वाहन के क्रैंकशाफ्ट सेंसर का कार्य क्या है?
क्रैंकशाफ्ट सेंसर (जिसे इंजन स्पीड सेंसर भी कहा जाता है) इंजन इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल सिस्टम का मुख्य सेंसर है। इसका मुख्य कार्य क्रैंकशाफ्ट की स्थिति, पिस्टन के टॉप डेड सेंटर सिग्नल और इंजन की गति का पता लगाना है, और यह इग्निशन और फ्यूल इंजेक्शन टाइमिंग को नियंत्रित करने के लिए ECU को सिग्नल भेजता है। यह सेंसर आमतौर पर क्रैंकशाफ्ट के आगे के सिरे, कैमशाफ्ट के आगे के सिरे, फ्लाईव्हील या डिस्ट्रीब्यूटर पर लगाया जाता है। इसे कैमशाफ्ट पोजीशन सेंसर के साथ समन्वय में काम करना आवश्यक है।
इसके कार्य सिद्धांत के अनुसार, इसे तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: चुंबकीय पल्स प्रकार, हॉल प्रकार और फोटोइलेक्ट्रिक प्रकार। चुंबकीय पल्स प्रकार एक सिग्नल डिस्क के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र परिवर्तन को ट्रिगर करके साइन वेव सिग्नल उत्पन्न करता है। हॉल प्रकार एक ट्रिगर ब्लेड का उपयोग करके स्क्वायर वेव सिग्नल आउटपुट करता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रकार प्रकाश छिद्र संचरण का उपयोग करके पल्स वोल्टेज उत्पन्न करता है। हॉल प्रकार को बाहरी 5V बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जबकि फोटोइलेक्ट्रिक प्रकार तेल संदूषण के कारण सिग्नल सटीकता में गिरावट के प्रति संवेदनशील होता है। सामान्य दोषों में पुरानी वायरिंग के कारण सिग्नल में व्यवधान और गंदे सेंसर के कारण इंजन स्टार्ट होने में कठिनाई शामिल हैं। असामान्य परिस्थितियाँ इंजन फॉल्ट लाइट को ट्रिगर कर सकती हैं और अपर्याप्त बिजली या इंजन स्टार्ट न होने का कारण बन सकती हैं। आधुनिक प्रौद्योगिकी एनालॉग सिग्नल से डिजिटल डिटेक्शन की ओर विकास का रुझान दिखाती है।
चुंबकीय पल्स प्रकार के क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर का पता लगाने का सिद्धांत
निसान कंपनी का चुंबकीय पल्स प्रकार का क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर
यह क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर क्रैंकशाफ्ट के आगे वाले सिरे पर पुली के पीछे लगा होता है। पुली के पिछले सिरे पर बारीक दाँतों वाली एक पतली गोलाकार डिस्क (सिग्नल उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त, जिसे सिग्नल डिस्क कहते हैं) होती है, जो क्रैंकशाफ्ट पुली के साथ क्रैंकशाफ्ट पर लगी होती है और क्रैंकशाफ्ट के साथ घूमती है। सिग्नल डिस्क के बाहरी किनारे पर परिधि के अनुदिश प्रत्येक 4° पर एक दाँत होता है। कुल 90 दाँत होते हैं, और प्रत्येक 120° पर 3 उभार होते हैं, कुल मिलाकर 3। सिग्नल डिस्क के किनारे पर लगा सेंसर बॉक्स एक सिग्नल जनरेटर है जो विद्युत सिग्नल उत्पन्न करता है। सिग्नल जनरेटर में प्रेरण कॉइल पर लगे स्थायी चुंबक के चारों ओर 3 चुंबकीय शीर्ष होते हैं, जहाँ चुंबकीय शीर्ष ② 120° का सिग्नल उत्पन्न करता है, और चुंबकीय शीर्ष ① और ③ संयुक्त रूप से 1° क्रैंकशाफ्ट कोण का सिग्नल उत्पन्न करते हैं। चुंबकीय शीर्ष ② सिग्नल डिस्क के 120° उभार की ओर, चुंबकीय शीर्ष ① और ③ सिग्नल डिस्क के गियर रिंग की ओर, क्रैंकशाफ्ट कोण स्थापना के चरण अंतर के साथ स्थित हैं। सिग्नल जनरेटर में सिग्नल प्रवर्धन और आकार देने वाले सर्किट और एक बाहरी चार-छिद्र वाला कनेक्टर है, जिसमें छिद्र "1" 120° सिग्नल आउटपुट लाइन, छिद्र "2" सिग्नल प्रवर्धन और आकार देने वाले सर्किट के लिए पावर लाइन, छिद्र "3" 1° सिग्नल आउटपुट लाइन और छिद्र "4" ग्राउंड लाइन है। इस कनेक्टर के माध्यम से, क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर द्वारा उत्पन्न सिग्नल ईसीयू को प्रेषित किया जाता है।
इंजन के घूमने पर, सिग्नल डिस्क के दांत और उभार प्रेरण कुंडल से गुजरने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन उत्पन्न करते हैं, जिससे प्रेरण कुंडल में प्रत्यावर्ती विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न होता है। फ़िल्टरिंग और आकार देने के बाद, यह एक स्पंदित सिग्नल बन जाता है। इंजन के एक घूर्णन के बाद, चुंबकीय शीर्ष ② 3 120° स्पंदित सिग्नल उत्पन्न करता है, और चुंबकीय शीर्ष ① और ③ प्रत्येक 90 स्पंदित सिग्नल (प्रतिवर्ती) उत्पन्न करते हैं। चूंकि चुंबकीय शीर्ष ① और ③ 3° क्रैंकशाफ्ट कोण के अंतराल पर स्थापित हैं और प्रत्येक 4° पर एक स्पंदित सिग्नल उत्पन्न करते हैं, इसलिए चुंबकीय शीर्ष ① और ③ द्वारा उत्पन्न स्पंदित सिग्नलों के बीच कला अंतर ठीक 90° होता है। इन दोनों स्पंदित सिग्नलों को संश्लेषण के लिए सिग्नल प्रवर्धन और आकार देने वाले परिपथ में भेजा जाता है, और फिर 1° क्रैंकशाफ्ट कोण सिग्नल उत्पन्न होता है।
120° सिग्नल उत्पन्न करने वाला चुंबकीय हेड ② शीर्ष डेड सेंटर से 70° पहले स्थापित किया गया है, इसलिए इसके सिग्नल को शीर्ष डेड सेंटर से 70° पहले का सिग्नल भी कहा जा सकता है, यानी इंजन संचालन के दौरान, चुंबकीय हेड ② प्रत्येक सिलेंडर के शीर्ष डेड सेंटर पर एक पल्स सिग्नल उत्पन्न करता है।
टोयोटा कंपनी का चुंबकीय पल्स प्रकार का क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर
टोयोटा कंपनी के TCCS सिस्टम में डिस्ट्रीब्यूटर में चुंबकीय पल्स प्रकार का क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर लगा होता है। सेंसर को ऊपरी और निचले भागों में विभाजित किया गया है। ऊपरी भाग G सिग्नल उत्पन्न करता है, जबकि निचला भाग Ne सिग्नल उत्पन्न करता है। दोनों ही भागों में दांतों वाले रोटर का उपयोग किया जाता है, जो सिग्नल जनरेटर की इंडक्शन कॉइल में चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन उत्पन्न करता है। इसके परिणामस्वरूप इंडक्शन कॉइल में प्रत्यावर्ती प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न होता है, जिसे प्रवर्धित करके ECU को भेजा जाता है।
Ne सिग्नल क्रैंकशाफ्ट कोण और इंजन गति का पता लगाने वाला सिग्नल है, जो निसान कंपनी के चुंबकीय पल्स प्रकार के क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर के 1° सिग्नल के समतुल्य है। यह सिग्नल निचले भाग में लगे 24 समान दूरी वाले दांतों वाले रोटर (N0.2 टाइमिंग रोटर) और उससे सटे एक सेंसिंग कॉइल द्वारा उत्पन्न होता है।
जब रोटर घूमता है, तो सेंसिंग कॉइल के दांतों और फ्लेंज भाग (चुंबकीय शीर्ष) के बीच का वायु अंतराल बदलता है, जिससे सेंसिंग कॉइल से गुजरने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन होता है और एक प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न होता है। जब दांत चुंबकीय शीर्ष के पास आते हैं और उससे दूर जाते हैं, तो चुंबकीय प्रवाह में वृद्धि और कमी होती है, जिससे प्रत्येक दांत चुंबकीय शीर्ष से गुजरते समय सेंसिंग कॉइल में एक पूर्ण एसी वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करता है। N0.2 टाइमिंग रोटर में 24 दांत होते हैं, इसलिए जब रोटर एक पूरा चक्कर लगाता है (अर्थात क्रैंकशाफ्ट 720° घूमता है), तो सेंसिंग कॉइल 24 एसी वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करता है। एक चक्र में Ne सिग्नल का एक पल्स क्रैंकशाफ्ट के 30° घूर्णन के बराबर होता है (720° ÷ 24 = 30°)। अधिक सटीक कोण निर्धारण के लिए, ECU द्वारा 30° घूर्णन समय को 30 बराबर भागों में विभाजित किया जाता है, जिससे 1° क्रैंकशाफ्ट घूर्णन सिग्नल उत्पन्न होता है। इसी प्रकार, इंजन की गति को ECU द्वारा Ne सिग्नल (60° क्रैंकशाफ्ट रोटेशन) के दो पल्स के बीच बीते समय के आधार पर मापा जाता है। G सिग्नल का उपयोग सिलेंडरों की पहचान करने और पिस्टन की टॉप डेड सेंटर स्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है, जो निसान के मैग्नेटिक पल्स क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर के 120° सिग्नल के समतुल्य है। G सिग्नल Ne जनरेटर के ऊपर स्थित एक फ्लेंज रोटर (नंबर 1 टाइमिंग रोटर) और इसकी दो सममित सेंसिंग कॉइल्स (G1 सेंसिंग कॉइल और G2 सेंसिंग कॉइल) द्वारा उत्पन्न होता है। सिग्नल उत्पन्न करने का सिद्धांत Ne सिग्नल के समान ही है। G सिग्नल का उपयोग क्रैंकशाफ्ट कोण की गणना के लिए संदर्भ सिग्नल के रूप में भी किया जाता है।
G1 और G2 सिग्नल क्रमशः छठे सिलेंडर और पहले सिलेंडर के टॉप डेड सेंटर का पता लगाते हैं। G1 और G2 सिग्नल जनरेटर की स्थिति के कारण, जब G1 और G2 सिग्नल उत्पन्न होते हैं, तो पिस्टन ठीक टॉप डेड सेंटर (BTDC) पर नहीं होता है, बल्कि टॉप डेड सेंटर से 10° पहले की स्थिति में होता है।
चुंबकीय पल्स क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर का पता लगाना
उदाहरण के तौर पर, क्राउन 3.0 सेडान के 2JZ-GE इंजन के इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय पल्स क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर को लेकर इसकी पहचान विधि को स्पष्ट करें।
क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर का प्रतिरोध परीक्षण
इग्निशन स्विच बंद करें, क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर का कनेक्टर निकालें और मल्टीमीटर की रेजिस्टेंस सेटिंग (तालिका 1) का उपयोग करके क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर के टर्मिनलों के बीच रेजिस्टेंस मान मापें। यदि रेजिस्टेंस मान निर्धारित सीमा के भीतर नहीं हैं, तो क्रैंकशाफ्ट पोजीशन सेंसर को बदलना होगा।
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