Farklı Türde Krank Mili Sensörleri

Motor Yönetim Sistemlerinde Krank Mili Sensörünün Rolü

Modern Ateşleme Sistemlerinde Krank Mili Konum Sensörünün İşlevi ve Önemi

Krank mili pozisyon sensörü, genellikle kısaltması olan CPS olarak adlandırılır ve motorların nasıl çalıştığı konusunda çok önemli bir rol oynar. Krank milinin ne kadar hızlı döndüğünü ve herhangi bir anda tam olarak nerede konumlandığını izler. Bu sensörden gelen bilgiler, aracın bilgisayarının bujilere ne zaman kıvılcım göndermesi gerektiğini, ne kadar yakıt enjekte etmesi gerektiğini ve egzoz borusundan neyin çıkacağını yönetmesini sağlar. Geçen yıl yapılan bazı araştırmalara göre, CPS okumalarındaki küçük hatalar motorun ateşlemesini bozabilir veya aracın verimli çalışmak yerine yakıtı aşırı tüketmesine neden olabilir ve bu durum yakıt ekonomisini bazen %15 oranında düşürebilir. Çoğu insanın fark etmediği şey, bu sensörlerin sadece işleri sorunsuz yürütmekten daha fazlasını yapmasıdır. Aslında şu an alışılmış hale gelen, ihtiyaç duyulmadığında silindirleri kapatma ve turbo basıncını uçuş halinde ayarlama gibi özellikleri mümkün kılarlar. Bu yüzden modern araçlar bunlarsız düzgün şekilde çalışmaz.

Krank Mili Sensörünün Yakıt Püskürtme ve Ateşleme Zamanlamasını Nasıl Senkronize Ettiği

Krank mili konumunu piston hareketine göre izleyerek, CPS yakıt püskürtme ve ateşleme olaylarının yüksek doğrulukla zamanlanmasını ECU'ya sağlar:

• Enjektörler emme supabı açılmasından milisaniyeler önce devreye girer
• Buji, sıkıştırma stroğundaki en uygun noktada ateşleme yapar
  Bu senkronizasyon, vuruntu oluşumunu önler ve güç çıkışını maksimize eder. Fazlı sıralı püskürtme sistemlerinde CPS doğruluğu özellikle kritiktir; 2° gibi küçük zamanlama hataları hidrokarbon emisyonlarını %22 artırabilir (SAE 2023).

Sensör Arızasının Motor Performansı ve Teşhis Üzerindeki Etkisi

Krank mili konum sensörü arızalandığında, araçlar genellikle çalıştırma güçlüğü, düzensiz rölanti veya sürüş sırasında tamamen stop etme gibi belirtiler gösterir. Sensörün kendisinde bir sorun olduğunda çoğu mekanikçi P0335 hata koduna işaret eder ancak aynı zamanda kablolarla ilgili problemleri de göz ardı etmeyin. Geçen yıl bazı sektörel verilere göre, vakaların her beşinden biri aslında arızalı sensör değil, kablolama ile ilgilidir. Modern araçlardaki bilgisayar, CPS'den sinyal kaybettiğinde genellikle temel bir zamanlama ayarına döner ve bu durum motorun ne kadar iyi çalıştığını ciddi şekilde etkileyebilir; bazen performansı neredeyse yarıya kadar düşürebilir. Bu yüzden deneyimli teknisyenler, özellikle yaklaşık 160 bin kilometre civarında, sensörler tamamen bozulmadan önce değiştirilmesini önerir. Bu uzun vadede para tasarrufu sağlar çünkü motor düzgün çalışmazken hasar görebilen egzoz sistemindeki pahalı parçalara, örneğin katalitik konvertörler ve oksijen sensörlerine, daha fazla maliyetli onarım yapılması engellenir.

Çalışma Prensibine Göre Ana Kam Mili Konum Sensörleri Türleri

Manyetik Endüktif (Değişken Direnç) Sensörler ve Elektromanyetik İndüksiyon Çalışması

Manyetik indüktif sensörler, kam milinin hareket edip etmediğini algılamak için elektromanyetik indüksiyon prensiplerini kullanır. Dişli bir tekerlek, sensörün bobin ve mıknatıs yapısına yakın döndüğünde, değişen manyetik alan motor devrine bağlı olarak artan ve azalan bir AC voltajı oluşturur. Bu sensörlerin güzel yanı, harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymamalarıdır ve bu da bütçenin önemli olduğu daha basit motorlarda maliyet tasarrufu sağlar. Ancak bir dezavantajı vardır. Dakikada yaklaşık 100 devirin altındaki hızlarda sinyal çok zayıf ve güvenilmez hale gelir; bu yüzden çok düşük hızlarda hassas ölçüm gereken durumlar için uygun değildir.

Analog Kam Mili Sensörleri ve AC Çıkış Sinyali Davranışı

Eski tip analog krank mili sensörleri, motorun dönüş hızına bağlı olarak değişen klasik sinüs dalgası AC sinyalleri üretir. Aracın bilgisayarı, her pistonun nerede olduğunu belirleyebilmek ve yakıt enjeksiyonu ile bujilerin ateşlemesini doğru zamanda yapabilmek için bu dalgalanmaları okur. Bu sensörler motor normal veya yüksek devirlerde çalışırken sorunsuz çalışır ancak araç rölantideyken ya da hızla ivmelenirken sorunlar ortaya çıkar. Otomotiv Sensörleri Enstitüsü'nün 2022 yılında yayımladığı bir rapor ayrıca bu sensörlerle ilgili ilginç bir bulgu daha sunuyor. Yaklaşık 800 devir/dakika civarında, bu analog tipler dijital karşılaştırılmalarına kıyasla zamanlamada artı eksi 1,5 derece kadar sapma gösterebilir. Bu çok büyük gibi görünmeyebilir ama motor açısından gerçekte önemli bir fark yaratır.

Dijital Sinyal Aktarımına Sahip Hall Etkili Krank Mili Sensörleri

Hall etkili sensörler, çevrelerindeki manyetik alanlarda değişim olduğunda kare dalga dijital sinyaller oluşturmak için yarı iletken teknolojisini kullanır. Bu üç telli cihazlar, aslında hiçbir hareket olmasa bile oldukça iyi konum bilgisi sağlayabilir ve bu da günümüzdeki arabaların stop-start özelliklerine yardımcı olur, ayrıca soğuk havalarda bile motorların güvenilir şekilde çalışmasını sağlar. Ürettikleri dijital sinyal, hangi koşullarda çalışırlarsa çalışsınlar zamanlamayı yaklaşık çeyrek derece hassasiyetle korur. 2023'ün çoğu yeni aracı, aslında modellerin 10'da 7'sinden fazlası, kam mili pozisyonunu belirlemek için bu sensörlere güvenir çünkü diğer mevcut seçeneklere kıyasla çok daha iyi çalışır ve neredeyse sonsuza kadar dayanır.

Özel Motor Uygulamalarında Fotoelektrik ve Optik Sensör Kullanımı

Optik sensörler, krank mili döndüğünde ışığın nasıl engellendiğine göre tespit yapmak için bir LED ile yarık şeklinde bir tekerlek düzenlemesi kullanır. Bunlar, özellikle kir ve nemden kolayca etkilenme eğiliminde olduklarından, sıradan içten yanmalı motorlarda yaygın olarak bulunmaz. Ancak yarış arabaları veya tekneler gibi temiz ve kuru kalınan ortamlarda optik sensörler oldukça hassas olabilir ve bazen gerçek konumla sadece 0,1 derece farkla ölçüm yapabilir. Ancak diğer tiplere kıyasla daha fazla bakım gerektirirler. Yine de supapların tam doğru zamanda açılmasının güç çıkışı ve güvenilirlik açısından çok önemli olduğu yüksek performanslı makinelerde birçok motor üreticisi bunları tercih eder.

Analog ve Dijital Krank Mili Sensörleri: Performans ve Güvenilirlik Karşılaştırması

Analog ve Dijital Krank Mili Sensörleri Arasında Sinyal Çıkışı Farkları ve Doğruluk

Geleneksel analog sensörler, durmakta iken yaklaşık 3 volttan daha yüksek motor devirlerinde yaklaşık 50 volta kadar çıkabilen değişken AC voltajları oluşturur. Bu arada Hall efekti sensörleri, ne kadar hızlı dönerlerse dönsünler 5 volt ya da 12 voltta tutarlı kare dalga DC sinyalleri verir. Konum doğruluğunu değerlendirdiğimizde dijital sensörler gerçekten öne çıkar ve 2023 yılında SAE tarafından yapılan son çalışmalara göre sadece artı eksi 0,2 derece doğruluk sağlar. Bu, tipik olarak artı eksi 1,5 derece arasında değişen analog sensörlerin başarabileceklerinden çok daha iyidir. Bu doğruluk avantajı sayesinde dijital sensörler özellikle motorlar çok yavaş çalıştığında, kabaca 1500 devir per dakikanın altında olduğunda en önemli olan doğru zamanlamayı gerektiren durumlarda çok daha iyi çalışır.

Doğru Zamanlama Açısından Hall Efekti Sensörlerinin Endüktif Tiplere Karşı Avantajları

Hall efekti sensörler, motor tamamen durduğunda bile tutarlı sinyaller verir; bu da araçların çok daha hızlı ve doğru bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu özellikle zamanlama hassasiyeti çok yüksek olan (bazen sadece 0,1 milisaniye içinde) turbo şarjlı motorlarda büyük önem taşır. Dinamometre testlerinde Hall efekti sensörlü araçlar, eski tip indüktif sensörlere kıyasla soğuk çalışmalarda yaklaşık %30 daha hızlı başarılmıştır. Başka bir önemli avantaj ise çok düşük hızlarda bile güçlü sinyallerini koruyabilmeleridir. Bu da sürücülerin şehir trafiğinde her gün karşılaştıkları sık dur-kalk durumlarında daha iyi performans göstermelerini sağlar.

AC Çıkış Sensörlerinin Düşük Motor Devirlerindeki Sınırlamaları

800 RPM'nin altında analog sensörler üç ana zorlukla karşılaşır:

• Sinyal genliği ECU tespit eşiğinin altına düşebilir (<2V)
• Faz bozulması %12-18 artar (SAE Teknik Makalesi 2021-01-0479)
• Elektromanyetik girişime duyarlılık, dijital sistemlere kıyasla %40 artar
  Bu sınırlamalar, uzun süreli rölantide kalan endüstriyel dizel motorlarda yeniden kalibrasyon gerektirir ve uzun vadeli güvenilirliği azaltır.

Aşırı Koşullar Altında Dijital ve Analog Krank Mili Sensörlerinin Güvenilirliği

Hall efekti sensörler, eksi 40 derece Santigrat'tan yaklaşık 150 derece Santigrat'a kadar (yaklaşık -40 Fahrenheit'tan 302 Fahrenheit'e) uzanan sıcaklık aralıklarında oldukça iyi çalışır. Eski tip indüktif sensörlere kıyasla yaklaşık %35 daha fazla sıcaklık aralığını kapsarlar. Yaşam döngüsü test sonuçlarına bakıldığında, dijital versiyonlar aşınma belirtileri göstermeden önce yaklaşık 200 bin termal siklustan dayanabilir. Bu da analog kardeşlerinden neredeyse iki buçuk kat daha önde olmalarını sağlar. Yine de birçok mühendis, özellikle sürekli sarsıntı olan çok zorlu koşullarla karşılaşıldığında indüktif sensörlere bağlı kalır. Örneğin, özellikle 500 Hz'in üzerinde frekanslarda titreşen deniz motorlarını düşünün. Bu indüktif modellerin avantajı, yoğun titreşimler sırasında hasar görebilecek hassas yarı iletken bileşenleri olmayan katı hal cihazları olarak yapılmış olmalarıdır.

Değişken Relüktans (İndüktif) Krank Mili Sensör Teknolojisine Derinlemesine Bir Bakış

Dişli Relüktör Tekerlekler Kullanılarak Elektromanyetik İndüksiyon ile Gerilim Nasıl Üretilir

Bu değişken relüktans sensörleri, elektromanyetik indüksiyonun Faraday ilkesi temel alınarak çalışır. Çoğu motorun içinde, genellikle krank miline bağlı özel dişli bir tekerlek ile birlikte çalışan sabit bir mıknatıs ve bobinden oluşan bir düzenek bulunur. Bu dişler geçerken bileşenler arasındaki boşluğu ayarlayarak manyetik alanı değiştirir ve bobinde küçük gerilim darbeleri oluşturur. Bunun sonucunda elde edilen alternatif akım sinyali, krank milinin konumunu ve dönme hızını tam olarak gösterir. Bu bilgi özellikle analog sistemlere dayanan eski araçlarda, ateşleme zamanlamasını belirlerken motor kontrol ünitesi için hayati öneme sahiptir.

İndüktif Krank Mili Sensörlerinin Hıza Bağlı Sinyal Karakteristikleri

İndüktif sensörlerin çıkışı, motor daha hızlı döndükçe artar. Rölanti hızlarında genellikle yaklaşık 0,3 volt AC görürüz, ancak 6.000 devirde sert bir şekilde gaz verildiğinde bu sensörler 4,8 volt AC'ye kadar çıkabilir. Ancak 100 devirin altındaki değerlerde işler zorlaşır çünkü sinyal orada çok zayıf hale gelir. Bu durum, zamanlama verilerinin güvenilir olmamasına neden olur ve bu yüzden birçok mekanik düşük hız uygulamaları için dijital sensörlere geçer. Hava aralığının doğru ayarlanması da çok önemlidir. Çoğu üretici, bunun 0,5 ile 1,5 milimetre arasında tutulmasını önerir. Temizlik mesafesi tam olarak ayarlanmazsa, sinyal kalitesi düşer ve motorlarda kıvılcım kaçmaları başlar. Modern sensör tasarımları artık farklı devir aralıklarında sorunsuz çalışmayı sağlayan uyarlamalı eşik devrelerini içerir. 2022 yılına ait SAE verilerine göre günümüzde içten yanmalı motorların yaklaşık 10'da 9'u bu teknolojiyi kullanmaktadır.