչները հուսալիորեն են աշխատում նույնիսկ ցուրտ եղանակին: Նրանք արտադրում են թվային սիգնալ, որը պահում է ժամանակացույցը ճշգրիտ՝ պահելով մոտ քառորդ աստիճանի սխալի սահմաններում՝ անկախ այն պայմաններից, որոնցում աշխատում են: 2023 թվականի շուրջ 7-ից ավելի նոր ավտոմեքենաներից յուրաքանչյուր 10-ից կախված է այս սենսորներից՝ հանգուցային առանցքի դիրքը որոշելու համար, քանի որ դրանք ավելի լավ են աշխատում և ավելի երկար են տևում՝ համեմատած այլ տարբերակների հետ:

Լուսային և օպտիկական սենսորների կիրառումը հատուկ շարժիչների կիրառման մեջ

Օպտիկական սենսորները աշխատում են՝ օգտագործելով LED և սղոցված անիվի դասավորություն, որպեսզի հայտնաբերեն, թե երբ է պտտվում կոլենվալը՝ կախված նրանից, թե ինչպես է լույսը փակվում: Այս սենսորները հաճախ չեն հանդիպում սովորական այրման շարժիչներում, քանի որ դրանք հեշտությամբ կարող են խանգարվել փոշու և խոնավության կողմից: Սակայն այն դեպքերում, երբ պահպանվում է մաքրություն և չորություն, ինչպես օրինակ մրցուղային ավտոմեքենաներում կամ նավակներում, օպտիկական սենսորները կարող են շատ ճշգրիտ լինել՝ երբեմն հասնելով իրական դիրքից ընդամենը 0.1 աստիճանի ճշգրտության: Չնայած դրան, դրանք ավելի շատ խնամք են պահանջում, քան այլ տեսակները: Այնուամենայնիվ, շատ շարժիչների կառուցողներ շարունակում են օգտագործել դրանք բարձրակարգ կատարողականությամբ մեքենաների համար, որտեղ սեղմակների ճիշտ պահին բացվելը կարևոր նշանակություն ունի հզորության և հուսալիության տեսանկյունից:

Անալոգային և թվային կոլենվալի սենսորներ. Կատարողականության և հուսալիության համեմատություն

Անալոգային և թվային կոլենվալի սենսորների ազդանշանների ելքի տարբերությունները և ճշգրտությունը

Պատմական անալոգային սենսորները ստեղծում են փոփոխական փոփոխական հոսանքի լարում, որը դադարի վիճակում շատ մոտ է 3 վոլտին՝ բարձրանալով մինչև մոտ 50 վոլտ՝ բարձր շարժիչի պտույտների դեպքում: Մինչդեռ Հոլի էֆեկտի սենսորները արտադրում են հաստատուն ուղղանկյուն ալիքի ստացիոնար հոսանքի սիգնալներ՝ կա՛մ 5 վոլտով, կա՛մ 12 վոլտով՝ անկախ նրանից, թե ինչքան արագ են պտտվում: Երբ դիտարկում ենք դիրքի ճշգրտությունը, թվային սենսորները իսկապես առանձնանում են՝ հասնելով ընդամենը ±0,2 աստիճանի՝ համաձայն SAE-ի 2023 թվականի վերջերս իրականացված հետազոտությունների: Սա շատ ավելի լավ է, քան անալոգային սենսորների հնարավորությունները, որոնք սովորաբար տատանվում են ±1,5 աստիճանի սահմաններում: Այս ճշգրտության առավելության շնորհիվ թվային սենսորները շատ ավելի լավ են աշխատում այն դեպքերում, երբ ճշգրիտ տայմինգը ամենակարևորն է, հատկապես այն դեպքերում, երբ շարժիչները շատ դանդաղ են աշխատում՝ մոտ 1500 պտույտ րոպեում:

Հոլի էֆեկտի սենսորների առավելությունները ինդուկտիվ տեսակների համեմատ ճշգրիտ տայմինգում

Հոլի էֆեկտի սենսորները տալիս են հաստատուն սիգնալներ, նույնիսկ երբ շարժիչը լրիվ դադարի վիճակում է, ինչը նշանակում է, որ ավտոմեքենաները կարող են ավելի արագ և ճշգրիտ սկսվել: Սա հատկապես կարևոր է տուրբոավելացված շարժիչների համար, որտեղ ժամանակացույցը պետք է լինի ճշգրիտ՝ երբեմն 0.1 միլիվայրկյանի սխալով: Երբ ստուգեցինք դա դինամոմետրերի վրա, Հոլի էֆեկտի սենսորներով ավտոմեքենաները ցուցաբերեցին մոտ 30 տոկոսով ավելի արագ սառը պարանոց, համեմատած հին ինդուկտիվ սենսորների կիրառման դեպքում: Մեկ այլ մեծ առավելություն նրանց հզոր սիգնալների պահպանումն է շատ ցածր արագությունների դեպքում: Սա նրանց ավելի լավ է դարձնում այն հաճախադեպ կանգնել-գնալ իրավիճակներում, որոնց ամենօրյա են բախվում քաղաքային երթևեկության մեջ:

AC ելքային սենսորների սահմանափակումները ցածր շարժիչի արագությունների դեպքում

800 RPM-ից ներքև անալոգային սենսորները երեք հիմնական մարտահրավերների են ենթարկվում.

• Սիգնալի լայնական ամպլիտուդը կարող է իջնել ECU հայտնաբերման շեմից ներքև (<2Վ)
• Փուլային դեֆորմացիան աճում է 12-18% (SAE Տեխնիկական Թերթիկ 2021-01-0479)
• Էլեկտրամագնիսական միջամտությունների զգայունությունը 40%-ով ավելի բարձր է, համեմատած թվային համակարգերի հետ
  Այս սահմանափակումները պահանջում են վերակալիբրացում արդյունաբերական դիզելային շարժիչներում՝ երկարատև անշարժ աշխատանքի դեպքում, ինչը նվազեցնում է երկարաժամկետ հուսալիությունը:

Թվային և անալոգային կոլանաձողի սենսորների հուսալիությունը ծայրահեղ պայմաններում

Հոլի էֆեկտի սենսորները աշխատում են բավականին լավ՝ աշխատանքային ջերմաստիճանների սահունքում -40 աստիճան Ցելսիուսից մինչև +150 աստիճան Ցելսիուս (մոտավորապես -40 Ֆարենհայթից մինչև 302 Ֆարենհայթ): Նրանք ծածկում են մոտավորապես 35 տոկոսով ավելի մեծ ջերմաստիճանային տիրույթ, քան դասական ինդուկտիվ սենսորները: Կյանքի ցիկլի փորձարկման արդյունքներն ուսումնասիրելիս՝ թվային տարբերակները կարող են դիմանալ մոտ 200 հազար ջերմային ցիկլի, ապա ցուցադրելով մաշվածության նշաններ: Դա նրանց դասում է գրեթե երկու ու կես անգամ առավել հուսալի, քան իրենց անալոգային նմուշների համեմատ: Այնուամենայնիվ, շատ ինժեներներ շարունակում են օգտագործել ինդուկտիվ սենսորներ այն դեպքերում, երբ գործ ունեն շատ բարդ պայմանների հետ, որտեղ տեղի է ունենում անընդհատ թրթռոց: Օրինակ՝ նայեք ծովային շարժիչներին, հատկապես այն դեպքերին, երբ դրանք թրթռում են 500 Հց-ից բարձր հաճախականությամբ: Այս ինդուկտիվ մոդելներն առավելագույն առավելություն ունեն, քանի որ պինդ մարմին սարքեր են՝ առանց այն զգայուն կիսահաղորդչային բաղադրիչների, որոնք կարող են վնասվել ինտենսիվ թրթռոցի ընթացքում:

Փոփոխական ռելուկտանտության (ինդուկտիվ) բուրգի սենսորային տեխնոլոգիայի մանրամասն վերլուծություն

Ինչպես է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիան լարում առաջացնում ատամնանիվերով ռելուկտորային անիվների միջոցով

Այս փոփոխական ռելուկտանտության սենսորները աշխատում են Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքի հիման վրա: Շատ շարժիչների ներսում սովորաբար մշտական մագնիս և կոճ են օգտագործվում՝ միասին աշխատելով բուրգին միացված հատուկ ատամնանիվի հետ: Երբ ատամները անցնում են կոճի կողքով, դրանք փոխում են մագնիսական դաշտը՝ կարգավորելով տարրերի միջև եղած տարածությունը, ինչը կոճում առաջացնում է փոքր լարման ցատկեր: Այս ամենի արդյունքում ստացվում է փոփոխական հոսանքի սիգնալ, որը ճշգրիտ ցույց է տալիս բուրգի դիրքը և պտտման արագությունը: Այս տեղեկությունը կարևոր է շարժիչի կառավարման միավորի համար՝ իգնիցիայի ժամանակացուցակը կարգավորելիս, հատկապես հին ավտոմեքենաներում, որոնք դեռևս հիմնված են անալոգային համակարգերի վրա՝ թվայինների փոխարեն:

Ինդուկտիվ բուրգի սենսորների արագությունից կախված սիգնալային բնութագրեր

Ինդուկտիվ սենսորների ելքային ազդանշանը աճում է, երբ շարժիչը ավելի արագ է պտտվում։ Դադարի պտույտների դեպքում սովորաբար տեսնում ենք մոտ 0.3 վոլտ փոփոխական հոսանք, սակայն 6000 оборот/րոպե-ի դեպքում այս սենսորները կարող են արտադրել մինչև 4.8 վոլտ փոփոխական հոսանք։ Սակայն 100 оборот/րոպե-ից ցածր պտույտների դեպքում ամեն ինչ բարդանում է, քանի որ ազդանշանը շատ թույլ է դառնում։ Սա դարձնում է համակցված տվյալները անվստահելի, ինչի պատճառով շատ վարպետներ ցածր պտույտների համար անցնում են դիջիտալ սենսորներին։ Օդային միջակայքը ճիշտ կարգավորելը նույնպես շատ կարևոր է։ Շատ արտադրողներ խորհուրդ են տալիս այն պահել 0.5-ից մինչև 1.5 միլիմետր սահմաններում։ Եթե միջակայքը ճիշտ չլինի, ազդանշանի որակը նվազում է, և շարժիչը սկսում է բաց թողնել իսկրեր։ Ժամանակակից սենսորների նախագծումները ներառում են հարմարվող շեմային շղթաներ, որոնք ապահովում են հարթ աշխատանք տարբեր պտույտների դեպքում։ Ըստ 2022 թվականի SAE տվյալների՝ այսօր ներքին սեղմման շարժիչների տասն իննը օգտագործում են այս տեխնոլոգիան։