سنسور میل سوپاپ چیست؟ بررسی انواع و عملکرد در خودروهای داخلی

مدیریت بهینه موتور خودرو مستقیماً با راندمان بالا و کاهش آلایندگی در ارتباط است. این امر تنها با هماهنگی دقیق بین سنسورها (Sensor) و عملگرها (Actuator) میسر می‌شود. در میان این قطعات، سنسور میل سوپاپ (Camshaft Position Sensor) نقشی حیاتی در تنظیم زمان‌بندی پاشش سوخت و احتراق دارد.

فرقی نمی‌کند مالک پراید، پژو TU5 یا سمند باشید؛ شناخت اجزا، انواع و عملکرد سنسور میل سوپاپ به شما کمک می‌کند تا نه‌تنها با ساختار فنی موتور آشنا شوید، بلکه در صورت بروز علائم خرابی، به‌سرعت مشکل را ریشه‌یابی کنید. در ادامه این مقاله جامع، با ساختار و نحوه کار این سنسور آشنا شده و سپس در مقاله دیگر علائم خرابی میل سوپاپ و روش‌های تست آن را بررسی خواهیم کرد.

نام‌های دیگر و معادل انگلیسی سنسور میل سوپاپ (سنسور موقعیت میل بادامک)

سنسور میل سوپاپ (Camshaft sensor)یا دقیق‌تر سنسور موقعیت میل سوپاپ (Camshaft Position Sensor) به نام سنسور میل بادامک یا سنسور زاویه بادامک (Cam Angel Sensor)نیز گاهی در بازار شناخته می‌شود. این سنسور به‌صورت مخفف با حروف CMP یا CMP یا CPS نشان داده می‌شود. در این مقاله جهت یکنواخت نشدن متن از این نام‌ها استفاده خواهد شد.

وظیفه سنسور میل سوپاپ و نقش آن در عملکرد موتور خودرو

از سنسور میل بادامک جهت تشخیص موقعیت و سرعت میل بادامک (زمان باز و بسته‌شدن سوپاپ‌های گاز و دود) نسبت به موقعیت میل لنگ (موقعیت پیستونها) استفاده میشود.
این سنسور یک وسیله الکترونیکی است که حرکت مکانیکی میل بادامک را به سیگنال‌هایی تبدیل و به سیستم مدیریت موتور برای کنترل زمان پاشش انژکتورها و جرقه شمع‌ها و تغییر موقعیت میل بادامک (تایم میل بادامک توسط سیستم تایمینگ متغیر سوپاپ‌ها) می‌فرستد. شکل 1 اهداف اصلی استفاده از سنسور میل بادامک را نشان می‌دهد.

شکل 1- وظایف سنسور میل سوپاپ

به‌عبارت‌دیگر این سنسور برای پاشش ترتیبی انژکتورها به‌صورت تک‌تک و ترتیبی و احتراق کامل‌تر و در نتیجه مصرف سوخت و آلودگی کمتر بکار می‌رود. در سیستم‌های کنترل الکترونیکی سوخت و جرقه این سنسور زمان ترتیب پاشش انژکتورها را نسبت به سیکل موتور و ترتیب احتراق تعیین می‌کند.
باید به این نکته توجه کرد که سنسور موقعیت میل‌لنگ و سنسور میل بادامک باهم کار میکنند و این سنسور کنترل کاملتری برای تایمینگ و زمان بندی پاشش سوخت و جرقه ارائه میدهد.واین سنسور زمان پاشش سوخت سیلندر اول را تعیین میکند.

انواع سنسور موقعیت میل سوپاپ (CMP) در خودروهای پراید، پژو و TU5

شکل 2 انواع سنسورهای CMP را نشان می‌دهد.

شکل 2- انواع سنسور میل بادامک

بیشتر سنسورهای میل سوپاپ از نوع اثر هال هستند. اما ممکن است در برخی موارد سنسور القایی نیز مشاهده شود. سنسورهای از نوع فتو دیودی در نسل‌های قدیمی سیستم‌های انژکتوری ممکن است مشاهده شود اما امروزه دیگر این نوع استفاده نمی‌شود. جدیدترین سنسور میل بادامک از نوع تحریک AC (AC excited) است

سنسور میل سوپاپ از نوع فتودیودی (نوری – Optical)

میتوان گفت این نوع سنسور قدیمی ترین نوع سنسور میل سوپاپ است. عموما این سنسور در خودرو های اولیه انژکتوری و خودرو هایی که هنور دلکو داشتند نصب میشد. معمولا سنسور میل سوپاپ و سنسور میل لنگ به صورت رکیبی از دو فوتوکوبل روی دلکو قرار میگرفت.

1- لامپ LED 2- فتو دیود 3- صفحه دوار 4- شکاف برای نقطه مرگ بالا 5- شکاف دور موتور
شکل 3- دلکو با دو سنسور دور موتور و میل سوپاپ ( 6 سیلندر)

شکل 4 دلکو پراید انژکتوری و شکاف‌های مربوط به تشخیص دور موتور و نقطه مرگ بالا سیلندر 1 را نشان میدهد.

1- شکاف تشخیص نقطه مرگ بالا سیلندر ا 2- شکاف های تشخیص دور موتور
شکل 4- دلکو پراید انژکتوری نسل اول (معروف به پراید نیمه انژکتور)

سنسور میل سوپاپ اثر هال (Hall Effect) در خودروهای پراید و پژو

همانطور که اشاره شد، معمولاً سنسورهای بکار رفته جهت موقعیت میل سوپاپ سنسورهای اثر هال هستند که این سنسورها یک اتصال سه پین دارند که دوتای آنها مثبت 12 ولت و منفی بدنه هستند که از تغذیه سیستم سوخت‌رسانی به‌عنوان تغذیه سنسور استفاده می‌شود و یک پین دیگر برای سیگنال خروجی به واحد کنترل است.(شکل 5)

شکل 5-سنسور‌میل‌سوپاپ از نوع اثر هال

منحنی سنسور اثر هال (یا القایی) از نظر تعداد لوپ‌ها کاملاً به شکل روتور بستگی دارد. شکل 6 اجزا عمومی سنسور اثر هال را نشان می‌دهد.

1- روتور 2- آهن‌ربا 3- واحد اثر هال 4- سیم سیگنال 5- کانکتور
شکل 6- اجزا عمومی سنسور اثر هال

مطابق شکل 6 سیم سیگنال عمود بر جریان مثبت و منفی واحد اثر هال است این واحد به ترانزیستور اثر هال نیز شناخته می‌شود. موج تولیدی در این سنسور مربعی است و تعداد آن نسبت به دوران کاملاً متناسب به تعداد دندانه‌های روتور است. شکل 7 نمونه‌ای از منحنی این نوع سنسور را نشان می‌دهد.

شکل 7- منحنی نوعی سنسور‌میل‌سوپاپ از نوع اثر هال

باتوجه‌به اهمیت نقطه مرگ بالا سیلندر اول، در برخی موتورها فقط یک نوسان در هر دور میل سوپاپ خواهند داشت. شکل 8 میل سوپاپ پراید و روتور آن را نشان می‌دهد.

شکل 8- میل سوپاپ پراید و واحد روتور سنسور میل سوپاپ

باتوجه‌به فرم روتور در هر دور گردش میل سوپاپ یک موج مربعی به وجود خواهد آمد.

سنسور موقعیت میل سوپاپ از نوع القایی (Inductive)

یکی دیگر از انواع سنسورها برای تعیین موقعیت میل بادامک، سنسور القایی است. این سنسورها معمولاً دارای دو پین (و یا سه پین که یکی از آنها پارازیت گیر است) هست. شکل 9 این نوع سنسور را نشان می‌دهد.

شکل 9- نمونه سنسور‌میل‌سوپاپ از نوع القایی

باتوجه‌به اینکه اجزا داخلی این سنسور در مقاله سنسور میل‌لنگ توضیح داده شده است.برای اطلاعات بیشتر میتوانید به آن مقاله مراجعه کنید. سیگنال تولید شده در نوع القایی از نوع سینوسی است و تعداد موج های ان مانند نوع اثر هال به تعداد دندانه های روتور بستگی دارد.(شکل 10)

شکل 10- منحنی نوعی سنسور میل سوپاپ از نوع القایی

سنسور میل سوپاپ با تحریک AC (AC Excited) در خودروهای خاص

این نوع سنسورها در برخی موتورهای شرکت اپل یا جنرال موتور استفاده می‌شود. در ظاهر عملکرد این سنسور با نوع القایی مشابه به نظر می‌رسد اما تفاوت در عملکرد وجود دارد. واحد ECM سیگنالی با فرکانس 100 الی 150 کیلوهرتز را به سیم‌پیچ (بوبین) سنسور ارسال می‌کند. زمانی که قسمت بریده شده میل سوپاپ (مانند میل سوپاپ شکل 8) هم راستا می‌شود اجازه تحریک را داده و فرکانس دریافتی را با تغییرات، مجدداً به سمت ECM ارسال کند. شکل 11 سیگنال ارسالی و دریافتی ECM به واحد سنسور را نشان می‌دهد.

شکل 11- سیگنال ارسال و دریافتی ECM به واحد سنسور‌میل‌سوپاپ از نوع AC excited