חיישן מיקום גל זיזים הוא מכשיר חישה, המכונה גם חיישן אות סינכרוני, זהו מכשיר מיקום להבחנה בין צילינדרים, אות מיקום גל זיזים מקלט ל-ECU, והוא אות בקרת ההצתה.
1, פונקציה וסוג חיישן מיקום גל זיזים (CPS), תפקידו לאסוף את אות זווית התנועה של גל הזיזים ולהזין את יחידת הבקרה האלקטרונית (ECU), על מנת לקבוע את זמן ההצתה וזמן הזרקת הדלק. חיישן מיקום גל זיזים (CPS) ידוע גם כחיישן זיהוי צילינדר (CIS), ולהבדיל מחיישן מיקום גל ארכובה (CPS), חיישני מיקום גל זיזים מיוצגים בדרך כלל על ידי CIS. תפקידו של חיישן מיקום גל זיזים הוא לאסוף את אות המיקום של גל זיזים חלוקת הגז ולהזין אותו ל-ECU, כך שה-ECU יוכל לזהות את מרכז המתים העליון של צילינדר 1, על מנת לבצע בקרת הזרקת דלק סדרתית, בקרת זמן הצתה ובקרת התנעה. בנוסף, אות מיקום גל זיזים משמש גם לזיהוי רגע ההצתה הראשון במהלך התנעת המנוע. מכיוון שחיישן מיקום גל זיזים יכול לזהות איזו בוכנה של הצילינדר עומדת להגיע לנקודת ה-TDC, הוא נקרא חיישן זיהוי צילינדר. מאפיינים מבניים פוטואלקטריים של גל ארכובה פוטואלקטרי וחיישן מיקום גל זיזים המיוצר על ידי חברת ניסאן משופרים מהמפיץ, בעיקר על ידי דיסק האות (רוטור אות), מחולל אותות, מכשירי חלוקה, בית החיישן ותקע רתמת החוטים. דיסק האות הוא רוטור האות של החיישן, אשר נלחץ על ציר החיישן. במיקום ליד קצה לוח האות, נוצרים מרווח אחיד של רדיאנים בתוך ומחוץ לשני מעגלים של חורים בהירים. ביניהם, הטבעת החיצונית עשויה מ-360 חורים שקופים (פערים), והמרווח של רדיאנים הוא 1. (חור שקוף מהווה 0.5, חור הצללה מהווה 0.5), המשמש ליצירת אות סיבוב ומהירות גל ארכובה; ישנם 6 חורים שקופים (L מלבני) בטבעת הפנימית, עם מרווח של 60 רדיאנים. , משמש ליצירת אות TDC של כל צילינדר, ביניהם יש מלבן עם קצה רחב וארוך מעט יותר ליצירת אות TDC של צילינדר 1. מחולל האותות קבוע על בית החיישן, המורכב מחולל אות Ne (אות מהירות וזווית), מחולל אות G (אות מרכז מת עליון) ומעגל עיבוד אותות. אות Ne ומחולל האותות G מורכבים מדיודה פולטת אור (LED) וטרנזיסטור רגיש לאור (או דיודה רגישה לאור), כאשר שני נוריות LED פונות ישירות לשני הטרנזיסטורים הרגישים לאור בהתאמה. עקרון הפעולה של דיסק האות מותקן בין דיודה פולטת אור (LED) לטרנזיסטור רגיש לאור (או פוטודיודה). כאשר חור העברת האור בדיסק האות מסתובב בין ה-LED לטרנזיסטור הרגיש לאור, האור הנפלט מה-LED יאיר את הטרנזיסטור הרגיש לאור, בשלב זה הטרנזיסטור הרגיש לאור דולק, רמת הפלט של הקולט שלו נמוכה (0.1 ~ 0.3V); כאשר חלק ההצללה של דיסק האות מסתובב בין ה-LED לטרנזיסטור הרגיש לאור, האור הנפלט מה-LED אינו יכול להאיר את הטרנזיסטור הרגיש לאור, בשלב זה הטרנזיסטור הרגיש לאור נחתך, ופלט הקולט שלו יהיה גבוה (4.8 ~ 5.2V). אם דיסק האות ממשיך להסתובב, חור ההעברה וחלק ההצללה יפנו לסירוגין את ה-LED להעברה או הצללה, וקולט הטרנזיסטור הרגיש לאור יפלטו לסירוגין רמות גבוהות ונמוכות. כאשר ציר החיישן מסתובב יחד עם גל הארכובה וגל הזיזים, חור אור האיתות בלוח וחלק ההצללה בין ה-LED לטרנזיסטור הרגיש לאור מסתובב, לוח אור ה-LED בעל אפקט האור וההצללה יקרין לסירוגין את מחולל האותות של הטרנזיסטור הרגיש לאור, נוצר אות חיישן ומיקום גל הארכובה וגל הזיזים מתאים לאות הפולס. מכיוון שגל הארכובה מסתובב פעמיים, ציר החיישן מסובב את האות פעם אחת, כך שחיישן האות G יפיק שישה פולסים. חיישן האות Ne יפיק 360 אותות פולסים. מכיוון שמרווח הרדיאנים של חור העברת האור של אות G הוא 60. ו-120 לכל סיבוב של גל הארכובה. הוא מייצר אות אימפולס, לכן אות G נקרא בדרך כלל 120. האות. ערבות התקנה עיצובית של 120. האות 70 לפני TDC. (BTDC70. , והאות שנוצר על ידי החור השקוף עם רוחב מלבני מעט ארוך יותר מתאים ל-70 לפני מרכז המת העליון של צילינדר המנוע 1. כך שה-ECU יכול לשלוט בזווית התקדמות ההזרקה ובזווית התקדמות ההצתה. מכיוון שמרווח העברת אות Ne ברדיאן הוא 1. (חור שקוף מהווה 0.5., חור הצללה מהווה 0.5.), כך שבכל מחזור פולס, הרמה הגבוהה והרמה הנמוכה מהווים 1 בהתאמה. סיבוב גל ארכובה, אותות 360 מצביעים על סיבוב גל ארכובה 720. כל סיבוב של גל הארכובה הוא 120. , חיישן אות G מייצר אות אחד, חיישן אות Ne מייצר 60 אותות. סוג אינדוקציה מגנטית חיישן מיקום אינדוקציה מגנטית ניתן לחלק לסוג הול וסוג מגנטואלקטרי. הראשון משתמש באפקט הול כדי לייצר אות מיקום עם משרעת קבועה, כפי שמוצג באיור 1. האחרון משתמש בעיקרון האינדוקציה המגנטית כדי לייצר אותות מיקום שהמשרעת שלהם משתנה עם התדר. המשרעת שלו משתנה עם המהירות מכמה מאות מילי-וולט למאות וולט, והמשרעת משתנה מאוד. להלן מבוא מפורט לעקרון העבודה של החיישן: עקרון העבודה של הנתיב שדרכו עובר קו הכוח המגנטי הוא פער האוויר בין קוטב ה-N של המגנט הקבוע לרוטור, שן בולטת הרוטור, פער האוויר בין שן בולטת הרוטור לראש המגנטי של הסטטור, הראש המגנטי, לוח ההדרכה המגנטי וקוטב ה-S של המגנט הקבוע. כאשר רוטור האות מסתובב, פער האוויר במעגל המגנטי ישתנה מעת לעת, וההתנגדות המגנטית של המעגל המגנטי והשטף המגנטי דרך ראש סליל האות ישתנו מעת לעת. על פי עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, יושרה כוח אלקטרומגנטי מתחלף בסליל החישה. כאשר רוטור האות מסתובב עם כיוון השעון, פער האוויר בין שיני הרוטור הקמורות לראש המגנטי פוחת, חוסר הרצון של המעגל המגנטי פוחת, השטף המגנטי φ עולה, קצב שינוי השטף עולה (dφ/dt>0), והכוח האלקטרומגנטי המושרה E חיובי (E>0). כאשר שיני הרוטור הקמורות קרובות לקצה הראש המגנטי, השטף המגנטי φ עולה בחדות, קצב שינוי השטף הוא הגדול ביותר [D φ/dt=(dφ/dt) Max], והכוח האלקטרו-מונע המושרה E הוא הגבוה ביותר (E=Emax). לאחר שהרוטור מסתובב סביב מיקום נקודה B, למרות שהשטף המגנטי φ עדיין עולה, קצב שינוי השטף המגנטי יורד, ולכן הכוח האלקטרו-מונע המושרה E יורד. כאשר הרוטור מסתובב לקו המרכז של השן הקמורה ולקו המרכז של הראש המגנטי, למרות שמרווח האוויר בין שן הרוטור הקמורה לראש המגנטי הוא הקטן ביותר, ההתנגדות המגנטית של המעגל המגנטי היא הקטן ביותר, והשטף המגנטי φ הוא הגדול ביותר, אך מכיוון שהשטף המגנטי אינו יכול להמשיך לעלות, קצב שינוי השטף המגנטי הוא אפס, ולכן הכוח האלקטרו-מונע המושרה E הוא אפס. כאשר הרוטור ממשיך להסתובב בכיוון השעון והשן הקמורה עוזבת את הראש המגנטי, מרווח האוויר בין השן הקמורה לראש המגנטי גדל, חוסר הרצון של המעגל המגנטי עולה, והשטף המגנטי יורד (dφ/dt< 0), ולכן הכוח האלקטרודינמי המושרה E שלילי. כאשר השן הקמורה פונה לקצה היציאה מה... ראש מגנטי, השטף המגנטי φ יורד בחדות, קצב שינוי השטף מגיע למקסימום השלילי [Dφ/df=-(dφ/dt) Max], וגם הכוח האלקטרו-מונע המושרה E מגיע למקסימום השלילי (E= -emax). לפיכך ניתן לראות שבכל פעם שרוטור האות מסובב שן קמורה, סליל החיישן ייצר כוח אלקטרו-מונע מתחלף מחזורי, כלומר, הכוח האלקטרו-מונע מופיע בערך מקסימלי ומינימלי, סליל החיישן יפלוט אות מתח מתחלף מתאים. היתרון הבולט של חיישן אינדוקציה מגנטית הוא שהוא אינו זקוק לאספקת חשמל חיצונית, מגנט קבוע ממלא את התפקיד של המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית, והאנרגיה המגנטית שלו לא תאבד. כאשר מהירות המנוע משתנה, מהירות הסיבוב של השיניים הקמורות של הרוטור תשתנה, וקצב שינוי השטף בליבה ישתנה גם כן. ככל שהמהירות גבוהה יותר, כך קצב שינוי השטף גדול יותר, כך כוח האלקטרו-מונע האינדוקציה בסליל החיישן גבוה יותר. מכיוון שפער האוויר בין שיני הרוטור הקמורות לראש המגנטי משפיע ישירות על ההתנגדות המגנטית של המעגל המגנטי ועל מתח המוצא של סליל החיישן, פער האוויר... בין שיני הרוטור הקמורות לראש המגנטי לא ניתן לשנות כרצונו במהלך השימוש. אם מרווח האוויר משתנה, יש לכוונן אותו בהתאם להוראות. מרווח האוויר מתוכנן בדרך כלל בטווח של 0.2 ~ 0.4 מ"מ.2) חיישן מיקום גל ארכובה מגנטי לרכב ג'טה וסנטנה1) מאפייני מבנה חיישן מיקום גל ארכובה: חיישן מיקום גל הארכובה המגנטי לרכב ג'טה AT, GTX וסנטנה 2000GSi מותקן על בלוק הצילינדר ליד המצמד בבית הארכובה, המורכב בעיקר ממחולל אותות ורוטר אותות. מחולל האותות מחובר לבלוק המנוע ומורכב ממגנטים קבועים, סלילי חישה ותקעי רתמת חיווט. סליל החישה נקרא גם סליל אותות, וראש מגנטי מחובר למגנט הקבוע. הראש המגנטי נמצא ישירות מול רוטור האות מסוג דיסק שיניים המותקן על גל הארכובה, והראש המגנטי מחובר לעול המגנטי (לוחית הנחיה מגנטית) ליצירת לולאת הנחיה מגנטית. רוטור האות הוא מסוג דיסק שיניים, עם 58 שיניים קמורות, 57 שיניים קטנות ושן גדולה אחת במרווחים שווים על היקפו. לשן הגדולה חסר אות ייחוס פלט, התואם ל-TDC של צילינדר 1 או צילינדר 4 במנוע לפני זווית מסוימת. הרדיאנים של השיניים הגדולות שווים לאלה של שתי שיניים קמורות ושלוש שיניים קטנות. מכיוון שרוטור האות מסתובב עם גל הארכובה, וגל הארכובה מסתובב פעם אחת (360), גם רוטור האות מסתובב פעם אחת (360), כך שזווית סיבוב גל הארכובה שתפוסת על ידי שיניים קמורות ופגמי שיניים בהיקף רוטור האות היא 360. זווית סיבוב גל הארכובה של כל שן קמורה ושן קטנה היא 3. (58 x 3. 57 x + 3. = 345). זווית גל הארכובה הנגרמת על ידי פגם השן הגדול היא 15. (2 x 3. + 3 x3. = 15). .2) תנאי עבודה של חיישן מיקום גל הארכובה: כאשר חיישן מיקום גל הארכובה מסתובב יחד עם גל הארכובה, עקרון הפעולה של חיישן האינדוקציה המגנטית הוא שהאות של הרוטור מסובב שן קמורה, וסליל החישה מייצר מתח אלקטרומגנטי מתחלף מחזורי (כוח אלקטרו-מניע מקסימלי ומינימלי), והסליל מוציא אות מתח מתחלף בהתאם. מכיוון שלרוטור יש שן גדולה המייצרת את אות הייחוס, כאשר השן הגדולה מסובבת את הראש המגנטי, מתח האות לוקח זמן רב, כלומר, אות הפלט הוא אות פולס רחב, התואם לזווית מסוימת לפני מיקום ה-TDC העליון של צילינדר 1 או 4. כאשר יחידת הבקרה האלקטרונית (ECU) מקבלת אות פולס רחב, היא יכולה לדעת שמיקום ה-TDC העליון של צילינדר 1 או 4 מתקרב. לגבי מיקום ה-TDC הקרוב של צילינדר 1 או 4, יש לקבוע אותו בהתאם לאות הקלט מחיישן מיקום גל הזיזים. מכיוון שלרוטור האות יש 58 שיניים קמורות, סליל החיישן ייצר 58 אותות מתח מתחלפים עבור כל סיבוב של רוטור האות (סיבוב אחד של גל ארכובה של המנוע). בכל פעם שרוטור האות מסתובב לאורך גל ארכובה של המנוע, סליל החיישן מזין 58 פולסים ליחידת הבקרה האלקטרונית (ECU). לפיכך, עבור כל 58 אותות המתקבלים על ידי חיישן מיקום גל הארכובה, ה-ECU יודע שגל הארכובה של המנוע הסתובב פעם אחת. אם ה-ECU מקבל 116000 אותות מחיישן מיקום גל הארכובה תוך דקה אחת, ה-ECU יכול לחשב שמהירות גל הארכובה n היא 2000(n=116000/58=2000) סל"ד; אם ה-ECU מקבל 290,000 אותות לדקה מחיישן מיקום גל הארכובה, ה-ECU מחשב מהירות ארכובה של 5000(n=29000/58=5000) סל"ד. בדרך זו, ה-ECU יכול לחשב את מהירות סיבוב גל הארכובה בהתבסס על מספר אותות הפולסים המתקבלים בדקה מחיישן מיקום גל הארכובה. אות מהירות המנוע ואות העומס הם אותות הבקרה החשובים והבסיסיים ביותר של מערכת הבקרה האלקטרונית. ה-ECU יכול לחשב שלושה פרמטרי בקרה בסיסיים בהתאם לשני אותות אלה: זווית התקדמות ההזרקה הבסיסית (זמן), זווית התקדמות ההצתה הבסיסית (זמן) וזווית הולכת ההצתה (זרם ראשוני של סליל ההצתה בזמן). אות חיישן מיקום גל ארכובה מסוג אינדוקציה מגנטית ברכב ג'טה AT ו-GTx, סנטנה 2000GSi שנוצר על ידי האות כאות ייחוס. בקרת זמן הזרקת הדלק וזמן ההצתה של ה-ECu מבוססת על האות שנוצר על ידי האות. כאשר ה-ECu מקבל את האות שנוצר על ידי פגם השן הגדול, הוא שולט בזמן ההצתה, זמן הזרקת הדלק וזמן מיתוג הזרם הראשוני של סליל ההצתה (כלומר זווית ההולכה) בהתאם לאות פגם השן הקטן. 3) חיישן מיקום גל ארכובה וגל זיזים אינדוקציה מגנטית TCCS של טויוטה. מערכת בקרת מחשב טויוטה (1FCCS) משתמשת בחיישן מיקום גל ארכובה וגל זיזים אינדוקציה מגנטית שעבר שינוי מהמפיץ, המורכב מחלקים עליונים ותחתונים. החלק העליון מחולק לגנרטור אות ייחוס למיקום גל ארכובה (כלומר זיהוי צילינדר ואות TDC, המכונה אות G); החלק התחתון מחולק לגנרטור מהירות גל ארכובה ואות פינה (הנקרא אות Ne). 1) מאפייני מבנה של גנרטור אות Ne: גנרטור אות Ne מותקן מתחת לגנרטור אות G, מורכב בעיקר מרוטור אות מספר 2, סליל חיישן Ne וראש מגנטי. רוטור האות קבוע על ציר החיישן, ציר החיישן מונע על ידי גל זיזים לחלוקת גז, הקצה העליון של הציר מצויד בראש אש, לרוטור יש 24 שיניים קמורות. סליל החישה והראש המגנטי קבועים בבית החיישן, והראש המגנטי קבוע בסליל החישה. 2) עקרון ותהליך בקרה של יצירת אות מהירות וזווית: כאשר גל ארכובה המנוע וחיישן גל זיזים השסתום מניעים את סיבוב הרוטור, השיניים הבולטות של הרוטור ופער האוויר בין הראש המגנטי משתנים לסירוגין, כאשר השטף המגנטי בסליל החישה משתנה לסירוגין, אז עקרון הפעולה של חיישן האינדוקציה המגנטית מראה שסליל החישה יכול לייצר כוח אלקטרו-מונע אינדוקטיבי לסירוגין. מכיוון שלרוטור האות יש 24 שיניים קמורות, סליל החיישן יפיק 24 אותות מתחלפים כאשר הרוטור מסתובב פעם אחת. כל סיבוב של ציר החיישן (360). זה שווה ערך לשני סיבובים של גל ארכובה המנוע (720), כך שאות מתחלף (כלומר מחזור אות) שווה ערך לסיבוב ארכובה של 30. (720. הווה 24 = 30). , שווה ערך לסיבוב ראש ההצתה 15. (30. הווה 2 = 15). . כאשר ה-ECU מקבל 24 אותות ממחולל אותות Ne, ניתן לדעת שגל הארכובה מסתובב פעמיים וראש ההצתה מסתובב פעם אחת. תוכנית פנימית של ה-ECU יכולה לחשב ולקבוע את מהירות גל הארכובה של המנוע ומהירות ראש ההצתה בהתאם לזמן של כל מחזור אות Ne. על מנת לשלוט במדויק בזווית התקדמות ההצתה ובזווית התקדמות הזרקת הדלק, זווית גל הארכובה תופסת על ידי כל מחזור אות (30). הפינות קטנות יותר. נוח מאוד לבצע משימה זו באמצעות מיקרו-מחשב, ומחלק התדרים יאותת לכל Ne (זווית ארכובה 30). הוא מחולק שווה בשווה ל-30 אותות פולס, וכל אות פולס שווה ערך לזווית הארכובה 1. (30. הווה 30 = 1). אם כל אות Ne מחולק שווה בשווה ל-60 אותות פולס, כל אות פולס מתאים לזווית גל הארכובה של 0.5. (30. ÷60 = 0.5. ההגדרה הספציפית נקבעת על ידי דרישות דיוק הזווית ותכנון התוכנית.3) מאפייני מבנה של מחולל אותות G: מחולל אותות G משמש לזיהוי מיקום מרכז המת העליון של הבוכנה (TDC) ולזיהוי איזה צילינדר עומד להגיע למיקום TDC ואותות ייחוס אחרים. לכן מחולל אותות G נקרא גם מחולל אותות זיהוי צילינדר ומחולל אותות מרכז מת עליון או מחולל אותות ייחוס. מחולל אותות G מורכב מרוטור אותות מספר 1, סליל חישה G1, G2 וראש מגנטי, וכו'. לרוטור האות שני אוגנים והוא קבוע על ציר החיישן. סלילי החיישן G1 ו-G2 מופרדים זה מזה ב-180 מעלות. בהרכבה, סליל G1 מייצר אות המתאים למרכז המתים העליון של הדחיסה של הצילינדר השישי של המנוע 10. האות שנוצר על ידי סליל G2 מתאים ל-10 לפני נקודת ה-TDC של הדחיסה של הצילינדר הראשון של המנוע.4) עקרון ותהליך הבקרה של זיהוי הצילינדר ויצירת אות מרכז המתים העליון: עקרון הפעולה של מחולל האותות G זהה לזה של מחולל האותות Ne. כאשר גל זיזים המנוע מניע את ציר החיישן לסיבוב, האוגן של רוטור האות G (רוטור אות מס' 1) עובר דרך הראש המגנטי של סליל החישה לסירוגין, ופער האוויר בין אוגן הרוטור לראש המגנטי משתנה לסירוגין, ואות הכוח האלקטרו-מניע המתחלף יושרה בסליל החישה Gl ו-G2. כאשר חלק האוגן של רוטור האות G קרוב לראש המגנטי של סליל החישה G1, נוצר אות פולס חיובי בסליל החישה G1, הנקרא אות G1, מכיוון שמרווח האוויר בין האוגן לראש המגנטי קטן, השטף המגנטי עולה וקצב שינוי השטף המגנטי חיובי. כאשר חלק האוגן של רוטור האות G קרוב לסליל החישה G2, מרווח האוויר בין האוגן לראש המגנטי קטן והשטף המגנטי עולה.
