หน้าที่ของเซ็นเซอร์เพลาข้อเหวี่ยงในรถยนต์คืออะไร?
เซ็นเซอร์เพลาข้อเหวี่ยง (หรือที่เรียกว่าเซ็นเซอร์ความเร็วเครื่องยนต์) เป็นเซ็นเซอร์หลักของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์ โดยหลักแล้วใช้สำหรับตรวจจับตำแหน่งของเพลาข้อเหวี่ยง สัญญาณจุดศูนย์ตายบนของลูกสูบ และความเร็วของเครื่องยนต์ และส่งสัญญาณไปยัง ECU เพื่อควบคุมจังหวะการจุดระเบิดและการฉีดเชื้อเพลิง เซ็นเซอร์นี้มักติดตั้งอยู่ที่ปลายด้านหน้าของเพลาข้อเหวี่ยง ปลายด้านหน้าของเพลาลูกเบี้ยว ล้อช่วยแรง หรือจานจ่าย โดยต้องทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาลูกเบี้ยว
ตามหลักการทำงาน สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ประเภทพัลส์แม่เหล็ก ประเภทฮอลล์ และประเภทโฟโตอิเล็กทริก: ประเภทพัลส์แม่เหล็กสร้างสัญญาณคลื่นไซน์โดยการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กผ่านแผ่นสัญญาณ ประเภทฮอลล์สร้างสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมโดยใช้ใบมีดกระตุ้น ประเภทโฟโตอิเล็กทริกสร้างแรงดันพัลส์โดยใช้การส่งผ่านแสง ประเภทฮอลล์ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอก 5V และประเภทโฟโตอิเล็กทริกมีความเสี่ยงต่อการลดความแม่นยำของสัญญาณเนื่องจากการปนเปื้อนของน้ำมัน ข้อผิดพลาดทั่วไป ได้แก่ การรบกวนของสัญญาณที่เกิดจากสายไฟที่เสื่อมสภาพ และปัญหาในการสตาร์ทเนื่องจากเซ็นเซอร์สกปรก สถานการณ์ผิดปกติอาจทำให้ไฟเตือนเครื่องยนต์ติด และทำให้กำลังไฟไม่เพียงพอหรือสตาร์ทไม่ติด เทคโนโลยีสมัยใหม่แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการพัฒนาจากสัญญาณอนาล็อกไปสู่การตรวจจับแบบดิจิทัล
หลักการตรวจจับของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบพัลส์แม่เหล็ก
เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบแม่เหล็กของบริษัทนิสสัน
เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงนี้ติดตั้งอยู่ด้านหลังรอกที่ปลายด้านหน้าของเพลาข้อเหวี่ยง ที่ปลายด้านหลังของรอกจะมีแผ่นกลมบางๆ ที่มีฟันละเอียด (ใช้สำหรับสร้างสัญญาณ เรียกว่าแผ่นสัญญาณ) ซึ่งติดตั้งร่วมกับรอกเพลาข้อเหวี่ยงบนเพลาข้อเหวี่ยงและหมุนไปพร้อมกับเพลาข้อเหวี่ยง ที่ขอบด้านนอกของแผ่นสัญญาณจะมีฟันทุกๆ 4° ตามแนวเส้นรอบวง มีฟันทั้งหมด 90 ซี่ และมีส่วนยื่น 3 ส่วนเรียงกันทุกๆ 120° รวมทั้งหมด 3 ส่วน กล่องเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่บนขอบของแผ่นสัญญาณเป็นเครื่องกำเนิดสัญญาณที่สร้างสัญญาณไฟฟ้า เครื่องกำเนิดสัญญาณมีหัวแม่เหล็ก 3 หัวพันรอบแม่เหล็กถาวรบนขดลวดเหนี่ยวนำ โดยหัวแม่เหล็ก ② สร้างสัญญาณ 120° และหัวแม่เหล็ก ① และ ③ ร่วมกันสร้างสัญญาณมุมเพลาข้อเหวี่ยง 1° หัวแม่เหล็ก ② หันไปทางส่วนที่ยื่นออกมา 120° ของแผ่นสัญญาณ หัวแม่เหล็ก ① และ ③ หันไปทางวงแหวนเฟืองของแผ่นสัญญาณ โดยมีความแตกต่างของเฟสตามมุมเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องกำเนิดสัญญาณมีวงจรขยายและปรับรูปสัญญาณ และขั้วต่อภายนอกแบบสี่รู โดยรู "1" เป็นสายสัญญาณเอาต์พุต 120° รู "2" เป็นสายไฟสำหรับวงจรขยายและปรับรูปสัญญาณ รู "3" เป็นสายสัญญาณเอาต์พุต 1° และรู "4" เป็นสายกราวด์ สัญญาณที่สร้างโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงจะถูกส่งไปยัง ECU ผ่านขั้วต่อนี้
เมื่อเครื่องยนต์หมุน ฟันและส่วนที่ยื่นออกมาของแผ่นสัญญาณจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ ส่งผลให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสลับในขดลวดเหนี่ยวนำ หลังจากกรองและปรับรูปร่างแล้ว จะกลายเป็นสัญญาณพัลส์ หลังจากเครื่องยนต์หมุนครบหนึ่งรอบ หัวแม่เหล็ก ② จะสร้างสัญญาณพัลส์ 120° จำนวน 3 สัญญาณ และหัวแม่เหล็ก ① และ ③ แต่ละหัวจะสร้างสัญญาณพัลส์ 90 สัญญาณ (สลับกัน) เนื่องจากหัวแม่เหล็ก ① และ ③ ติดตั้งอยู่ที่ช่วงมุมเพลาข้อเหวี่ยง 3° และแต่ละหัวสร้างสัญญาณพัลส์ทุกๆ 4° ดังนั้นความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณพัลส์ที่สร้างโดยหัวแม่เหล็ก ① และ ③ จึงเท่ากับ 90° พอดี สัญญาณพัลส์ทั้งสองนี้จะถูกส่งไปยังวงจรขยายและปรับรูปร่างสัญญาณเพื่อสังเคราะห์ จากนั้นจึงสร้างสัญญาณมุมเพลาข้อเหวี่ยง 1° ขึ้นมา
หัวแม่เหล็ก ② ที่สร้างสัญญาณ 120° นั้นติดตั้งอยู่ที่ 70° ก่อนจุดศูนย์ตายบน ดังนั้นสัญญาณของมันจึงอาจเรียกว่าสัญญาณ 70° ก่อนจุดศูนย์ตายบนได้ กล่าวคือ ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ หัวแม่เหล็ก ② จะสร้างสัญญาณพัลส์ที่จุดศูนย์ตายบนของแต่ละกระบอกสูบ
เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบแม่เหล็กของบริษัทโตโยต้า
ระบบ TCCS ของบริษัทโตโยต้าติดตั้งเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบพัลส์แม่เหล็กไว้ในตัวจ่ายไฟ เซ็นเซอร์นี้แบ่งออกเป็นส่วนบนและส่วนล่าง ส่วนบนสร้างสัญญาณ G และส่วนล่างสร้างสัญญาณ Ne โดยทั้งสองส่วนใช้โรเตอร์ที่มีฟันหมุนเพื่อทำให้ขดลวดเหนี่ยวนำของเครื่องกำเนิดสัญญาณเกิดการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก ส่งผลให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำสลับในขดลวดเหนี่ยวนำ ซึ่งจะถูกขยายและส่งไปยัง ECU
สัญญาณ Ne คือสัญญาณสำหรับตรวจจับมุมเพลาข้อเหวี่ยงและความเร็วรอบเครื่องยนต์ เทียบเท่ากับสัญญาณ 1° ของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบแม่เหล็กของบริษัทนิสสัน สัญญาณนี้สร้างขึ้นโดยโรเตอร์ (โรเตอร์ตั้งจังหวะ N0.2) ที่ติดตั้งอยู่ด้านล่าง มีฟัน 24 ซี่เรียงกันอย่างสม่ำเสมอ และมีขดลวดตรวจจับอยู่ข้างเคียง
เมื่อโรเตอร์หมุน ช่องว่างอากาศระหว่างฟันและส่วนหน้าแปลน (หัวแม่เหล็ก) ของขดลวดตรวจจับจะเปลี่ยนแปลง ทำให้สนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวดตรวจจับเปลี่ยนแปลงไปด้วย และสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น เมื่อฟันเข้าใกล้และเคลื่อนห่างจากหัวแม่เหล็ก จะมีการเปลี่ยนแปลงของการเพิ่มขึ้นและลดลงของฟลักซ์แม่เหล็ก ดังนั้นแต่ละฟันจะสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่สมบูรณ์ในขดลวดตรวจจับเมื่อผ่านหัวแม่เหล็ก โรเตอร์ตั้งจังหวะ N0.2 มี 24 ฟัน ดังนั้นเมื่อโรเตอร์หมุนครบหนึ่งรอบ (เช่น เพลาข้อเหวี่ยงหมุน 720°) ขดลวดตรวจจับจะสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 24 สัญญาณ พัลส์หนึ่งของสัญญาณ Ne ในหนึ่งรอบเทียบเท่ากับการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง 30° (720° ÷ 24 = 30°) การตรวจจับมุมที่แม่นยำยิ่งขึ้นทำได้โดยการแบ่งเวลาการหมุน 30° โดย ECU ออกเป็น 30 ส่วนเท่าๆ กัน จึงสร้างสัญญาณการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง 1° ในทำนองเดียวกัน ความเร็วรอบเครื่องยนต์จะถูกวัดโดย ECU โดยอาศัยช่วงเวลาที่ผ่านไประหว่างพัลส์สองครั้งของสัญญาณ Ne (การหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง 60°) สัญญาณ G ใช้ในการระบุหมายเลขกระบอกสูบและตรวจจับตำแหน่งจุดศูนย์ตายบนของลูกสูบ ซึ่งเทียบเท่ากับสัญญาณ 120° ของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบแม่เหล็กของนิสสัน สัญญาณ G ถูกสร้างขึ้นโดยโรเตอร์แบบหน้าแปลน (โรเตอร์ตั้งจังหวะหมายเลข 1) ที่อยู่เหนือตัวสร้างสัญญาณ Ne และขดลวดตรวจจับสองขดที่สมมาตรกัน (ขดลวดตรวจจับ G1 และขดลวดตรวจจับ G2) หลักการสร้างสัญญาณนั้นเหมือนกับสัญญาณ Ne สัญญาณ G ยังใช้เป็นสัญญาณอ้างอิงสำหรับการคำนวณมุมของเพลาข้อเหวี่ยงด้วย
สัญญาณ G1 และ G2 ตรวจจับจุดศูนย์ตายบนของกระบอกสูบที่ 6 และกระบอกสูบที่ 1 ตามลำดับ เนื่องจากตำแหน่งของเครื่องกำเนิดสัญญาณ G1 และ G2 เมื่อสัญญาณ G1 และ G2 ถูกสร้างขึ้น ลูกสูบจะไม่ได้อยู่ที่จุดศูนย์ตายบน (BTDC) พอดี แต่จะอยู่ที่ตำแหน่ง 10° ก่อนจุดศูนย์ตายบน
การตรวจจับพัลส์แม่เหล็กของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง
ยกตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงแบบพัลส์แม่เหล็กที่ใช้ในระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์ 2JZ-GE ในรถยนต์ซีดาน Crown 3.0 เพื่ออธิบายวิธีการตรวจจับของมัน
การตรวจสอบความต้านทานของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง
ปิดสวิตช์กุญแจ ถอดขั้วต่อของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง และวัดค่าความต้านทานระหว่างขั้วของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงด้วยมัลติมิเตอร์ในโหมดวัดความต้านทาน (ตารางที่ 1) หากค่าความต้านทานไม่อยู่ในช่วงที่กำหนด เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงจะต้องถูกเปลี่ยนใหม่
ถ้าอยากรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านบทความอื่นๆ ในเว็บไซต์นี้ต่อไป!
โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd. มุ่งมั่นที่จะขาย MG&แม็กซ์ัสยินดีต้อนรับอะไหล่รถยนต์ ซื้อ.
