Iba't Ibang Uri ng Crankshaft Sensor

Ang Tungkulin ng Sensor ng Crankshaft sa mga Sistema ng Pamamahala ng Engine

Tungkulin at Kahalagahan ng Sensor ng Posisyon ng Crankshaft sa Mga Modernong Sistema ng Ignisyon

Ang crankshaft position sensor, kilala rin bilang CPS sa maikli, ay may napakahalagang papel sa paggana ng mga engine. Ito ang nagbabantay sa bilis ng pag-ikot ng crankshaft at sa eksaktong posisyon nito anumang sandali. Ang impormasyon mula sa sensor na ito ang ginagamit ng computer ng sasakyan upang matukoy kung kailan papasok ang spark sa mga plug, ilang dami ng gasolina ang i-inject, at paano pamahalaan ang labas sa exhaust pipe. Mga maliit na problema sa mga reading ng CPS ay maaaring magdulot ng misfire sa engine o magpapadami ng pagkonsumo ng gasolina imbes na tumakbo nang mahusay, na minsan ay nagbaba ng hanggang 15 porsyento sa fuel economy batay sa ilang pag-aaral noong nakaraang taon. Ang hindi karaniwang nalalaman ng karamihan ay ang mga sensor na ito ay gumagawa pa ng higit sa simpleng pagpapanatiling maayos ang takbo. Pinapagana nila ang mga tampok na kasunduan na lang natin ngayon tulad ng pag-shutdown sa mga cylinder kapag hindi kailangan at pag-adjust sa turbo pressure habang gumagalaw. Kaya nga ang mga modernong sasakyan ay hindi gagana nang tama kung wala ang mga ito.

Kung Paano Isinasabay ng Sensor ng Crankshaft ang Pagpapasok ng Gasolina at Pagkakasunod-sunod ng Spark

Sa pamamagitan ng pagsubaybay sa posisyon ng crankshaft kaugnay sa galaw ng piston, pinapayagan ng CPS ang ECU na itama ang panahon ng pag-iniksyon ng gasolina at mga pangyayari ng spark nang may mataas na katumpakan:

• Ang mga injector ay pinapagana ilang millisekundo bago magbukas ang intake valve
• Ang mga spark plug ay kumikislap sa pinakamainam na punto sa compression stroke
  Inilalayo ng pagsasabay na ito ang pagsabog at pinapataas ang lakas ng output. Sa mga phased sequential injection system, lalo pang mahalaga ang katumpakan ng CPS—ang mga kamalian sa pagtatala na aabot sa 2° ay maaaring dagdagan ang hydrocarbon emissions ng 22% (SAE 2023).

Epekto ng Pagkabigo ng Sensor sa Pagganap ng Engine at Diagnostics

Kapag masama na ang crankshaft position sensor, karaniwang nagkakaroon ang mga sasakyan ng mga sintomas tulad ng hirap mag-umpisa, hindi pare-parehong idle, o kaya'y biglaang pagtigil habang nagmamaneho. Karamihan sa mga mekaniko ay tumuturo sa DTC code P0335 kapag may problema sa sensor mismo, ngunit huwag kalimutan ang mga problema sa wiring. Ayon sa ilang datos mula sa industriya noong nakaraang taon, halos isa sa bawat limang kaso ay nauuwi sa problema sa wiring at hindi sa sirang sensor. Ang computer sa modernong sasakyan ay karaniwang bumabalik sa isang pangunahing timing setting kapag nawawala ang signal mula sa CPS, at ito ay lubhang nakaaapekto sa pagganap ng engine, na minsan ay binabawasan ang performance nito ng halos kalahati. Dahil dito, inirerekomenda ng mga bihasang technician na palitan ang mga sensor na ito bago pa man ito ganap na masira, lalo na tuwing umaabot na sa 100,000 milya. Mas matitipid ang pera sa mahabang panahon dahil maiiwasan ang mahahalagang pagkukumpuni sa iba pang bahagi ng exhaust system, kabilang ang mga mahahalagang catalytic converter at oxygen sensor na madaling masira kapag hindi maayos ang takbo ng engine.

Pangunahing Uri ng Crankshaft Position Sensors Ayon sa Prinsipyo ng Pagpapatakbo

Magnetic Inductive (Variable Reluctance) Sensor at Operasyon ng Electromagnetic Induction

Ang mga magnetic inductive sensor ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng mga prinsipyo ng electromagnetic induction upang matuklasan kung gumagalaw ang crankshaft. Kapag umiikot ang isang ngipin-ngipin na gulong malapit sa coil at magnet ng sensor, ang nagbabagong magnetic field ay lumilikha ng AC voltage na sumisigla at bumababa ayon sa bilis ng pagtakbo ng engine. Ang magandang aspeto ng mga sensor na ito ay hindi sila nangangailangan ng panlabas na power source, na nakakatipid sa gastos lalo na sa mas simpleng engine kung saan mahalaga ang badyet. Ngunit may kabilaan ito. Sa bilis na mas mababa sa humigit-kumulang 100 revolutions per minute, ang signal ay naging napakalabo at di-maaasahan, kaya hindi ito mainam sa mga sitwasyon kung saan kailangan ang tumpak na pagsukat sa napakabagal na bilis.

Analog na Crankshaft Sensor at Ugali ng AC Output Signal

Ang mga lumang uri ng analog na sensor ng crankshaft ay gumagawa ng mga klasikong sine wave na AC signal na nagbabago batay sa bilis ng pag-ikot ng engine. Binabasa ng computer ng kotse ang mga pagtaas at pagbaba na ito upang malaman ang eksaktong posisyon ng bawat piston, upang makapagdesisyon kung kailan ilalabas ang fuel at i-spark ang spark plugs. Gumagana nang maayos ang mga sensor na ito kapag tumatakbo ang engine sa normal o mas mataas na bilis, ngunit may mga problema na lumalabas kapag ang kotse ay nasa idle o mabilis na nag-a-accelerate. Isang ulat mula sa Automotive Sensors Institute noong 2022 ang nagpakita ng isang kakaibang natuklasan tungkol dito. Sa paligid ng 800 RPM, maaaring magkamali ang mga analog sensor na ito ng humigit-kumulang plus o minus 1.5 degree sa timing kumpara sa kanilang digital na katumbas. Maaaring hindi ito tila malaki, ngunit sa termino ng engine, mayroon itong tunay na epekto.

Hall Effect Crankshaft Sensors Na May Digital Signal Transmission

Ang mga sensor na Hall effect ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng semiconductor tech upang makalikha ng mga digital signal na square wave kapag may pagbabago sa paligid na magnetic field. Ang mga aparatong ito na may tatlong wire ay kayang magbigay ng napakabuting impormasyon tungkol sa posisyon kahit na hindi gumagalaw ang mga bagay, na lubos na nakatutulong sa mga feature tulad ng start-stop na mayroon ang mga sasakyan ngayon at nagagarantiya na maaasahan ang pagsisimula ng engine kahit sa malamig na panahon. Ang digital signal na nalilikha nito ay nananatiling tumpak sa timing, na umaabot lamang ng isang-kapat na digri anuman ang kondisyon ng operasyon. Karamihan sa mga bagong sasakyan noong 2023, higit sa 7 sa bawat 10 modelong aktwal, ay umaasa sa mga sensor na ito upang malaman ang posisyon ng crankshaft dahil sa kanilang mahusay na pagganap at haba ng buhay kumpara sa iba pang opsyon na magagamit.

Paggamit ng Photoelectric at Optical Sensor sa Mga Espesyalisadong Aplikasyon ng Engine

Ang mga optical sensor ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng isang LED kasama ang isang slotted wheel arrangement upang matukoy kung kailan umiikot ang crankshaft batay sa paraan ng pag-block ng liwanag. Hindi karaniwang matatagpuan ang mga ito sa karaniwang combustion engine dahil madaling maapektuhan ng dumi at kahalumigmigan. Ngunit sa mga sitwasyon kung saan nananatiling malinis at tuyo ang paligid, tulad ng mga race car o bangka, maaaring lubhang tumpak ang optical sensor na minsan ay akurat hanggang sa loob lamang ng 0.1 degree sa aktuwal na posisyon. Gayunpaman, nangangailangan sila ng mas maraming pangangalaga kumpara sa ibang uri. Paano man, marami pa ring tagapagtayo ng engine ang gumagamit ng mga ito para sa mataas na performance na makina kung saan napakahalaga ng eksaktong pagbukas ng mga valve sa tamang sandali para sa optimal na power output at reliability.

Analog vs. Digital Crankshaft Sensors: Paghahambing ng Performance at Reliability

Mga Pagkakaiba sa Signal Output at Katumpakan sa Pagitan ng Analog at Digital Crankshaft Sensors

Ang mga tradisyonal na analog sensor ay lumilikha ng iba-ibang AC voltage na umaabot mula sa halos 3 volts kapag nakatigil hanggang sa mahigit 50 volts sa mas mataas na bilis ng engine. Samantala, ang mga Hall effect sensor ay naglalabas ng pare-parehong square wave DC signal na may 5 volts o 12 volts anuman ang bilis ng pag-ikot. Kapag tiningnan ang katumpakan ng posisyon, talagang nakatataas ang digital sensors na may katumpakang plus o minus na 0.2 degrees ayon sa kamakailang pag-aaral ng SAE noong 2023. Mas mainam ito kumpara sa kayang abutin ng analog sensors na karaniwang nag-iiba sa pagitan ng plus o minus na 1.5 degrees. Dahil sa ganitong kalidad ng katumpakan, mas epektibo ang digital sensors sa mga sitwasyon kung saan mahalaga ang eksaktong timing, lalo na kapag ang engine ay dahan-dahang gumagana sa ilalim ng humigit-kumulang 1500 revolutions per minute.

Mga Benepisyo ng Hall Effect Sensors Kumpara sa Inductive Types sa Eksaktong Timing

Ang mga sensor na Hall effect ay nagbibigay ng pare-parehong senyas kahit kapag ganap na nakatigil ang engine, na nangangahulugan na mas mabilis at mas tumpak ang pag-start ng mga sasakyan. Mahalaga ito lalo na sa mga turbocharged engine kung saan dapat eksakto ang timing, kung minsan ay nasa loob lamang ng 0.1 millisekundo. Nang subukan ito sa mga dyno, ang mga sasakyan na may Hall effect sensor ay mas mabilis mag-cold start ng mga 30 porsiyento kumpara sa mga gumagamit ng mas lumang inductive sensor. Isa pang malaking plus ay ang kakayahan nitong mapanatili ang malakas na senyas sa napakababang bilis. Dahil dito, mas epektibo ang paggana nito sa mga paulit-ulit na pagtigil at pag-andar na kinakaharap ng mga driver sa trapik sa lungsod araw-araw.

Mga Limitasyon ng AC Output Sensor sa Mababang Bilis ng Engine

Sa ilalim ng 800 RPM, ang mga analog sensor ay humaharap sa tatlong pangunahing hamon:

• Maaaring bumaba ang signal amplitude sa ilalim ng threshold ng detection ng ECU (<2V)
• Dumarami ang phase distortion ng 12-18% (SAE Technical Paper 2021-01-0479)
• Dumadami ng 40% ang pagiging sensitibo sa electromagnetic interference kumpara sa digital systems
  Ang mga limitasyong ito ay nangangailangan ng pagbabago sa pagsasaayos ng mga diesel engine sa industriya na may matagal na pag-iidle, na nagpapababa sa pang-matagalang katiyakan.

Katiyakan ng Digital kumpara sa Analog na Crankshaft Sensor sa ilalim ng Matitinding Kundisyon

Ang mga sensor na batay sa Hall effect ay gumagana nang maayos sa mga temperatura mula -40 degree Celsius hanggang 150 degree Celsius (na katumbas ng -40 Fahrenheit hanggang 302 Fahrenheit). Mas malawak nilang sakop ang temperatura—humigit-kumulang 35 porsiyento kumpara sa mga lumang inductive sensor. Batay sa mga resulta ng lifecycle testing, kayang-tiisin ng digital na bersyon ang humigit-kumulang 200 libong thermal cycles bago lumitaw ang mga senyales ng pagkasira. Nasa unahan sila ng halos dalawang beses at kalahati kumpara sa kanilang analog na katumbas. Gayunpaman, marami pa ring inhinyero ang nananatiling gumagamit ng inductive sensor kapag mayroong napakabigat na kondisyon na may patuloy na pag-uga. Isipin ang mga marine engine, lalo na ang mga umuuugong sa frequency na mahigit sa 500 Hz. Ang mga inductive model na ito ay may kalamangan dahil solid state ang konstruksyon—walang sensitibong semiconductor components na posibleng masira sa matinding pag-uga.

Malalim na Pagtingin sa Teknolohiya ng Variable Reluctance (Inductive) na Sensor ng Crankshaft

Paano Nabubuo ang Voltage Gamit ang Electromagnetic Induction sa Pamamagitan ng Toothed Reluctor Wheels

Ang mga sensor na ito ay gumagana batay sa prinsipyo ni Faraday tungkol sa electromagnetic induction. Sa loob ng karamihan ng engine, mayroon karaniwang isang pagsasaayos na binubuo ng permanenteng magnet at coil na nagtutulungan kasama ang isang espesyal na toothed wheel na konektado sa crankshaft. Kapag ang mga ngipin ng wheel ay dumaan, nagbabago ang magnetic field dahil sa pagbabago ng distansya sa pagitan ng mga bahagi, na nagdudulot ng maliit na spikes ng voltage sa loob ng coil. Ang resulta ay isang alternating current signal na nagpapakita nang eksakto kung saan nakalagay ang crankshaft at kung gaano kabilis ito umiikot. Napakahalaga ng impormasyong ito para sa engine control unit sa pagtatakda ng ignition timing, lalo na sa mga lumang sasakyan na umaasa pa rin sa analog system imbes na digital.

Mga Katangian ng Signal na Nakabatay sa Bilis ng Inductive na Sensor ng Crankshaft

Ang output mula sa inductive sensors ay tumataas habang mas mabilis umiikot ang engine. Sa idle speeds, karaniwang nakikita natin ang halos 0.3 volts AC, ngunit kapag mataas ang RPM sa 6,000, maari nitong makagawa ng hanggang 4.8 volts AC. Nakakapagdulot ng problema ang mababang bilis na below 100 RPM dahil napakalabo ng signal doon. Dahil dito, hindi mapagkakatiwalaan ang timing data kaya maraming mekaniko ang lumilipat sa digital sensors para sa mga aplikasyon sa mababang bilis. Mahalaga rin ang tamang air gap. Ang karamihan sa mga tagagawa ay inirerekomenda na panatilihing nasa pagitan ng 0.5 at 1.5 millimeters. Kung hindi tumpak ang clearance, bumababa ang kalidad ng signal at nagsisimulang hindi na mag-spark ang engine. Kasalukuyan, kasama na sa modernong sensor designs ang adaptive threshold circuits upang mapanatiling maayos ang operasyon sa iba't ibang saklaw ng RPM. Ayon sa SAE data noong 2022, halos 9 sa bawat 10 internal combustion engines ang gumagamit na ng teknolohiyang ito ngayon.