חיישן מיקום גל זיזים הוא מכשיר חישה, הנקרא גם חיישן אות סינכרוני, זהו מכשיר מיקום אבחנה של צילינדר, אות מיקום גל זיזים מבוא ל-ECU, הוא אות בקרת ההצתה.
1, פונקציה וסוג חיישן מיקום גל זיזים (CPS), תפקידו הוא לאסוף את אות הזווית הנעה של גל זיזים, ויחידת בקרה אלקטרונית (ECU), על מנת לקבוע את זמן ההצתה וזמן הזרקת הדלק.חיישן מיקום גל זיזים (CPS) ידוע גם בשם חיישן זיהוי צילינדר (CIS), על מנת להבדיל מחיישן מיקום גל זיזים (CPS), חיישני מיקום גל זיזים מיוצגים בדרך כלל על ידי CIS.תפקידו של חיישן מיקום גל הזיזים הוא לאסוף את אות המיקום של גל הזיזים של חלוקת הגז ולהזין אותו ל-ECU, כך שה-ECU יוכל לזהות את מרכז המתים העליון של הדחיסה של צילינדר 1, כדי לבצע בקרת הזרקת דלק רציפה, בקרת זמן הצתה ובקרת דהeignition.בנוסף, אות מיקום גל הזיזים משמש גם לזיהוי רגע ההצתה הראשון במהלך התנעת המנוע.מכיוון שחיישן מיקום גל הזיזים יכול לזהות איזו בוכנת צילינדר עומדת להגיע ל-TDC, הוא נקרא חיישן זיהוי צילינדר. פוטואלקטרי מאפיינים מבניים של חיישן גל ארכובה וגל זיזים פוטואלקטרי המיוצר על ידי חברת ניסאן משופר מהמפיץ, בעיקר על ידי דיסק האות (רוטור האותות ), מחולל אותות, מכשירי הפצה, בית חיישן ותקע רתמת התיל. דיסק האות הוא רוטור האותות של החיישן, שנלחץ על פיר החיישן.במיקום ליד קצה לוחית האות כדי ליצור מרווח אחיד רדיאן בתוך ומחוץ שני מעגלים של חורים אור.ביניהם, הטבעת החיצונית עשויה עם 360 חורים שקופים (פערים), והרדיאן המרווח הוא 1. (חור שקוף היווה 0.5. , חור הצללה היווה 0.5.), המשמש ליצירת סיבוב גל ארכובה ואות מהירות;ישנם 6 חורים ברורים (מלבני L) בטבעת הפנימית, עם מרווח של 60 רדיאנים., משמש ליצירת אות TDC של כל צילינדר, ביניהם יש מלבן עם קצה רחב מעט יותר ליצירת אות TDC של צילינדר 1. מחולל האותות קבוע על בית החיישן, המורכב מאותות Ne (מהירות ו מחולל אות זווית, מחולל אות G (אות מרכז מת עליון) ומעגל עיבוד אותות.מחולל אות Ne ומחולל אותות G מורכבים מדיודה פולטת אור (LED) וטרנזיסטור רגיש לאור (או דיודה רגישה לאור), שני LED הפונים ישירות לשני הטרנזיסטורים הרגישים לאור בהתאמה. עקרון העבודה של דיסק האותות מותקן בין דיודה פולטת אור (LED) וטרנזיסטור רגיש לאור (או פוטודיודה).כאשר חור העברת האור בדיסק האותות מסתובב בין LED לטרנזיסטור רגיש לאור, האור הנפלט על ידי LED יאיר את הטרנזיסטור הרגיש לאור, בשלב זה הטרנזיסטור הרגיש לאור פועל, פלט הקולט שלו ברמה נמוכה (0.1 ~ O. 3V);כאשר חלק ההצללה של דיסק האות מסתובב בין LED לבין הטרנזיסטור הרגיש לאור, האור הנפלט על ידי ה-LED אינו יכול להאיר את הטרנזיסטור הרגיש לאור, בשלב זה הטרנזיסטור הרגיש לאור מנותק, פלט הקולטן שלו ברמה גבוהה (4.8 ~ 5.2V). אם דיסק האותות ממשיך להסתובב, חור השידור וחלק ההצללה יהפכו את ה-LED לסירוגין לשידור או הצללה, וקולט הטרנזיסטור הרגיש לאור יוציא לסירוגין רמות גבוהות ונמוכות.כאשר ציר החיישן עם גל הארכובה וגל הזיזים מסתובב עם, חור אור האות על הצלחת וחלק ההצללה בין ה-LED והטרנזיסטור הרגיש לאור מסתובב, לוחית אות אור LED בעלת אפקט חדיר לאור והצללה תחליף קרינה למחולל האותות של רגיש לאור. טרנזיסטור, אות החיישן מופק ומיקום גל הארכובה וגל הזיזים המתאים לאות הדופק. מאחר 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 שהמרווח הרדיאני של חור מעביר האור של אות G הוא 60. ו-120 לכל סיבוב של גל הארכובה.הוא מייצר אות דחף, ולכן אות G נקרא בדרך כלל 120. האות.אחריות התקנה עיצובית 120. אות 70 לפני TDC.(BTDC70. , והאות שנוצר על ידי החור השקוף עם רוחב מלבני מעט ארוך יותר מתאים ל-70 לפני המרכז המת עליון של צילינדר מנוע 1. כך ש-ECU יוכל לשלוט בזווית התקדמות ההזרקה ובזווית התקדמות ההצתה. מכיוון שחור העברת האות Ne מרווח רדיאן הוא 1. (חור שקוף היווה 0.5. , חור הצללה היווה 0.5.), כך שבכל מחזור דופק, הרמה הגבוהה והרמה הנמוכה מהוות 1 בהתאמה. סיבוב גל ארכובה, 360 אותות מצביעים על סיבוב גל ארכובה 720. כל אחד סיבוב גל הארכובה הוא 120. , חיישן אות G יוצר אות אחד, חיישן אות Ne יוצר 60 אותות. סוג אינדוקציה מגנטי חיישן מיקום אינדוקציה מגנטי ניתן לחלק לסוג Hall וסוג מגנו-אלקטרי. הראשון משתמש באפקט הול כדי ליצור אות מיקום עם משרעת קבועה , כפי שמוצג באיור 1. האחרון משתמש בעקרון האינדוקציה המגנטית כדי ליצור אותות מיקום שהמשרעת שלהם משתנה עם התדר.המשרעת שלו משתנה עם המהירות מכמה מאות מילי-וולט למאות וולט, והמשרעת משתנה מאוד.להלן הקדמה מפורטת לעקרון הפעולה של החיישן: עיקרון העבודה של הנתיב שדרכו עובר קו הכוח המגנטי הוא מרווח האוויר בין קוטב המגנט הקבוע N לבין הרוטור, השן הבולטת הרוטור, מרווח האוויר בין שן בולטת הרוטור והראש המגנטי של הסטטור, הראש המגנטי, לוחית ההנחיה המגנטית 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, כוח אלקטרומגנטי לסירוגין יושרה בסליל החישה. כאשר רוטור האותות מסתובב בכיוון השעון, מרווח האוויר בין השיניים הקמורות של הרוטור לראש המגנטי יורד, חוסר הרצון של המעגל המגנטי פוחת, השטף המגנטי φ גדל, קצב שינוי השטף גדל (dφ/dt>0), והכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה E חיובי (E>0).כאשר השיניים הקמורות של הרוטור קרובות לקצה הראש המגנטי, השטף המגנטי φ גדל בחדות, קצב שינוי השטף הוא הגדול ביותר [D φ/dt=(dφ/dt) Max], והכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה E הוא הגבוה ביותר (E=Emax).לאחר שהרוטור מסתובב סביב המיקום של נקודה B, אמנם השטף המגנטי φ עדיין עולה, אך קצב השינוי של השטף המגנטי יורד, כך שהכוח האלקטרו-מוטורי E המושרה יורד. כאשר הרוטור מסתובב לקו המרכז של השן הקמורה וקו המרכז של הראש המגנטי, למרות שמרווח האוויר בין השן הקמורה של הרוטור לראש המגנטי הוא הקטן ביותר, ההתנגדות המגנטית של המעגל המגנטי היא הקטן ביותר, והשטף המגנטי φ הוא הגדול ביותר, אבל בגלל שהמגנטי השטף לא יכול להמשיך לגדול, קצב השינוי של השטף המגנטי הוא אפס, ולכן הכוח האלקטרו-מוטיבציה E הוא אפס. כאשר הרוטור ממשיך להסתובב לאורך כיוון השעון והשן הקמורה עוזבת את הראש המגנטי, מרווח האוויר בין שן קמורה והראש המגנטי גדלים, חוסר הרצון של המעגל המגנטי עולה, והשטף המגנטי יורד (dφ/dt<0), כך שהכוח האלקטרודינמי המושרה E הוא שלילי.כאשר השן הקמורה פונה לקצה היציאה מהראש המגנטי, השטף המגנטי φ יורד בחדות, קצב שינוי השטף מגיע למקסימום השלילי [D φ/df=-(dφ/dt) Max], והכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה E מגיע גם למקסימום השלילי (E= -emax). לפיכך ניתן לראות שבכל פעם שרוטור האותות הופך שן קמורה, סליל החיישן יפיק כוח אלקטרו-מוטיב מחזורי מתחלף, כלומר, הכוח האלקטרו-מוטיבי מופיע במקסימום ו- ערך מינימלי, סליל החיישן יוציא אות מתח חילופין מתאים.היתרון הבולט של חיישן אינדוקציה מגנטי 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, וגם קצב שינוי השטף בליבה ישתנה.ככל שהמהירות גבוהה יותר, קצב שינוי השטף גדול יותר, כך כוח האינדוקציה האלקטרו-מוטיבי בסליל החיישן גבוה יותר. היות ומרווח האוויר בין השיניים הקמורות של הרוטור והראש המגנטי משפיע ישירות על ההתנגדות המגנטית של המעגל המגנטי ועל מתח המוצא של לא ניתן לשנות את סליל החיישן, את מרווח האוויר בין השיניים הקמורות של הרוטור והראש המגנטי כרצוננו בשימוש.אם מרווח האוויר משתנה, יש להתאים אותו לפי ההוראות.מרווח האוויר מתוכנן בדרך כלל בטווח של 0.2 ~ 0.4 מ"מ.2) חיישן מיקום גל ארכובה אינדוקציה מגנטי לרכב Jetta, Santana 1) תכונות המבנה של חיישן מיקום גל ארכובה: מותקן חיישן מיקום גל ארכובה אינדוקציה מגנטי של Jetta AT, GTX ו-Santana 2000GSi על בלוק הצילינדר ליד המצמד במארכובה, המורכב בעיקר ממחולל אותות ורוטור האותות. מחולל האותות מוברג לבלוק המנוע ומורכב ממגנטים קבועים, סלילי חישה ותקעי רתמת חיווט.סליל החישה נקרא גם סליל האות, וראש מגנטי מחובר למגנט הקבוע.הראש המגנטי נמצא ישירות מול רוטור האותות מסוג דיסק השן המותקן על גל הארכובה, והראש המגנטי מחובר עם העול המגנטי (לוח מנחה מגנטי) ליצירת לולאת מנחה מגנטית. רוטור האותות הוא מסוג דיסק משונן, עם 58 שיניים קמורות, 57 שיניים קטנות ושן מרכזית אחת ברווח שווה על היקפו.שן גדולה חסרה אות ייחוס פלט, התואם לצילינדר 1 או גליל 4 דחיסה TDC לפני זווית מסוימת.הרדיאנים של השיניים הגדולות שקולות לאלו של שתי שיניים קמורות ושלוש שיניים קטנות.כי רוטור האות מסתובב עם גל הארכובה, וגל הארכובה מסתובב פעם אחת (360)., רוטור האותות מסתובב גם פעם אחת (360)., כך שזווית סיבוב גל הארכובה הנתפסת על ידי שיניים קמורות ופגמים בשיניים על היקף רוטור האותות היא 360. , זווית סיבוב גל הארכובה של כל שן קמורה ושן קטנה היא 3. (58 x 3. 57 x + 3. = 345 )., זווית גל הארכובה שנלקחת בחשבון על ידי פגם גדול בשן היא 15. (2 x 3. + 3 x3. = 15)..2) מצב עבודה של חיישן מיקום גל ארכובה: כאשר חיישן מיקום גל ארכובה עם גל ארכובה מסתובב, עקרון העבודה של חיישן האינדוקציה המגנטי, האות של הרוטור כל אחד הפך לשן קמורה, סליל חישה יפיק EMF מתחלף תקופתי (כוח אלקטרו-מוטיבי). במקסימום ובמינימום), סליל פלט אות מתח חילופין בהתאם.מכיוון שלרוטור האותות מסופק שן גדולה ליצירת אות הייחוס, כך שכאשר השן הגדולה מסובבת את הראש המגנטי, מתח האות לוקח זמן רב, כלומר אות המוצא הוא אות פולס רחב, התואם ל- זווית מסוימת לפני דחיסה של צילינדר 1 או צילינדר 4 TDC.כאשר יחידת הבקרה האלקטרונית (ECU) מקבלת אות דופק רחב, היא יכולה לדעת שמצב ה-TDC העליון של צילינדר 1 או 4 מגיע.באשר למצב ה-TDC הקרוב של צילינדר 1 או 4, עליו לקבוע בהתאם לכניסת האות מחיישן מיקום גל הזיזים.מכיוון שלרוטור האותות יש 58 שיניים קמורות, סליל החיישן יפיק 58 אותות מתח חילופין עבור כל סיבוב של רוטור האות (סיבוב אחד של גל ארכובה המנוע). בכל פעם שרוטור האות מסתובב לאורך גל ארכובה המנוע, סליל החיישן מזין 58 פועם לתוך יחידת הבקרה האלקטרונית (ECU).לפיכך, על 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 1 דקות, ה-ECU יכול לחשב שמהירות גל הארכובה n היא 2000(n=116000/58=2000)r/גשם;אם ה-ECU מקבל 290,000 אותות לדקה מחיישן מיקום גל הארכובה, ה-ECU מחשב מהירות ארכובה של 5000(n=29000/58 =5000)r/min.בדרך זו, ה-ECU יכול לחשב את מהירות סיבוב גל הארכובה בהתבסס על מספר אותות הפולסים המתקבלים בדקה מחיישן מיקום גל הארכובה.אות מהירות מנוע ואות עומס הם אותות הבקרה החשובים והבסיסיים ביותר של מערכת בקרה אלקטרונית, ECU יכול לחשב שלושה פרמטרי בקרה בסיסיים על פי שני האותות הללו: זווית התקדמות הזרקה בסיסית (זמן), זווית התקדמות הצתה בסיסית (זמן) והולכת הצתה. זווית (זרם ראשוני של סליל הצתה בזמן).Jetta AT ו-GTx, Santana 2000GSi רכב מסוג אינדוקציה מגנטית מיקום גל ארכובה רוטור האות שנוצר על ידי האות כאות הייחוס, בקרת ECU של זמן הזרקת הדלק וזמן ההצתה מבוססת על האות שנוצר לפי האות.כאשר ה-ECu מקבל את האות שנוצר על ידי פגם השן הגדול, הוא שולט על זמן ההצתה, זמן הזרקת הדלק וזמן מיתוג הזרם הראשי של סליל ההצתה (כלומר זווית ההולכה) בהתאם לאות הפגם בשן הקטנה.3) מכונית טויוטה חיישן מיקום גל ארכובה וגל זיזים מגנטי של אינדוקציה TCCS טויוטה מחשב בקרת מערכת (1FCCS) משתמשת בגל ארכובה אינדוקציה מגנטי וחיישן מיקום גל זיזים ששונו ממפיץ, המורכב מחלקים עליונים ותחתונים.החלק העליון מחולק למחולל אות התייחסות למיקום גל ארכובה לזיהוי (כלומר זיהוי צילינדר ואות TDC, המכונה אות G);החלק התחתון מחולק למחולל מהירות גל ארכובה ואות פינתי (נקרא Ne signal).1) מאפייני המבנה של מחולל האותות Ne: מחולל האותות Ne מותקן מתחת למחולל האותות G, מורכב בעיקר מרוטור אות מס' 2, סליל חיישן Ne ו-Ne. ראש מגנטי.רוטור האותות קבוע על פיר החיישן, פיר החיישן מונע על ידי גל הזיזים של חלוקת הגז, הקצה העליון של הפיר מצויד בראש אש, הרוטור בעל 24 שיניים קמורות.סליל החישה והראש המגנטי מקובעים בבית החיישן, והראש המגנטי קבוע בסליל החישה.2) עקרון יצירת אותות מהירות וזווית ותהליך בקרה: כאשר גל ארכובה, חיישן גל זיזים של השסתום מאותת, אז הניע את הרוטור סיבוב, השיניים הבולטות של הרוטור ומרווח האוויר בין הראש המגנטי משתנים לסירוגין, חישת סליל בשטף המגנטי משתנה לסירוגין, ואז עקרון העבודה של חיישן האינדוקציה המגנטי מראה שבסליל החישה יכול לייצר כוח אלקטרו-מוטיבי אינדוקטיבי לסירוגין.מכיוון שלרוטור האותות יש 24 שיניים קמורות, סליל החיישן יפיק 24 אותות מתחלפים כאשר הרוטור מסתובב פעם אחת.כל סיבוב של ציר החיישן (360).זה שווה ערך לשתי סיבובים של גל ארכובה של המנוע (720)., אז אות מתחלף (כלומר תקופת אות) שווה ערך לסיבוב ארכובה של 30. (720. הווה 24 = 30)., שווה ערך לסיבוב ראש האש 15. (30. הווה 2 = 15)..כאשר ECU מקבל 24 אותות ממחולל האותות Ne, ניתן לדעת שגל הארכובה מסתובב פעמיים וראש ההצתה מסתובב פעם אחת.תוכנית פנימית ECU יכולה לחשב ולקבוע את מהירות גל ארכובה של מנוע ומהירות ראש ההצתה בהתאם לזמן של כל מחזור אות Ne.על מנת לשלוט במדויק על זווית התקדמות ההצתה וזווית התקדמות הזרקת הדלק, זווית גל הארכובה שתופס על ידי כל מחזור אות (30. הפינות קטנות יותר. זה מאוד נוח לבצע משימה זו על ידי מיקרו-מחשב, ומחלק התדרים יאותת לכל Ne (זווית ארכובה 30). הוא מחולק שווה בשווה ל-30 אותות פולסים, וכל אות פולס שווה ערך לזווית הארכובה 1. (30. קיים 30 = 1). אם כל אות Ne מחולק שווה בשווה ל-60 אותות פולסים, כל אחד מהם אות הדופק מתאים לזווית גל הארכובה של 0.5 (30. ÷60= 0.5. . ההגדרה הספציפית נקבעת על ידי דרישות דיוק הזווית ותכנון התוכנית.3) מאפייני המבנה של מחולל אותות G: מחולל אותות G משמש לזיהוי מיקום של מרכז מת עליון בוכנה (TDC) ולזהות איזה צילינדר עומד להגיע למצב TDC ולאותות ייחוס אחרים. לכן מחולל אותות G נקרא גם זיהוי צילינדר ומחולל אותות מרכז מת העליון או מחולל אותות ייחוס.מחולל אותות G מורכב מרוטור אות מס' 1, סליל חישה G1, G2 וראש מגנטי וכו'. לרוטור האותות יש שני אוגנים והוא קבוע על ציר החיישן.סלילי חיישן G1 ו-G2 מופרדים ב-180 מעלות.בהרכבה, סליל ה-G1 מייצר אות המתאים לדחיסת הצילינדר השישי של המנוע מרכז מת 10. האות שנוצר על ידי סליל G2 מתאים ל-lO לפני הדחיסה TDC של הצילינדר הראשון של המנוע.4) זיהוי צילינדר ואות מרכז מת העליון עקרון ייצור ותהליך בקרה: עקרון העבודה של מחולל אותות G זהה לזה של מחולל אותות Ne.כאשר גל הזיזים של המנוע מניע את ציר החיישן לסיבוב, האוגן של רוטור האות G (רוטור האותות מס' 1) עובר דרך הראש המגנטי של סליל החישה לסירוגין, ומרווח האוויר בין אוגן הרוטור לראש המגנטי משתנה לסירוגין , ואות הכוח האלקטרו-מוטיבי לסירוגין יושרה בסליל החישה Gl ו-G2.כאשר חלק האוגן של רוטור האות G קרוב לראש המגנטי של סליל החישה G1, נוצר אות דופק חיובי בסליל החישה G1, הנקרא אות G1, מכיוון שמרווח האוויר בין האוגן לראש המגנטי יורד, 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 יורד והשטף המגנטי גדל.
