ما هي وظيفة مستشعر عمود المرفق في السيارة؟
يُعدّ حساس عمود المرفق (المعروف أيضًا بحساس سرعة المحرك) الحساس الأساسي في نظام التحكم الإلكتروني للمحرك. ويُستخدم بشكل رئيسي للكشف عن موضع عمود المرفق، وإشارة النقطة الميتة العليا للمكبس، وسرعة المحرك، كما يُرسل إشارات إلى وحدة التحكم الإلكترونية للتحكم في توقيت الإشعال وحقن الوقود. يُركّب هذا الحساس عادةً في الطرف الأمامي لعمود المرفق، أو الطرف الأمامي لعمود الكامات، أو دولاب الموازنة، أو الموزع. ويتطلب عمله التنسيق مع حساس موضع عمود الكامات.
بحسب مبدأ عملها، يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع: النوع النبضي المغناطيسي، ونوع هول، والنوع الكهروضوئي. يُولّد النوع النبضي المغناطيسي إشارة موجة جيبية عن طريق إحداث تغيير في المجال المغناطيسي عبر قرص إشارة. يُخرج نوع هول إشارة موجة مربعة باستخدام شفرة مُحفّزة. يُولّد النوع الكهروضوئي جهدًا نبضيًا باستخدام نقل الضوء عبر فتحة. يتطلب نوع هول مصدر طاقة خارجي 5 فولت، بينما يكون النوع الكهروضوئي عرضةً لتدهور دقة الإشارة بسبب تلوث الزيت. تشمل الأعطال الشائعة تداخل الإشارة الناتج عن تقادم الأسلاك، وصعوبة التشغيل بسبب اتساخ الحساس. قد تؤدي الحالات غير الطبيعية إلى إضاءة مؤشر عطل المحرك، مما يتسبب في نقص الطاقة أو عدم القدرة على التشغيل. يُظهر مسار التكنولوجيا الحديثة اتجاهًا تطوريًا من الإشارات التناظرية إلى الكشف الرقمي.
مبدأ الكشف لمستشعر موضع عمود المرفق من نوع النبض المغناطيسي
مستشعر موضع عمود المرفق من نوع النبض المغناطيسي من شركة نيسان
يُركّب حساس موضع عمود المرفق خلف البكرة في الطرف الأمامي لعمود المرفق. في الطرف الخلفي للبكرة، يوجد قرص دائري رقيق ذو أسنان دقيقة (يُستخدم لتوليد الإشارات، ويُسمى قرص الإشارة)، وهو مُركّب مع بكرة عمود المرفق على عمود المرفق ويدور معه. على الحافة الخارجية لقرص الإشارة، يوجد سن كل 4 درجات على طول محيطه. يوجد إجمالاً 90 سنًا، وثلاثة نتوءات مُرتبة كل 120 درجة، ليصبح المجموع 3 نتوءات. صندوق الحساس المُركّب على حافة قرص الإشارة هو مُولّد إشارة يُنتج إشارة كهربائية. يحتوي مُولّد الإشارة على 3 رؤوس مغناطيسية ملفوفة حول المغناطيس الدائم الموجود على ملف الحث، حيث يُولّد الرأس المغناطيسي الأول إشارة 120 درجة، بينما يُولّد الرأسان المغناطيسيان الثاني والثالث معًا إشارة زاوية عمود المرفق بمقدار درجة واحدة. يواجه الرأس المغناطيسي ② بروز قرص الإشارة بزاوية 120 درجة، بينما يواجه الرأسان المغناطيسيان ① و③ حلقة التروس الخاصة بقرص الإشارة، مع وجود فرق طور يتناسب مع زاوية عمود المرفق. يحتوي مولد الإشارة على دوائر لتضخيم الإشارة وتشكيلها، وموصل خارجي رباعي الفتحات، حيث تمثل الفتحة "1" خط إخراج الإشارة بزاوية 120 درجة، والفتحة "2" خط الطاقة لدائرة تضخيم الإشارة وتشكيلها، والفتحة "3" خط إخراج الإشارة بزاوية 1 درجة، والفتحة "4" خط التأريض. من خلال هذا الموصل، تُنقل الإشارة المولدة بواسطة مستشعر موضع عمود المرفق إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU).
عند دوران المحرك، تُحدث أسنان ونتوءات قرص الإشارة تغييرًا في المجال المغناطيسي المار عبر ملف الحث، مما يُولد قوة دافعة كهربائية متناوبة فيه. بعد الترشيح والتشكيل، تتحول هذه القوة إلى إشارة نبضية. بعد دورة كاملة للمحرك، يُولد الرأس المغناطيسي ② ثلاث إشارات نبضية بزاوية 120 درجة، بينما يُولد كل من الرأسين المغناطيسيين ① و③ تسعين إشارة نبضية (متناوبة). ولأن الرأسين المغناطيسيين ① و③ مُثبتان على مسافة 3 درجات بين زاوية عمود المرفق، ويُولد كل منهما إشارة نبضية كل 4 درجات، فإن فرق الطور بين الإشارات النبضية المُولدة من الرأسين المغناطيسيين ① و③ هو 90 درجة بالضبط. تُرسل هاتان الإشارتان النبضيتان إلى دائرة تضخيم الإشارة وتشكيلها لدمجهما، ثم تُولد إشارة بزاوية عمود مرفق مقدارها درجة واحدة.
يتم تثبيت الرأس المغناطيسي ② الذي يولد إشارة 120 درجة عند 70 درجة قبل النقطة الميتة العليا، لذلك يمكن أيضًا تسمية إشارته بإشارة 70 درجة قبل النقطة الميتة العليا، أي أثناء تشغيل المحرك، يقوم الرأس المغناطيسي ② بتوليد إشارة نبضية عند النقطة الميتة العليا لكل أسطوانة.
مستشعر موضع عمود المرفق من نوع النبض المغناطيسي من شركة تويوتا
يقوم نظام TCCS من شركة تويوتا بتثبيت مستشعر موضع عمود المرفق من نوع النبض المغناطيسي في الموزع. ينقسم المستشعر إلى جزأين علوي وسفلي، حيث يولد الجزء العلوي إشارة G، بينما يولد الجزء السفلي إشارة Ne، وكلاهما يستخدم دوارًا مسننًا يدور ليحدث تغييرًا في التدفق المغناطيسي لملف الحث الخاص بمولد الإشارة، مما يؤدي إلى توليد قوة دافعة كهربائية متناوبة في ملف الحث، والتي يتم تضخيمها بعد ذلك وإرسالها إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU).
إشارة Ne هي الإشارة المستخدمة للكشف عن زاوية عمود المرفق وسرعة المحرك، وهي تعادل إشارة 1° لمستشعر موضع عمود المرفق من نوع النبض المغناطيسي لشركة نيسان. يتم توليد هذه الإشارة بواسطة دوار (دوار التوقيت N0.2) مثبت في الجزء السفلي، ويحتوي على 24 سنًا متباعدة بانتظام، بالإضافة إلى ملف استشعار مجاور.
عند دوران الدوّار، تتغير الفجوة الهوائية بين أسنانه وجزء الحافة (الرأس المغناطيسي) لملف الاستشعار، مما يُحدث تغييرًا في المجال المغناطيسي المار عبر الملف، مُولِّدًا قوة دافعة كهربائية مُستحثة. وعندما تقترب الأسنان من الرأس المغناطيسي أو تبتعد عنه، يتغير تدفق المجال المغناطيسي، بحيث يُولِّد كل سن إشارة جهد متردد كاملة في ملف الاستشعار عند مروره عبر الرأس المغناطيسي. يحتوي دوّار التوقيت N0.2 على 24 سنًا، لذا عند دورانه دورة كاملة (أي دوران عمود المرفق 720 درجة)، يُولِّد ملف الاستشعار 24 إشارة جهد متردد. تُعادل نبضة واحدة من إشارة Ne في الدورة الواحدة 30 درجة من دوران عمود المرفق (720 درجة ÷ 24 = 30 درجة). وللحصول على دقة أعلى في كشف الزاوية، يُقسِّم نظام التحكم الإلكتروني (ECU) زمن الدوران البالغ 30 درجة إلى 30 جزءًا متساويًا، مُولِّدًا بذلك إشارة دوران عمود المرفق بمقدار درجة واحدة. وبالمثل، تقيس وحدة التحكم الإلكترونية سرعة المحرك بناءً على الفترة الزمنية الفاصلة بين نبضتين متتاليتين لإشارة Ne (دوران عمود المرفق بزاوية 60 درجة). تُستخدم إشارة G لتحديد الأسطوانات وكشف موضع النقطة الميتة العليا للمكبس، وهو ما يعادل إشارة 120 درجة لمستشعر موضع عمود المرفق النبضي المغناطيسي من نيسان. تُولّد إشارة G بواسطة دوّار ذي حافة (دوّار التوقيت رقم 1) أعلى مولد Ne وملفي استشعار متناظرين (ملف الاستشعار G1 وملف الاستشعار G2). مبدأ توليد الإشارة هو نفسه مبدأ توليد إشارة Ne. كما تُستخدم إشارة G كإشارة مرجعية لحساب زاوية عمود المرفق.
تكشف الإشارتان G1 و G2 على التوالي عن النقطة الميتة العليا للأسطوانة السادسة والأسطوانة الأولى. ونظرًا لموقع مولد الإشارتين G1 و G2، فعند توليد هاتين الإشارتين، لا يكون المكبس في النقطة الميتة العليا تمامًا، بل في موضع يسبقها بعشر درجات.
الكشف عن مستشعر موضع عمود المرفق ذي النبض المغناطيسي
خذ مستشعر موضع عمود المرفق النبضي المغناطيسي المستخدم في نظام التحكم الإلكتروني لمحرك 2JZ-GE الخاص بسيارة Crown 3.0 السيدان كمثال لتوضيح طريقة الكشف الخاصة به.
فحص مقاومة مستشعر موضع عمود المرفق
أوقف تشغيل مفتاح الإشعال، وافصل موصل حساس موضع عمود المرفق، ثم قِس قيم المقاومة بين طرفي الحساس باستخدام جهاز قياس متعدد الأغراض مضبوطًا على وضع المقاومة (الجدول 1). إذا لم تكن قيم المقاومة ضمن النطاق المحدد، فيجب استبدال حساس موضع عمود المرفق.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد، فتابع قراءة المقالات الأخرى على هذا الموقع!
يرجى الاتصال بنا إذا كنتم بحاجة إلى مثل هذه المنتجات.
تشو منغ شنغهاي للسيارات المحدودة تلتزم ببيع منتجات MG&ماكسوسقطع غيار السيارات مرحب بها لشراء.
