کرینک شافٹ سینسرز کی مختلف اقسام

انجن مینجمنٹ سسٹمز میں کرینک شافٹ سینسر کا کردار

جدید اسپارک سسٹمز میں کرینک شافٹ پوزیشن سینسر کا فنکشن اور اہمیت

کرینک شافٹ کی پوزیشن سینسر، جسے اکثر مختصر CPS کہا جاتا ہے، انجن کے کام کرنے کے طریقے میں انتہائی اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ کرینک شافٹ کے گھومنے کی رفتار اور لمحہ بہ لمحہ اس کی درست پوزیشن کو نشاندہی کرتا رہتا ہے۔ اس سینسر سے حاصل ہونے والی معلومات گاڑی کے کمپیوٹر کو اس بات کا تعین کرنے میں مدد دیتی ہے کہ اسپارک پلگز کو کب فائر کرنا ہے، کتنے ایندھن کا انجیکشن کرنا ہے، اور اخراج پائپ کے ذریعے کیا خارج کرنا ہے۔ CPS کی ریڈنگز میں چھوٹی چھوٹی خرابیاں انجن کے غلط طریقے سے کام کرنے یا گاڑی کے موثر انداز میں چلنے کے بجائے زیادہ ایندھن استعمال کرنے کی وجہ بن سکتی ہیں، جس کی وجہ سے کچھ گزشتہ سال کی تحقیقات کے مطابق ایندھن کی بچت میں 15 فیصد تک کمی آسکتی ہے۔ جو بات زیادہ تر لوگوں کو معلوم نہیں ہوتی وہ یہ ہے کہ یہ سینسر صرف چیزوں کو ہموار طریقے سے چلانے سے کہیں زیادہ کام کرتے ہیں۔ وہ دراصل وہ خصوصیات کو ممکن بناتے ہیں جنہیں ہم آج کل معمول سمجھتے ہیں، جیسے کہ جب سلنڈرز کی ضرورت نہ ہو تو انہیں بند کر دینا اور فوری طور پر ٹربو دباؤ کو ایڈجسٹ کرنا۔ اسی وجہ سے جدید گاڑیاں بغیر ان کے صحیح طریقے سے کام نہیں کر سکتیں۔

کیسے کرینک شافٹ سینسر فیول ان جیکشن اور اسپارک ٹائمنگ کو مربوط کرتا ہے

کرینک شافٹ کی پوزیشن کو پسٹن حرکت کے تناظر میں ٹریک کرکے، سی پی ایس ای سی یو کو فیول ان جیکشن اور اسپارک واقعات کو انتہائی درستگی کے ساتھ وقت دینے کی اجازت دیتا ہے:

• انجیکٹرز انٹیک والو کھلنے سے ملی سیکنڈ پہلے فعال ہوتے ہیں
• اسپارک پلگس کمپریشن سٹروک کے بہترین نقطہ پر فائر ہوتے ہیں
  یہ مربوط کارروائی دھماکے کو روکتی ہے اور طاقت کی پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرتی ہے۔ فیزڈ سیکوئینشل ان جیکشن سسٹمز میں، سی پی ایس کی درستگی خاص طور پر اہم ہوتی ہے—2° جتنی چھوٹی غلطی بھی ہائیڈروکاربن اخراج میں 22% اضافہ کر سکتی ہے (ایس اے ای 2023)۔

سینسر کی ناکامی کا انجن کی کارکردگی اور تشخیص پر اثر

جب کرینک شافٹ پوزیشن سینسر خراب ہو جاتا ہے، تو گاڑیوں میں عام طور پر اسٹارٹ کرنے میں دشواری، غیر مساوی آئیڈل یا چلنے کے دوران مکمل طور پر انجن بند ہونے جیسی علامات ظاہر ہوتی ہیں۔ زیادہ تر میکینک سینسر میں خرابی کی صورت میں DTC کوڈ P0335 کی طرف اشارہ کرتے ہی ہیں، لیکن وائرنگ کی خرابی کو بھی نظر انداز نہیں کرنا چاہیے۔ گزشتہ سال کے کچھ صنعتی اعداد و شمار کے مطابق، ہر پانچ میں سے ایک معاملہ دراصل خراب وائرنگ کی وجہ سے ہوتا ہے، نہ کہ خراب سینسر کی وجہ سے۔ جدید گاڑیوں کا کمپیوٹر عام طور پر CPS سے سگنل کھو جانے پر ایک بنیادی ٹائمِنگ سیٹنگ پر چلا جاتا ہے، اور اس سے انجن کی کارکردگی متاثر ہوتی ہے، جس سے کبھی کبھی انجن کی کارکردگی تقریباً آدھی تک کم ہو سکتی ہے۔ اسی وجہ سے تجربہ کار ٹیکنیشن ان سینسرز کو مکمل خراب ہونے سے پہلے تبدیل کرنے کی سفارش کرتے ہیں، خاص طور پر تقریباً 100,000 میل کے نشانے کے قریب۔ ایسا کرنے سے طویل مدت میں پیسہ بچتا ہے کیونکہ اس سے مہنگی مرمت سے بچا جا سکتا ہے جو اخراج نظام کے دیگر حصوں، بشمول مہنگے کیٹالیٹک کنورٹرز اور آکسیجن سینسرز، کی خرابی کی صورت میں ہوتی ہے جب انجن مناسب طریقے سے کام نہیں کر رہا ہوتا۔

آپریٹنگ اصول کے لحاظ سے کرینک شافٹ پوزیشن سینسرز کی اقسام

مقناطیسی چुम्बकीय (متغیر رلکٹنس) سینسرز اور الیکٹرومیگنیٹک انڈکشن آپریشن

مقناطیسی چुम्बकीय سینسرز الیکٹرومیگنیٹک انڈکشن کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے یہ محسوس کرتے ہیں کہ کرینک شافٹ حرکت میں ہے یا نہیں۔ جب دانتوں والی وہیل سینسر کے کوائل اور مقناطیس کے سیٹ اپ کے قریب گھومتی ہے، تو تبدیل ہوتے ہوئے مقناطیسی میدان ای سی وولٹیج پیدا کرتا ہے جو انجن کی رفتار کے مطابق اوپر اور نیچے جاتا ہے۔ ان سینسرز کی اچھی بات یہ ہے کہ انہیں کسی خارجی پاور ذرائع کی ضرورت نہیں ہوتی، جو ان انجنوں میں لاگت بچاتی ہے جہاں بجٹ زیادہ اہم ہوتا ہے۔ لیکن ایک پکڑ ہے۔ تقریباً 100 ریوولوشن فی منٹ کی رفتار سے کم پر، سگنل بہت کمزور اور غیر قابل بھروسہ ہو جاتا ہے، اس لیے وہ ان حالات کے لیے اچھے نہیں ہیں جہاں بہت سست رفتار پر درست پیمائش کی ضرورت ہوتی ہے۔

اینالاگ کرینک شافٹ سینسرز اور اے سی آؤٹ پٹ سگنل کا رویہ

پرانے اسکول کے اینالاگ کرینک شافٹ سینسرز وہ کلاسیک سائن ویو اے سی سگنلز پیدا کرتے ہیں جو انجن کے گھومنے کی رفتار کے مطابق تبدیل ہوتے ہی ہیں۔ کار کا کمپیوٹر ان عروض و نزول کو پڑھ کر یہ طے کرتا ہے کہ ہر پستن کہاں موجود ہے تاکہ اسے یہ معلوم ہو سکے کہ فیول اور سپارک پلگز کب چھوڑے جائیں۔ یہ سینسر عام یا زیادہ رفتار پر چلنے والے انجن میں ٹھیک طرح کام کرتے ہیں، لیکن جب کار آئیڈل ہو یا تیزی سے تیز رفتاری حاصل کر رہی ہو تو مسائل پیدا ہوتے ہیں۔ 2022 میں آٹوموٹو سینسرز انسٹی ٹیوٹ کی ایک رپورٹ نے ان کے بارے میں ایک دلچسپ بات بھی بتائی۔ تقریباً 800 RPM کے قریب، یہ اینالاگ قسم کے سینسر ڈیجیٹل کے مقابلے میں ٹائمینگ میں تقریباً ±1.5 ڈگری تک غلط ہو سکتے ہیں۔ یہ بہت نہیں لگتا، لیکن انجن کی اصطلاحات میں یہ حقیقی فرق پیدا کرتا ہے۔

ہال ایفیکٹ کرینک شافٹ سینسرز ڈیجیٹل سگنل ٹرانسمیشن کے ساتھ

ہال ایفیکٹ سینسرز سیمی کنڈکٹر ٹیکنا لوجی کا استعمال کرتے ہوئے ورگول ان کے اردگرد مقناطیسی میدانوں میں تبدیلی کے وقت ڈیجیٹل سگنلز پیدا کرتے ہیں۔ یہ تین تار والے آلات دراصل جب چیزیں بالکل حرکت نہیں کر رہی ہوتیں تو بھی قابل اعتماد پوزیشن کی معلومات فراہم کر سکتے ہیں، جو آج کل کی گاڑیوں میں استعمال ہونے والی اسٹارٹ اسٹاپ خصوصیات کے لیے مددگار ہے اور یقینی بناتی ہے کہ سرد موسم میں بھی انجن قابل اعتماد طریقے سے شروع ہوں۔ ان کے ذریعہ پیدا کردہ ڈیجیٹل سگنل ٹائمنگ کو بالکل درست رکھتا ہے، تقریباً چوتھائی ڈگری کے اندر رہتا ہے، چاہے وہ کسی بھی حالت میں کام کر رہے ہوں۔ 2023 کی زیادہ تر نئی گاڑیاں، دراصل دس میں سے سات سے زیادہ ماڈلز، کرینک شافٹ کی پوزیشن کا تعین کرنے کے لیے ان سینسرز پر انحصار کرتی ہیں کیونکہ وہ دوسرے اختیارات کے مقابلے میں بہت اچھی طرح کام کرتے ہیں اور لمبے عرصے تک چلتے ہیں۔

ماہر انجن کے اطلاقات میں فوٹو الیکٹرک اور آپٹیکل سینسر کا استعمال

آپٹیکل سینسرز ایل ای ڈی کے ساتھ اسلاٹ والے پہیے کی ترتیب کا استعمال کرتے ہوئے کام کرتے ہیں، جو یہ جانچنے کے لیے کہ جب کرینک شافٹ موڑتا ہے تو روشنی کس طرح روکی جاتی ہے۔ عام طور پر احتراق انجنوں میں ان کا استعمال نہیں ہوتا کیونکہ یہ گندگی اور نمی سے آسانی سے خراب ہو جاتے ہی ہیں۔ لیکن جہاں حالات صاف اور خشک رہتے ہیں، جیسے ریس کاروں یا قوارب میں، وہاں آپٹیکل سینسر بہت درست ثابت ہو سکتے ہیں، کبھی کبھی اصل مقام کے صرف 0.1 ڈگری کے اندر اندر ہوتے ہیں۔ تاہم دوسرے قسم کے مقابلے میں ان کی زیادہ دیکھ بھال کی ضرورت ہوتی ہے۔ پھر بھی بہت سارے انجن ساز انہیں اعلیٰ کارکردگی والی مشینوں کے لیے ترجیح دیتے ہیں جہاں والوز کو بالکل صحیح وقت پر کھولنا طاقت کی پیداوار اور قابل اعتمادی کے لیے بہت اہم ہوتا ہے۔

اینالاگ اور ڈیجیٹل کرینک شافٹ سینسرز: کارکردگی اور قابل اعتمادی کا موازنہ

اینالاگ اور ڈیجیٹل کرینک شافٹ سینسرز کے درمیان سگنل آؤٹ پٹ کے فرق اور درستگی

روایتی اینالاگ سینسرز مسلسل اے سی وولٹیج پیدا کرتے ہیں جو ساکن حالت میں تقریباً 3 وولٹ سے لے کر زیادہ انجن رفتار پر تقریباً 50 وولٹ تک جا سکتے ہیں۔ دوسری طرف، ہال ایفیکٹ سینسرز مستقل سکوائر ویو ڈی سی سگنل خارج کرتے ہیں جو چاہے چیزوں کی رفتار کوئی بھی ہو، یا تو 5 وولٹ یا 12 وولٹ پر ہوتا ہے۔ جب ہم پوزیشن کی درستگی کی بات کرتے ہیں، تو ڈیجیٹل سینسرز واقعی نمایاں ہوتے ہیں، حالیہ مطالعے کے مطابق 2023 میں SAE کے مطابق صرف ±0.2 ڈگری تک درستگی حاصل کرتے ہیں۔ یہ اینالاگ سینسرز کی نسبت بہت بہتر ہے جو عام طور پر ±1.5 ڈگری کے درمیان متغیر ہوتے ہیں۔ اس درستگی کے فائدے کی وجہ سے، ڈیجیٹل سینسرز ان حالات میں بہت بہتر کام کرتے ہیں جہاں درست وقت کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر جب انجن تقریباً 1500 ریوولوشن فی منٹ کے نیچے بہت تیز نہیں چل رہے ہوتے۔

درست وقت کے لحاظ سے ہال ایفیکٹ سینسرز کے فوائد انڈکٹو قسم کے مقابلے میں

ہال ایفیکٹ سینسرز مسلسل سگنل دیتے ہیں، چاہے انجن مکمل طور پر ساکت ہو، جس کا مطلب ہے کہ گاڑیاں بہت تیز اور درست طریقے سے شروع ہو سکتی ہی ہیں۔ یہ خاص طور پر ٹربو چارجڈ انجنوں کے لیے اہم ہے جہاں ٹائمنگ بالکل درست ہونی چاہیے، کبھی کبھی صرف 0.1 ملی سیکنڈ کے اندر۔ جب ہم نے اس کی ڈائنوز پر جانچ کی، تو ہال ایفیکٹ سینسرز سے لیس گاڑیوں نے پرانے انڈکٹو سینسرز کے مقابلے میں تقریباً 30 فیصد تیزی سے سرد شروعات کی کامیابی حاصل کی۔ ایک اور بڑی خوبی یہ ہے کہ وہ بہت کم رفتار پر مضبوط سگنل برقرار رکھتے ہیں۔ اس سے شہری ٹریفک میں ڈرائیوروں کو روزانہ درپیش بار بار روکنے اور حرکت میں آنے کی صورتحال میں بہتر کام کرنے میں مدد ملتی ہے۔

کم انجن کی رفتار پر اے سی آؤٹ پٹ سینسرز کی حدود

800 RPM سے کم پر، اناлог سینسرز کو تین اہم چیلنجز کا سامنا ہوتا ہے:

• سگنل کی شدت ECU کے تشخیص کی حد سے نیچے گر سکتی ہے (<2V)
• فیز ڈسٹورشن میں 12-18% اضافہ ہوتا ہے (SAE ٹیکنیکل پیپر 2021-01-0479)
• ڈیجیٹل سسٹمز کے مقابلے میں الیکٹرومیگنیٹک تداخل کی حساسیت میں 40% اضافہ ہوتا ہے
  ان محدودیتوں کی وجہ سے طویل عرصے تک بے کار رہنے والے صنعتی ڈیزل انجنوں میں دوبارہ کیلیبریشن کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے طویل مدتی قابل اعتمادی کم ہو جاتی ہے۔

شدید حالات کے تحت ڈیجیٹل اور اینالاگ کرینک شافٹ سینسرز کی قابل اعتمادی

ہال ایفیکٹ سینسرز منفی 40 درجہ سیلسیس سے لے کر 150 درجہ سیلسیس تک (تقریباً -40 فارن ہائیٹ سے 302 فارن ہائیٹ) درجہ حرارت کی حدود میں بہت اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ یہ وہ پرانے قسم کے انڈکٹو سینسرز کی نسبت تقریباً 35 فیصد زیادہ درجہ حرارت کی حدود کا احاطہ کرتے ہیں۔ جب ہم سائیکل ٹیسٹنگ کے نتائج پر نظر ڈالتے ہیں، تو ڈیجیٹل ورژن تقریباً 200 ہزار تھرمل سائیکلز تک خرابی کے آثار ظاہر ہونے سے پہلے برداشت کر سکتے ہیں۔ یہ ان کے اینالاگ بھائیوں کی نسبت تقریباً دو اعشاریہ پانچ گنا بہتر ہیں۔ پھر بھی، بہت سے انجینئرز وائبریشن کی شدید صورتحال جیسے میرین انجن، خاص طور پر ان انجنوں کے ساتھ جو 500 ہرٹز سے زیادہ فریکوئنسی پر وائبریٹ ہوتے ہیں، میں انڈکٹو سینسرز کو ترجیح دیتے ہیں۔ ان انڈکٹو ماڈلز کو یہ فائدہ حاصل ہے کیونکہ وہ سولڈ اسٹیٹ ڈیوائس کے طور پر بنائے جاتے ہیں جن میں وہ نازک سیمی کنڈکٹر کمپونینٹس نہیں ہوتے جو شدید وائبریشن کے دوران خراب ہو سکتے ہیں۔

متغیر ریلوکٹنس (القائی) کرینک شافٹ سینسر ٹیکنالوجی پر تفصیلی نظر

دانت دار ریلوکٹر وہیلز کا استعمال کرتے ہوئے الیکرومیگنیٹک انڈکشن کیسے وولٹیج پیدا کرتا ہے

یہ متغیر ریلوکٹنس سینسر فیض کے الیکرومیگنیٹک انڈکشن کے اصول پر کام کرتے ہیں۔ زیادہ تر انجنوں کے اندر، عام طور پر ایک دائمی مقناطیس اور کوائل کا سیٹ اپ ہوتا ہے جو کرینک شافٹ سے منسلک ایک خصوصی دانت دار وہیل کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے۔ جب یہ دانت گزریں گے تو وہ عناصر کے درمیان فاصلے کو تبدیل کر کے مقناطیسی میدان میں تبدیلی لاتے ہیں، جس کی وجہ سے کوائل میں چھوٹی وولٹیج کی لہریں پیدا ہوتی ہیں۔ اس عمل کے نتیجے میں ایک متبادل کرنٹ سگنل حاصل ہوتا ہے جو ہمیں کرینک شافٹ کی بالکل درست پوزیشن اور اس کی گھماؤ کی رفتار کے بارے میں بتاتا ہے۔ یہ معلومات انجن کنٹرول یونٹ کے لیے اس وقت بہت اہم ہوتی ہے جب وہ آتشیں ٹائمِنگ مقرر کر رہا ہوتا ہے، خاص طور پر پرانی گاڑیوں میں جو اب بھی ڈیجیٹل نظام کے بجائے اینالاگ نظام پر انحصار کرتی ہیں۔

القائی کرینک شافٹ سینسرز کی رفتار پر منحصر سگنل خصوصیات

انڈکٹو سینسرز کا آؤٹ پُٹ انجن کے تیزی سے گھومنے کے ساتھ بڑھ جاتا ہے۔ خالی دوڑ (آئیڈل اسپیڈ) پر ہمیں عام طور پر تقریباً 0.3 وولٹ اے سی نظر آتا ہے، لیکن 6,000 آر پی ایم پر زوردار گیس دینے پر، یہ سینسرز 4.8 وولٹ اے سی تک پیدا کر سکتے ہیں۔ تاہم 100 آر پی ایم سے کم پر چیزوں میں پیچیدگی آجاتی ہے کیونکہ وہاں سگنل بہت کمزور ہو جاتا ہے۔ اس کی وجہ سے ٹائمنگ ڈیٹا غیر قابل اعتماد ہو جاتا ہے، جسی وجہ سے بہت سے میکینک کم رفتار والے استعمال کے لیے ڈیجیٹل سینسرز پر منتقل ہو جاتے ہیں۔ ہوا کے درمیانی فاصلے (ایئر گیپ) کو درست رکھنا بھی بہت اہم ہے۔ زیادہ تر مرکبات سفارش کرتے ہیں کہ اسے 0.5 اور 1.5 ملی میٹر کے درمیان رکھا جائے۔ اگر کلیئرنس بالکل درست نہ ہو تو سگنل کی معیار گر جاتی ہے اور انجن میں چنگاریاں لینے لگتی ہیں۔ جدید سینسر ڈیزائن میں اب ایڈاپٹیو تھریشولڈ سرکٹس شامل کیے گئے ہیں جو مختلف آر پی ایم رینج میں چیزوں کو ہموار چلانے میں مدد دیتے ہیں۔ 2022 کے ایس اے ای ڈیٹا کے مطابق، آج کل تقریباً 10 میں سے 9 اندرونی احتراق انجن یہ ٹیکنالوجی استعمال کرتے ہیں۔