Քրանկշաֆտի սենսորի ազդեցությունը շարժիչի աշխատանքի վրա

Ինչպես է աշխատում ճնշակի դիրքի սենսորը և ինչու է այն կարևոր

Սկզբունք. Ինչպես է ճնշակի դիրքի սենսորը հսկում պտտման արագությունն ու դիրքը

Բուրգու սենսորները աշխատում են՝ հայտնաբերելով այսպես կոչված ռելուկտորային օղակի վրա գտնվող փոքր ատամները, որն ամրացված է ինքնուրույն բուրգին: Երբ յուրաքանչյուր ատամը անցնում է, այն ստեղծում է փոքր լարման իմպուլսներ: Այս սենսորները սովորաբար հիմնված են կա՛մ մագնիսական սկզբունքների կա՛մ Հոլի էֆեկտի տեխնոլոգիայի վրա՝ այս ամբողջ տեղեկատվությունը ուղարկելու շարժիչի կառավարման միավոր (ECU)՝ ընդունված անվանումով ECU: Ի՞նչ նշանակում է սա: Դա նշանակում է, որ ECU-ն կարող է ճշգրիտ որոշել, թե որքան արագ է պտտվում շարժիչը, սովորաբար՝ մոտավորապես ±2 ՊՏ/Ր-ի սխալով՝ համաձայն SAE 2021 թվականի հետազոտությունների: Բացի այդ, այն ճշգրիտ գիտի, թե որտեղ է գտնվում յուրաքանչյուր փոխադրիչը՝ մոտավորապես 0,1 աստիճանի ճշգրտությամբ ըստ բուրգի անկյան: Այս իրական ժամանակում ստացված տեղեկատվությունը այնքան ճշգրիտ պահում է այրման պահը, նույնիսկ այն դեպքում, երբ շարժիչները պտտվում են 6000 ՊՏ/Ր-ից ավել: Այն ավտոմեքենաների արտադրողների համար, ովքեր փորձում են հավասարակշռել հզորությունը և վառելիքի տնտեսական օգտագործումը, այսքան ճշգրիտ հակադարձ կապ ունենալը մեծ տարբերություն է անում դիզայնի ընտրություններում:

Բուրգի սենսորի դերը ժամանակակից շարժիչների կառավարման համակարգերում

Այսօրվա շարժիչի կառավարման միավորները բարձրացնող մեխանիզմի սենսորի տվյալները մշակում են մոտ 300 հավասարաչափ ընթերցանություն ամեն մեկ վայրկյանում: Սա հնարավորություն է տալիս նրանց կառավարել, թե երբ են առաջանում պայթյունները, թե որքան ժամանակ են բաց մնում վառելիքի այնկյունները, և նույնիսկ կարգավորել փականների աշխատանքի ժամանակը՝ ըստ անհրաժեշտության: Բոշի ինժեներների նախորդ տարվա հետազոտությունների համաձայն՝ այս սիգնալների մշակման 50 միկրովայրկյանից ավելի ուշացումը նվազեցնում է այրման արդյունավետությունը 8%-ից մինչև 12%: Ինչ է սա նշանակում? Ավելի շատ չայրված վառելիք վերածվում է վնասակար հիդրոկարբոնների՝ արտանետվող գազերում: Որպես ժամանակացույցի հիմնական աղբյուր՝ այս սենսորը հնարավորություն է տալիս այնպիսի ինտելեկտուալ կառավարման համակարգերի, որոնք շարժիչներին թույլ են տալիս հավասարաչափ աշխատել անկախ այն ամեն տեսակի վարումից, որոնց դեմ նրանք առօրյա հանդիպում են:

Մեխանիկականից դեպի թվային ժամանակացույցի կառավարում՝ բարձրացնող մեխանիզմի սենսորի տվյալների միջոցով

1980-ականներից առաջ ավտոմեքենաների մեծամասնությունը հիմնված էր մեխանիկական բաշխիչների վրա՝ գրողների պահը կարգավորելու համար, սակայն այս բաղադրիչներն ունեին ժամանակի ընթացքում մաշվելու խնդիր, ինչը պատճառ էր դառնում պահի շեղման՝ մոտավորապես 5 աստիճանով։ Երբ ավտոմոբիլային արտադրողները սկսեցին անցնել թվային համակարգերի՝ սնամեջքի դիրքի սենսորներով, դրանք արմատապես բարելավեցին պահի ճշգրտությունը՝ նվազեցնելով այն 0.1 աստիճանից պակասի։ Սա ավելի համապատասխան դարձրեց այրումը տարբեր վարորդական պայմաններում։ 2022 թվականի ԱՄԿ-ի վերլուծությունը ցույց տվեց, որ այս տեխնոլոգիական թռիչքը ազոտի օքսիդների արտանետումները կրճատեց մոտ 32 տոկոսով գազային շարժիչներով ավտոմեքենաներում։ Բացի այդ, սա հնարավորություն տվեց շարժիչի կառավարման միավորներին անմիջապես կատարել կարգավորումներ՝ կախված բարձրության փոփոխություններից, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից և նույնիսկ վառելիքի բաղադրության տարբերակներից՝ առանց վարորդի միջամտության։

Սենսորների տեղադրումը առավելագույն սիգնալի ճշգրտության համար

Սխալ տեղադրումը բերում է սինքրոնացման ձախողումների, ինչը տարեկան ավելի քան 2,1 միլիարդ դոլար ծախսեր է առաջացնում տանկուման և ախտորոշման ծառայություններում (NHTSA 2023): Տեխնիկները փոխարինման ընթացքում օգտագործում են լազերային հարթակներ՝ ապահովելով OEM-ով սահմանված հանգույցների ճշգրտությունը և պահպանելով սիգնալի ամբողջականությունը:

Քրանկշաֆտի սենսորի դերը կայծալիցքի և վառելիքի առաքման ժամանակացույցում

Կայծալիցքի և վառելիքի առաքման սինքրոնացում՝ օգտագործելով քրանկշաֆտի սենսորի սիգնալներ

Կրանկշաֆտի սենսորը շարժիչի համար մետրոնոմի նման է աշխատում, անընդհատ տեղեկություն է ուղարկում նրա պտտման արագության և այն բռնակների դիրքի մասին, որոնք ցանկացած պահի գտնվում են։ Երբ այն հայտնաբերում է այսպես կոչված ռելյուկտորային օղակի փոքրիկ ատամները, այն հաղորդում է սպարկ սարքերին՝ երբ պետք է աշխատի, սովորաբար ճշգրիտ ժամանակից ընդամենը 1-2 աստիճանով շեղված։ Նույն ժամանակ այն նաև հաղորդագրություններ է ուղարկում՝ բացելու վառելիքի ինյեկտորները այն պահին, երբ սկսում են շարժվել ներառման փականները։ Եթե այս սենսորի հետ ինչ-որ բան սխալ լինի, ժամանակակից շարժիչների մեծ մասը պարզապես չի աշխատի ճիշտ ձևով, քանի որ դրանք շատ կախված են այս հաղորդագրություններից՝ ինչպես աշխատանքի դուրս գալու, այնպես էլ ամեն ինչ հարթ գործարկելու համար։ Արդյունաբերության ուսումնասիրությունները նույնպես այս փաստը հաստատում են, ըստ «Counterman»-ի, ով անցյալ տարի ուսումնասիրել է վառելիքի համակարգերը։

Ինչպես է կրանկշաֆտի սենսորի հաղորդագրությունները ազդում ECU-ի որոշումների վրա ժամանակացույցի վերաբերյալ

Շարժիչի կառավարման միավորը բծավոր սեղմակալի դիրքի ցուցմանը տալիս է առաջնային նշանակություն՝ որոշելու համար իգնիցիայի պահը և վառելիքի ներարկման տևողությունը: Եթե բծավոր սեղմակալի դիրքի որոշման մեջ առկա է նույնիսկ 10% սխալ, ապա սա կարող է պահանջել փայտածուփի պահը 3-ից 5 աստիճանով հետ տանել: Այդ փոքր սխալը հանգեցնում է այրման արդյունավետության 12%-ով կրճատման, ինչը հատկապես ակնհայտ է տուրբոշարժիչների դեպքում: Կամերի սենսորները նույնպես դեր են խաղում որոշելու համար, թե որ գլխամասերն են այրում, բայց երբ սենսորների ցուցման մեջ առկա է հակասություն, ECU-ն միշտ վերադառնում է այն տվյալներին, որոնք տրամադրում է բծավոր սեղմակալը: Սա ցույց է տալիս, թե ինչպես է կարևոր ճշգրիտ տեղեկությունը բծավոր սեղմակալի դիրքի վերաբերյալ՝ պահելու ճիշտ համաձայնեցումը այն հարմարանքների համար, որոնք շարժվում են վերև ու ներքև շարժիչի մարմնի ներսում:

Ուսումնասիրություն. Տուրբոշարժիչներում սխալ այրումների կրճատում՝ ճշգրիտ սենսորային հետադարձ կապի միջոցով

2023 թվականի ուղղակի վառելիքի փոխադրմամբ տուրբո շարժիչների հետազոտությունը ցույց տվեց, որ բարձր որակի կոլենտափի սենսորները բարձր ճնշման դեպքում կրակոցները կրճատեցին 37%-ով: Նրանց կարողությունը հայտնաբերելու կոլենտափի արագացման փոքրագույն տատանումները թույլ տվեց շուտ հայտնաբերել կրակոցները և կատարել դինամիկ Ignition կարգավորումներ, ինչը բարելավեց այրման կայունությունը ագրեսիվ բեռի փոփոխությունների ընթացքում:

Երկուական իմպուլսային սենսորների կիրառում՝ ժամանակային լուծման բարելավման համար

Բարձր RPM-ների պահանջներին բավարարելու համար ժամանակակից շարժիչները ավելի շատ են օգտագործում երկուական իմպուլսային կոլենտափի սենսորներ, որոնք միավորում են ցածր և բարձր հաճախականության սիգնալներ: Այս կոնստրուկցիան թույլ է տալիս ժամանակային լուծում 0.1 աստիճանից ցածր՝ անհրաժեշտ 7000 RPM-ից բարձր աշխատող շարժիչների համար: Արտադրողները հայտնում են 15-20% բարելավում անցումային ռեժիմների պատասխանատվության մեջ իրականացման հետևանքով, ինչպես նշված է ճշգրիտ ժամանակային կառավարման հետազոտություններում:

Շարժիչի կառավարման միավորի կախվածությունը կոլենտափի սենսորի տվյալներից

Ժամանակակից շարժիչները կախված են կոլենտափի սենսորի կրանկշաֆտ սենսոր որպես այրման վերահսկման, վառելիքի կառավարման և արտանետումների կարգավորման հիմնադիր աղբյուր։ Դրա անընդհատ տվյալների հոսքը ապահովում է շարժիչի վստահելի աշխատանք տարբեր վարորդական պայմաններում։

ECU-ի հիմնական շարժիչի գործառույթների համար կորցնաձողի սենսորի վրա հիմնվածություն

ECU-ն օգտագործում է կորցնաձողի սենսորի սիգնալները՝ յուրաքանչյուր սիլինդրի համար Ignition timing-ը որոշելու, վառելիքի ներարկման տևողությունը հաշվարկելու և շարժիչի արագության մուտքային տվյալները կառավարելու համար՝ անվի սահումը կանխելու և փոխանդրման փոխադրումների համար։ Առանց այս տվյալների ECU-ն չի կարողանում պահպանել ստոյքիոմետրիկ օդ-վառելիքի հարաբերակցությունը կամ կանխել երկարատև միսֆայրերը, ինչը հանգեցնում է շահագործման ձախողման։

Կորցնաձողի սենսորից ECU տվյալների հոսքը փակ ցիկլի վերահսկման համակարգերում

Փակ ցիկլի համակարգերում ECU-ն համադրում է կորցնաձողի տվյալները նախնական տեղադրված ժամանակային քարտեզների հետ մինչև 4,000 անգամ վայրկյանում հայտնաբերված շեղումները անմիջապես ստիպում են ուղղումներ.

Այս արագ կեղծումը կանխում է պայթումը բեռի տակ և պահպանում համապատասխանությունը ճապկի կտրուկ փոփոխությունների ընթացքում:

Ուսումնասիրություն. ECU-ի լիմպ ռեժիմի ակտիվացում Ford EcoBoost շարժիչներում սենսորի ձախողման պատճառով

Վերլուծելով 1,200 Ford EcoBoost շարժիչներ՝ հայտնաբերվեց, որ լիմպ ռեժիմի դեպքերի 63%-ը առաջացել է առանցքակալի սենսորի սահմանափակված սիգնալների պատճառով: Երբ սենսորի ճշգրտությունը 92%-ից ցածր էր ընկնում, ECU-ն ավտոմատ անցնում էր պահպանողական ֆիքսված ժամանակացույցի (5°–10° ուշացված), ինչը կրճատում էր հզորությունը 22–31%՝ մեխանիկական վնասվածքներ կանխելու նպատակով, ինչպես փաստաթղթերում նկարագրված է առանցքակալի սենսորի ձախողման ախտորոշման վերլուծություններում:

Խափանման հայտնաբերման ալգորիթմների բարելավում ECU-ի ներսում

Հաջորդ սերնդի ECU-ները օգտագործում են մեքենայական ուսուցում՝ իրական սենսորային խափանումները տարբերելու էլեկտրամագնիսական միջամտություններից: Կրոնի սենսորների, կնճռուտ սենսորների և տուրբոավելացուցիչի արագության մուտքերի տվյալները համադրելով՝ այս համակարգերը 41%-ով կրճատում են սխալ սխալի կոդերը և 18 միլիվայրկյանով արագացնում են խափանման հայտնաբերումը հին մոտեցումների համեմատ:

Բնույթ, ախտորոշում և հետևանքներ՝ ձախողված կոլանավորի սենսորի դեպքում

Տարածված ախտանիշներ. շարժիչի լույսը, անկանոն անջատված վիճակ և անկարողություն ավտոմեքենան միացնելու

Երբ կոլանավորի սենսորը սկսում է սխալ աշխատել, սովորաբար առաջանում են անընդհատ մի քանի անգամ միացող «ստուգեք շարժիչը» զգուշացման ազդանշաններ, ապա շարժիչը սկսում է անկանոն աշխատել՝ փոխվելով 300-ից մինչև 500 փուլերի միջև։ Ինչ է տեղի ունենում շարժիչի տակ? Շարժիչի կառավարման միավորը այլևս չի վստահում իր ժամանակացույցի հաշվարկներին, ուստի սկսվում են անսարքությունները։ Իրավիճակը դառնում է ավելի լուրջ, երբ սենսորը համակարգչին սխալ դիրքի տվյալներ է ուղարկում։ Սա խոչընդոտում է վառելիքի փողակներին ճիշտ կերպով աշխատել ավտոմեքենան միացնելու փորձի ժամանակ, երբեմն վարորդներին ամբողջովին թողնելով ճանապարհին։ Մեխանիկները սա նույնպես շատ հաճախ են տեսնում՝ ըստ արդյունաբերական վիճակագրության, վնասված սենսորներին կապված ամեն 10 խափանումից 4-ն առաջանում է ընդամենը մի քանի րոպե անց այն բանից, երբ մարդիկ առաջին անգամ նկատում են անկանոն անջատված վիճակը։

Կոլանավորի սենսորի անսարքությունները հայտնաբերելու ախտորոշման գործիքներ և մեթոդներ

Տեխնիկական աշխատակիցները հետևում են կառուցվածքավորված ախտորոշման մոտեցման.

1. Կոդի անալիզ օԳՏԱԳՈՐԾՎՈՒՄ ԵՆ OBD-II սկաներներ, որոնք հավաքում են P0335–P0339 սխալի կոդեր, կապված շղթայի կամ սիգնալի խնդիրների հետ
2. Սիգնալի վավերացում օսցիլոսկոպները գնահատում են ալիքային ձևի, հաճախականության և լայնույթի համապատասխանությունը սկզբնական սարքավորման սպասարկման սպեցիֆիկացիաներին
3. Սեղանի փորձարկում դիմադրության ստուգումներ (սովորաբար 500–1,500 Ω), որոնք կատարվում են ջերմաստիճանային տիրույթների վրա՝ ներքին կոճի ամբողջականությունը ստուգելու համար

Ինֆրակարմիր կամ թվային սենսորների դեպքում ակտիվացնող անիվից 0.5 մմ-ի սահմաններում համաչափությունը կարևոր է ընդհատվող սիգնալի կորստից խուսափելու համար.

Սկզբնական սարքավորման և ավտոշուկայի սենսորների կատարումն ու հուսալիությունը

Օրիգինալ սենսորները օժտված են հակամարմնական էպոքսիդային ծածկով, որը նվազեցնում է խոնավության հետ կապված խափանումները 63%-ով՝ համեմատած շատ ավտոարդյունաբերական այլընտրանքների հետ, ապահովելով երկարաժամկետ հուսալիություն ծայրահեղ պայմաններում:

Խափանված կոլանաձև սենսորով աշխատանքի կարճաժամկետ և երկարաժամկետ ռիսկերը

Անմիջական հետևանքներ

• վառելիքի ծախսի 9-14% իջեցում
• nOx արտանետումների 50% աճ
• Սեղմման պահի ուշացումը հանգեցնում է իսկրային սեղմակների արագ մաշվածության

Երկարաձգված շահագործում

• Վառելիքով ներծծված յուղի պատճառով բուրգավոր առանցքի ուղղաձիգ ամրացման վնասվածք (մինչև 22% խտության կորուստ)
• ECU-ն ստիպված է անցնում բաց ցիկլի ռեժիմի, ինչը կրկնապատկում է մասնիկային արտանետումները
• երկրորդային բաղադրիչների անսարքության 78% հավանականություն 1,000 մղոնի ընթացքում

Կատալիտիկ կոնվերտերի վնասվածքի և աճող վերանորոգման ծախսերի հնարավորություն

Շարունակական սխալ սեղմումները անյուղային հիդրոկարբոններ են ուղարկում արտանետման համակարգ, ինչը տաքացնում է կատալիտիկ կոնվերտերները: Լաբորատոր փորձարկումները ցույց են տալիս, որ ենթաշերթի ջերմաստիճանը, որը գերազանցում է 1472°F (800°C) ավելի քան 15 րոպե, հանգեցնում է անվերադարձ կերամիկական փլուզման: Վերանորոգման ընդհանուր ծախսերը միջինում կազմում են $1,880՝ ներառյալ սենսորի փոխարինում ($145–$410) և կատալիտիկ կոնվերտերի փոխարինում ($1,200–$2,200): Տուրբոլիցքավորված մոդելների 42%-ում պահանջվում է լրացուցիչ արտանետման կոլլեկտորի վերանորոգում:

Ինչպես է բուրգի առանցքի սենսորի ճշգրտությունը ազդում վառելիքի արդյունավետության, արտանետումների և վարուման հարմարավետության վրա

Փոքր ժամանակային սխալներ, որոնք հանգեցնում են վառելիքի էական կորուստների

Նույնիսկ փոքր ճշգրտության բացակայություն՝ պակաս 0.5 աստիճան շեղում -ով, կարող է վատացնել վառելիքի արդյունավետությունը: Արդյունաբերական հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ սխալ սենսորները մեծացնում են վառելիքի սպառումը 2.8%տուրբոլիցքավորված շարժիչներում: Քանի որ ինյեկտորի իմպուլսային լայնությունը կախված է բուրգի առանցքի արագության տվյալներից, ժամանակային սխալները խաթարում են ստոյքիոմետրիկ այրումը՝ ստիպելով ECU-ն փոխհատուցել ոչ օպտիմալ վառելիքային ռազմավարություններով:

Կապը սենսորի ճշգրտության և օդ-վառելիքային հարաբերակցության օպտիմալ կառավարման միջև

Կրանկշաֆտի դիրքի ճիշտ կարգավորումը օգնում է պահպանել մոտ 0,25% ճշգրտություն օդ-վառելանյութային հարաբերակցությունների համար, երբ համակարգը աշխատում է փակ ցիկլային ռեժիմով: Երբ այս սիգնալներում առկա է ուշացում կամ անհամապատասխանություն, առաջանում են սեղմումներ: Սա թույլ է տալիս չայրված վառելանյութին անցնել կատալիզատորի միջով, ինչը կարող է հիդրոկարբոնների մակարդակը բարձրացնել մինչև 1200 մաս միլիոնում: Դա շատ բարձր է ԷՊԱ-ի ստանդարտից՝ 100 ppm-ից ցածր: Շատ շարժիչների կառավարման միավորները փոխհատուցում են այս խնդիրը՝ վառելանյութի խառնուրդը սովորականից ավելի հարուստ դարձնելով: Սակայն այս լուծումը ունի իր գինը՝ ընդհանուր առմամբ նվազեցնելով վառելանյութի տնտեսողականությունը 3-ից 5 մղոն մեկ գալոնով:

Ուսումնասիրություն. Արտանետման փորձարկման արդյունքները մինչև և սենսորի փոխարինումից հետո Toyota Camry-ում

2023 թվականին Camry-ի անսարք կրանկշաֆտի սենսորով կատարված գնահատումը ցույց տվեց կտրուկ բարելավումներ սենսորի փոխարինումից հետո.

Բարելավված ECU պատասխանատվությունը կրճատել է կատալիտիկ կոնվերտերի լույսի մարման ժամանակը՝ ցուրտ սկզբի արտանետումները նվազեցնելով 41%, որը ընդգծում է սենսորի ազդեցությունը ինչպես կատարողականի, այնպես էլ շրջակա միջավայրի համապատասխանության վրա:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ի՞նչ է կորուստային առանցքի դիրքի սենսորը:

Կորուստային առանցքի դիրքի սենսորը հսկում է շարժիչի կորուստային առանցքի պտտման արագությունն ու դիրքը՝ տրամադրելով տվյալներ այրման ժամանակացույցի և վառելիքի մատուցման համար:

Ինչպե՞ս է կորուստային առանցքի սենսորը ազդում իմ մեքենայի կատարողականի վրա:

Սենսորը տրամադրում է կրիտիկական ժամանակային տվյալներ բռնակալության և վառելիքի ներարկման համար, որը ազդում է շարժիչի արդյունավետության, արտանետումների և ընդհանուր վարուման վրա:

Ո՞րն են ձախողվող կորուստային առանցքի սենսորի նշանները:

Թեստային լույսի ակտիվացումը, անհանգիստ անջատումը և չմիացնելու վիճակը հաճախ հանդիսանում են այդ նշաններ: Այրման խափանումներն ու ժամանակացույցի սխալները նույնպես ցուցանիշներ են:

Որո՞նք են կորուստային առանցքի սենսորի անսարքության հետ կապված ծախսերը:

Վերանորոգման ծախսերը կարող են ներառել սենսորի փոխարինում ($145–$410), կատալիտիկ կոնվերտերի փոխարինում ($1200–$2200) և հնարավոր արտանետման կոլեկտորի վերանորոգումներ: