سنسور موقعیت میل لنگ و میل سوپاپ

در سیستم‌های احتراق غیرتوزیعی لازم است تا یک سنسور موقعیت میل‌لنگ (CKP) و گاهی هم یک سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (CMP) وجود داشته باشد. این سنسورها درست همانند یک پیکاپ احتراق یا چرخ محرک در توزیع‌کننده الکترونیکی عمل می‌نمایند و تنها تفاوت آن‌ها نیز همان سیگنال زمان‌بندی پایه است که به جای توزیع شفت، بالانسر میل‌لنگ یا هارمونیک را می‌خواند. این امر باعث می‌شود تا تغییرات در زمان‌بندی احتراق از بین برود. این تغییرات به واسطه خوردگی یا لقی در زنجیره زمان‌بندی یا چرخ‌دنده توزیع به وجود می‌آید. با استفاده از این سیستم‌ها دیگر نیازی به تنظیم زمان‌بندی (یا تنظیمات نادرست) نیز وجود ندارد.

بیشتر بخوانید:میل سوپاپ(میل بادمک)

در خودروهای مدل سال 1996 که در آن‌ها سیستم تشخیص عیب II (OBD II) وجود دارد، از سنسور موقعیت میل‌لنگ نیز برای تشخیص تغییرات در سرعت لنگ که ناشی از احتراق نادرست هستند، استفاده می‌شود. در صورتی که کامپیوتر مقدار زیادی از این تغییرات را حس کند، چراغ چک موتور یا چراغ خدمات موتور روشن می‌شود تا راننده متوجه شود که مشکلی به وجود آمده است.

انواع مختلف سنسور موقعیت میل لنگ

1- سنسور موقعیت میل لنگ با اثر هال

انواع مختلفی از سنسورهای موقعیت میل‌لنگ وجود دارند. یکی از این مدل‌ها همان سنسور موقعیت لنگ با اثر هال است که حلقه «قطع‌کننده» فلزی شکاف‌دار در پشت بالانسر هارمونیک را می‌خواند. از این مدل، اولین بار در موتورهای انژکتوری ترتیبی (SFI) بیوک 3.8 لیتری مدل V6 (و موتورهای توربو) استفاده شده است که دارای احتراق کویل کنترل‌شده کامپیوتری (C3I) بدون توزیع بوده‌اند. سنسور موقعیت میل‌لنگ یک سیگنال روشن و خاموش به ماژول کنترل رانشگر (PCM) ارسال می‌کند. کامپیوتر از این سیگنال برای اندازه‌گیری rpm موتور و موقعیت لنگ استفاده می‌نماید. در این سیستم همچنین از یک سنسور موقعیت میل‌سوپاپ مجزا به جای توزیع‌کننده اصلی استفاده می‌شود تا زمان‌بندی شیر را به PCM اطلاع دهد. PCM بر اساس این اطلاعات می‌تواند ترتیب احتراق را تعیین کند که سپس، از آن هم برای تنظیم زمان انژکتور و هم زمان احتراق استفاده می‌شود. شرکت فورد نیز از چنین مدلی برای احتراق بدون توزیع خود در موتور 5.0L V استفاده کرده است.

2- سنسور ترکیبی

در یکی دیگر از مدل‌های سنسور موقعیت میل‌لنگ شرکت GM از «سنسور ترکیبی» استفاده شده است که می‌توانید آن را در جلوی مدل‌های V6 3.0 لیتری و 3300 بیابید. GM به این سنسورها، سنسورهای ترکیبی می‌گوید، زیرا در سنسور موقعیت لنگ، یک جفت سوئیچ با اثر هال وجود دارد که دو سیگنال مجزای از یکدیگر تولید می‌کند. دو حلقه قطع‌کننده شیاردار نیز در پشت بالانسر هارمونیک تعبیه شده است. در یکی از این حلقه‌ها سه شیار وجود دارد که باعث می‌شود تا یکی از سوئیچ‌های اثر هال، در هر دور سه سیگنال موقعیت لنگ تولید کند. در حلقه دیگر نیز صرفاً یک شیار وجود دارد که باعث می‌شود تا سوئیچ اثر هال دیگر، یک سیگنال «پالس سینک» تولید نماید. ECM از این سیگنال برای محاسبه rpm و زمان‌بندی احتراق استفاده می‌نماید.

3- سنسور پیکاپ مغناطیسی

سومین مدل از سنسور موقعیت میل‌لنگ، یک پیکاپ مغناطیسی است که شیارهای ماشین‌کاری‌شده در یک حلقه «درجا» در مرکز میل‌لنگ بر روی بالانسر هارمونیک یا فلایویل را می‌خواند. از این مدل سنسور در موتورهای GM دارای سیستم‌های احتراق مستقیم (DIS) با ظرفیت 2.0، 2.5 و 2.8 لیتری استفاده شده است. همچنین از آن‌ها در موتورهای احتراق غیرتوزیعی یکپارچه (IDI) با ظرفیت 2.3 لیتری مدل Quad 4 نیز استفاده شده و در بسیاری از موتورهای فورد، کرایسلر و موتورهای وارداتی نیز می‌توان چنین سنسورهایی را مشاهده نمود.

4- سنسور موتورهای GM

در موتورهای GM، حلقه خنثی لنگ دارای شش شیار هم فاصله با زاویه 60 درجه نسبت به یکدیگر است. یک شیار هفتم هم در این مدل وجود دارد که 10 درجه فاصله دارد، به طوری که یک «پالس-همزمان» دیگر نیز در هر دور تولید می‌شود. سپس، PCM از این اطلاعات برای محاسبه درست زمان‌بندی احتراق و تزریق استفاده می‌نماید. این سنسور باید با احتیاط در محل مناسب خود قرار گیرد تا یک شکاف برای هوا به میزان 0.050 اینچ از حلقه خنثی میل‌لنگ ایجاد شود.

انواع مختلف سنسورهای موقعیت میل‌لنگ

عیب‌یابی سنسورهای CKP و CMP

سریع‌ترین روش برای بررسی سنسورهای میل‌لنگ و میل‌بادامک بر روی خودروهای مدل 1995 و بعد از آن که مجهز به OBD II هستند، وصل‌کردن یک ابزار اسکن و بررسی کدهای خطای حاصل است.

P0335 ... مدار A سنسور موقعیت میل‌لنگ

P0336... محدوده یا عملکرد مدار A سنسور موقعیت میل‌لنگ

P0337... ورودی کم به مدار A سنسور موقعیت میل‌لنگ

P0338... ورودی زیاد به مدار A سنسور موقعیت میل‌لنگ

P0339... تناوب در مدار A سنسور موقعیت میل‌لنگ

P0340... مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 1 یا سنسور تکی)

P0341... محدوده یا عملکرد مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 1)

P0342... ورودی کم به مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 1)

P0343... ورودی زیاد به مدار “A” سنسور موقعیت میل‌بادامک (بانک 1)

P0344... تناوب در مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 1)

P0345... مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 2)

P0346... محدوده یا عملکرد مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 2)

P0347... ورودی کم به مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 2)

P0348... ورودی زیاد به مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 2)

P0349... تناوب در مدار “A” سنسور موقعیت میل‌سوپاپ (بانک 2)

شما همچنین می‌توانید از ابزار اسکن خود برای تشخیص rpm میل‌لنگ در مواردی استفاده کنید که لنگ موتور در حال حرکت باشد، اما هنوز روشن نشده باشد، زیرا در این حالت هیچ جرقه‌ای وجود ندارد و این معمولاً نشانه‌ای است که مشخص می‌کند که سنسور موقعیت میل‌لنگ هنوز کار نمی‌کند).

در خودروهایی که پیش از تجهیز به ODB II ساخته شده‌اند، شما می‌توانید از ابزار اسکن خود برای بررسی کدها استفاده کنید. همچنین می‌توانید از رویه دستی برای فلش کدها استفاده کنید تا کدها را بخوانید. در خودروهای قبل از نسل ODB II، در صورتی که برای لنگ هیچ سیگنال مرجعی تولید نشده باشد، کد 12 برای مشکل نشان داده می‌شود. در خودروهای فورد پیش از ODB II، کد 14 نشان‌دهنده مشکل در سیگنال سنسور موقعیت لنگ است که شرکت فورد به آن سیگنال “PIP” (پروفایل احتراق پیکاپ) می‌گوید.

بررسی‌های سنسور موقعیت لنگ

با در نظر داشتن این موضوع که یک سنسور موقعیت میل‌لنگ از نوع مغناطیسی است یا یک سوئیچ اثر هال، بیشتر مشکلات را می‌توان مربوط به خرابی در مهار سیم‌کشی دانست. قطعی در ولتاژ ورودی به سنسور، اتصال به زمین یا مدارهای بازگشتی می‌توانند منجر به سیگنال‌های زمان‌بندی مهمی شوند که در نتیجه آن، لنگ کار می‌کند اما موتور راه نمی‌افتد.

همچنین در برخی از خودروها، آسیب رسیدن به حلقه سنسور شیاردار بر روی میل‌لنگ، بالانسر هارمونیک یا فلایویل می‌تواند منجر به سیگنال اشتباه در میل‌لنگ شود.

برای عیب‌یابی و یافتن مشکل در سنسور موقعیت میل‌لنگی که مظنون به خطا است، باید از نمودارهای تشخیص عیبی که در دفترچه‌های راهنمای تولیدکنندگان ارائه شده است، استفاده نمایید. بدین ترتیب، در صورتی که کد خطایی را مشاهده کرده باشید، می‌توانید قطعه خراب را پیدا کنید. در غیر این‌صورت هیچ راهی نخواهید داشت تا بفهمید که مشکل عدم جرقه و روشن‌شدن به واسطه خرابی در ماژول احتراق، کویل، کامپیوتر، خرابی در سیم‌کشی یا سوئیچ احتراق است.

برای بررسی سنسورهای مغناطیسی نیز می‌توانید اتصال الکتریکی را بیرون کشیده و مقاومت بین ترمینال‌های مناسب را بررسی کنید. به عنوان مثال، در موتور GM 2.3L Quad 4 مقاومت خوانده‌‌شده باید بین 500 تا 900 اهم باشد. همیشه برای تست این سنسورها به دفترچه‌های راهنمای سازنده خودرو مراجعه کنید. بدیهی است که در صورتی که این مقاومت برابر با صفر (کوتاه‌شده) یا بی‌نهایت (باز) باشد، سنسور خراب شده است و باید تعویض شود. در صورتی که از اسیلوسکوپ استفاده می‌کنید، شکل موج در سنسور مغناطیسی میل‌لنگ به صورت زیر است:

شکل موج‌های سنسور دیجیتال و آنالوگ میل‌لنگ بر روی یک اسیکوسکوپ DSO

زمانی که لنگ موتور می‌چرخد، یک سنسور مغناطیسی خوب برای موقعیت میل‌لنگ باید یک جریان متناوب تولید کند، بنابراین بررسی ولتاژ خروجی در حین چرخش لنگ را می‌توان به عنوان یکی دیگر از تست‌هایی دانست که قابل انجام است. برای انجام این تست، زمانی که سنسور وصل است، ولتاژ خروجی را در ترمینال‌های مناسب در حین گردش لنگ موتور بخوانید. در صورتی که مقدار ولتاژی دست‌کم برابر با 20 میلی‌ولت AC مشاهده نمودید، بدین معنا است که سنسور سالم است و احتمالاً ماژول، کوئل، سیم‌کشی یا کامپیوتر است که به مشکل خورده است.

در سنسورهای موقعیت میل‌لنگ با اثر هال معمولاً سه ترمینال وجود دارد؛ یکی برای تغذیه جریان، یکی برای زمین و دیگری برای سیگنال خروجی. سنسور باید هم ولتاژ و هم اتصال زمین داشته باشد تا بتواند سیگنالی را تولید کند. به همین دلیل ابتدا باید این ترمینال‌ها را با استفاده از یک ولت‌متر آنالوگ چک کنید. برای چک‌کردن خروجی سنسور، اتصال کوئل را قطع کرده و لنگ موتور را بچرخانید تا مشخص شود که آیا سنسور، سیگنال ولتاژ ایجاد می‌کند یا خیر. هر بار که تیغه شاتر از سوئیچ اثر هال عبور می‌کند، سوزن ولت‌متر باید بپرد. اگر برای این بررسی از اسیلوسکوپ استفاده کنید، باید یک شکل موج مربعی (بالا را ببینید) را مشاهده کنید که فرکانس آن تغییر می‌کند.

اگر در عیب‌یابی متوجه خرابی در سنسور موقعیت لنگ شدید، تنها کاری که می‌‌توانید انجام دهید، آن است که آن را عوض کنید. در سنسورهای اثر هال، سنسور باید به شکل مناسب با حلقه قطع‌کننده همراستا باشد تا بتواند یک سیگنال تمیز تولید کند. هرگونه ساییدگی یا وجود ذرات خارجی می‌تواند مشکلات عملکرد درجا به وجود آورده و یا این‌که به سنسور آسیب وارد نماید. سنسورهای مغناطیسی موقعیت میل‌لنگ باید با یک شکاف هوایی مناسب نصب شوند که این شکاف معمولاً در حدود 0.5 اینچ از چرخ  رلاکتور بر روی میل‌لنگ است.

سنسورهای موقعیت میل‌سوپاپ

در بسیاری از موتورهایی که دارای سیستم‌های احتراق غیرتوزیعی و تزریق سوخت ترتیبی هستند، از یک سنسور موقعیت میل‌بادامک استفاده می‌شود ماژول کنترل موتور، اطلاعات لازم در خصوص موقعیت میل‌سوپاپ نسبت به میل‌لنگ را داشته باشد. با پایش موقعیت بادامک (که باعث می‌شود تا ماژول کنترل بتواند مشخص نماید که در چه زمان‌هایی سوپاپ‌های ورودی و خروجی باید باز و بسته شوند)، ماژول کنترل می‌تواند از مقدار ورودی سنسور موقعیتِ میل‌سوپاپ به همراه مقدار موجود در سنسور موقعیت میل‌لنگ استفاده کرده تا مشخص نماید که کدام‌یک از سیلندرها در توالی آتش در موتور، اکنون به سمت مرکز نقطه مرگ بالا نزدیک می‌شود. سپس، ماژول کنترل موتور از این اطلاعات استفاده می‌کند تا پالس‌دهی در انژکتورهای ترتیبی سوخت را همزمان سازد، به طوری که آن‌ها با ترتیب احتراق در موتور هماهنگ شوند. در برخی از موارد، همچنین از خروجیِ سنسور موقعیت میل‌سوپاپ برای زمان‌بندی احتراق استفاده می‌شود.

سنسور موقعیت میل‌سوپاپ می‌تواند از نوع مغناطیسی یا اثر هال باشد و بر روی کاور زمان‌بندی بر روی چرخ‌دنده میل‌سوپاپ در انتهای سرسیلندر برای مواردی نصب می‌شود که بادامک بیش از حد گرم می‌شود. در مواردی هم به جای توزیع‌کننده کار می‌کند (در برخی از مدل‌های موتورهای GM)، در یک بدنه خاص قرار می‌گیرد. عملکرد و عیب‌یابی آن نیز اساسً همانند همان چیزی است که برای سنسور موقعیت میل‌لنگ به کار می‌رود.

سؤالاتی در خصوص سنسورهای موقعیت میل‌لنگ

آیا سنسور میل‌لنگ، زمان‌بندی احتراق را نیز کنترل می‌کند؟

بله، سنسور لنگ یک سیگنال پایه برای زمان‌بندی ارائه می‌کند که به موقعیت‌های نسبی پیستون‌ها در هنگام چرخش میل‌لنگ را به کامپیوتر موتور اطلاع می‌دهد. سپس، کامپیوتر موتور از سیگنال لنگ به منظور محاسبه زمان‌بندی برای احتراق استفاده می‌کند. از سیگنال سنسور میل‌لنگ، همچنین برای تعیین زمان‌بندی در تزریق سوخت و در موتورهایی که دارای زمان‌بندی متغیر برای سوپاپ‌ها هستند، استفاده می‌شود تا زمان‌بندی میل‌سوپاپ در صورت لزوم تغییر کند و عملکرد موتور، میزان آلاینده‌ها و مصرف سوخت موتور بهتر شود.

آیا در صورتی که سنسورر لنگ خراب باشد، می‌تواند باعث شود تا موتور من روشن نشود؟

بله. سیگنالی که از سنسور میل‌لنگ می‌آید، به کامپیوتر موتور می‌گوید که لنگ موتور در حال چرخش است. در صورتی که هیچ سیگنالی نرسد، این کامپیوتر نمی‌تواند زمان‌بندی مناسب برای جرقه‌زنی و زمان‌بندی برای تزریق سوخت فراهم نماید. در صورتی که سیگنال سنسور میل‌لنگ وجود نداشته باشد، وقتی که لنگ موتور می‌چرخد، پمپ سوخت به کار نمی‌افتد.

آیا در صورتی که سنسور لنگ خراب باشد، ممکن است موتور من در حالت سرعت واماندگی قرار گیرد؟

بله. در صورتی که سیگنال سنسور لنگ ضعیف یا با خطا تولید شود، کامپیوتر موتور مرجع زمان‌بندی خود را از دست داده و باعث می‌شود تا احتراق در موتور نامناسب شده یا این‌که در سرعت واماندگی خود قرار گیرد.

چه چیزی باعث می‌شود تا سنسورهای لنگ خراب شوند؟

سنسور میل‌لنگ به دلایل مختلفی ممکن است که از کار بیفتند. خوردگی یا آسیب به سیم‌کشی سنسور می‌تواند با سیگنال آن تداخل کند. خوردگی، آسیب یا ناهمراستایی بر روی چرخ محرک که می‌تواند منجر به خطا در مقدار قرائت‌شده از سنسور لنگ شود، همچنین می‌تواند منجر به خرابی سیگنال شود. خرابی برقی در داخل سنسور، مانند پارگی در سیم‌ها یا اتصال کوتاه یا شکاف در عایق آن می‌تواند ناشی از عیوب در هنگام تولید یا به واسطه مواجهه با گرمای بیش از حد باشد.

سنسور میل‌لنگ در کجا قرار دارد؟

مکن سنسور لنگ بستگی به موتور دارد. این سنسور ممکن است در جلوی موتور در نزدیکی بالانسر هارمونیک میل‌لنگ قرار داشته باشد یا ممکن است در پشت موتور در نزدیکی فلایویل تعبیه شده باشد. همچنین ممکن است در جایی در قسمت پایین و وسط بلوک موتور قرار گرفته باشد تا چرخ محرک شیاردار بر روی میل‌لنگ را قرائت کند.

تعویض سنسور میل‌لنگ خراب‌شده، چقدر دشوار است؟

این امر بستگی به محل سنسور دارد. اگر دسترسی به این سنسور ساده باشد، عوض‌کردن آن هم ساده خواهد بود. پیچی که سنسور را در محل آن نگه داشته است، شل کنید، آن را بیرون کشیده و سنسور جدید را به جای آن قرار دهید. در بعضی از خودروها، اما این سنسور واقعاً در بخش‌های زیرین قرار گرفته و دسترسی به آن، واقعاً دشوار است. پیش از آن‌که بتوان سنسور را تعویض کرد، باید بسیاری از اجزا را در آورد.