차량 크랭크축 센서의 기능은 무엇입니까?
크랭크축 센서(엔진 회전 속도 센서라고도 함)는 엔진 전자 제어 시스템의 핵심 센서입니다. 주로 크랭크축의 위치, 피스톤의 상사점 신호, 엔진 회전 속도를 감지하여 ECU에 신호를 전송하고 점화 및 연료 분사 타이밍을 제어하는 역할을 합니다. 이 센서는 일반적으로 크랭크축 앞쪽, 캠축 앞쪽, 플라이휠 또는 배전기에 설치되며, 캠축 위치 센서와 연동하여 작동해야 합니다.
작동 원리에 따라 자기 펄스형, 홀형, 광전형의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 자기 펄스형은 신호 디스크를 통해 자기장 변화를 발생시켜 사인파 신호를 생성합니다. 홀형은 트리거 블레이드를 사용하여 구형파 신호를 출력합니다. 광전형은 광구멍을 통해 펄스 전압을 생성합니다. 홀형은 외부 5V 전원 공급이 필요하며, 광전형은 오일 오염으로 인해 신호 정확도가 저하될 수 있습니다. 일반적인 고장으로는 배선 노후화로 인한 신호 간섭, 센서 오염으로 인한 시동 불량 등이 있습니다. 이상 상황에서는 엔진 경고등이 점등되거나 출력 부족 또는 시동 불량 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 현대 기술은 아날로그 신호에서 디지털 검출 방식으로 발전하는 추세를 보입니다.
자기 펄스식 크랭크축 위치 센서의 검출 원리
닛산사 자기 펄스식 크랭크축 위치 센서
이 크랭크축 위치 센서는 크랭크축 앞쪽 끝의 풀리 뒤쪽에 설치됩니다. 풀리 뒤쪽 끝에는 미세한 톱니가 있는 얇은 원형 디스크(신호 발생용, 신호 디스크)가 있으며, 이 디스크는 크랭크축 풀리와 함께 크랭크축에 설치되어 크랭크축과 함께 회전합니다. 신호 디스크의 바깥쪽 가장자리에는 원주를 따라 4° 간격으로 톱니가 하나씩 있으며, 총 90개의 톱니가 있고, 120° 간격으로 3개의 돌출부가 배치되어 총 3개입니다. 신호 디스크 가장자리에 설치된 센서 박스는 전기 신호를 생성하는 신호 발생기입니다. 이 신호 발생기는 유도 코일의 영구 자석 주위에 3개의 자성 헤드가 감겨 있으며, 자성 헤드 ②는 120° 신호를 생성하고, 자성 헤드 ①과 ③은 함께 1° 크랭크축 각도 신호를 생성합니다. 자석 헤드 ②는 신호 디스크의 120° 돌출부를 향하고, 자석 헤드 ①과 ③은 크랭크축 각도에 위상차가 있도록 신호 디스크의 기어 링을 향합니다. 신호 발생기는 신호 증폭 및 형상화 회로와 외부 4홀 커넥터를 갖추고 있으며, 1번 홀은 120° 신호 출력선, 2번 홀은 신호 증폭 및 형상화 회로 전원선, 3번 홀은 1° 신호 출력선, 4번 홀은 접지선입니다. 이 커넥터를 통해 크랭크축 위치 센서에서 생성된 신호가 ECU로 전송됩니다.
엔진이 회전하면 신호 디스크의 톱니와 돌출부가 유도 코일을 통과하는 자기장에 변화를 일으켜 유도 코일에 교류 기전력을 발생시킵니다. 이 기전력은 필터링 및 신호 형성 과정을 거쳐 펄스 신호가 됩니다. 엔진이 한 바퀴 회전하는 동안 자기 헤드 ②는 120° 펄스 신호를 3개 발생시키고, 자기 헤드 ①과 ③은 각각 90개의 펄스 신호(교류)를 발생시킵니다. 자기 헤드 ①과 ③은 크랭크축 각도 3° 간격으로 설치되어 있고 각각 4°마다 펄스 신호를 발생시키므로, 자기 헤드 ①과 ③에서 발생하는 펄스 신호의 위상차는 정확히 90°입니다. 이 두 펄스 신호는 신호 증폭 및 신호 형성 회로로 보내져 합성되고, 최종적으로 1° 크랭크축 각도 신호가 생성됩니다.
120° 신호를 생성하는 마그네틱 헤드 ②는 상사점 70° 전에 설치되어 있으므로, 해당 신호를 상사점 70° 전 신호라고도 부를 수 있습니다. 즉, 엔진 작동 중에 마그네틱 헤드 ②는 각 실린더의 상사점에서 펄스 신호를 생성합니다.
도요타사 자기 펄스식 크랭크축 위치 센서
도요타의 TCCS 시스템은 배전기에 자기 펄스 방식의 크랭크축 위치 센서를 장착합니다. 이 센서는 상부와 하부로 나뉘는데, 상부는 G 신호를, 하부는 Ne 신호를 생성합니다. 두 부분 모두 톱니가 있는 회전자를 사용하여 신호 발생기의 유도 코일에 자속 변화를 일으켜 교류 유도 기전력을 발생시키고, 이를 증폭하여 ECU로 전달합니다.
Ne 신호는 크랭크축 각도와 엔진 회전수를 감지하는 신호로, 닛산사의 자기 펄스식 크랭크축 위치 센서의 1° 신호와 동일합니다. 이 신호는 하단에 고정된 24개의 등간격 톱니를 가진 로터(N0.2 타이밍 로터)와 그 옆에 위치한 감지 코일에 의해 생성됩니다.
로터가 회전하면 센싱 코일의 톱니와 플랜지 부분(자석 헤드) 사이의 공극이 변하여 센싱 코일을 통과하는 자기장이 변화하고 유도 기전력이 발생합니다. 톱니가 자석 헤드에 접근하거나 멀어질 때 자속의 증감 변화가 일어나므로, 각 톱니는 자석 헤드를 통과할 때 센싱 코일에 완전한 교류 전압 신호를 생성합니다. N0.2 타이밍 로터는 24개의 톱니를 가지고 있으므로 로터가 한 바퀴 완전히 회전하면(즉, 크랭크축이 720° 회전하면) 센싱 코일은 24개의 교류 전압 신호를 생성합니다. 한 주기에서 Ne 신호의 한 펄스는 크랭크축 회전 30°에 해당합니다(720° ÷ 24 = 30°). ECU는 30° 회전 시간을 30등분하여 1° 크랭크축 회전 신호를 생성함으로써 더욱 정밀한 각도 감지를 구현합니다. 마찬가지로, 엔진 회전수는 ECU에서 Ne 신호의 두 펄스 사이의 경과 시간(크랭크축 회전 60°)을 기준으로 측정됩니다. G 신호는 실린더를 식별하고 피스톤의 상사점을 감지하는 데 사용되며, 이는 닛산의 자기 펄스 크랭크축 위치 센서의 120° 신호에 해당합니다. G 신호는 Ne 발생기 위에 있는 플랜지 로터(1번 타이밍 로터)와 그 대칭형 감지 코일 두 개(G1 감지 코일 및 G2 감지 코일)에서 생성됩니다. 신호 생성 원리는 Ne 신호와 동일합니다. G 신호는 크랭크축 각도를 계산하기 위한 기준 신호로도 사용됩니다.
G1 및 G2 신호는 각각 6번 실린더와 1번 실린더의 상사점을 감지합니다. G1 및 G2 신호 발생기의 위치 때문에 G1 및 G2 신호가 생성될 때 피스톤은 정확히 상사점(BTDC)에 있지 않고 상사점보다 10° 앞선 위치에 있습니다.
크랭크축 위치 센서의 자기 펄스 감지
크라운 3.0 세단의 2JZ-GE 엔진의 전자 제어 시스템에 사용되는 자기 펄스 크랭크축 위치 센서를 예로 들어 검출 방법을 설명하겠습니다.
크랭크축 위치 센서의 저항 점검
시동 스위치를 끄고 크랭크축 위치 센서 커넥터를 분리한 후, 멀티미터의 저항 측정 모드를 사용하여 크랭크축 위치 센서 단자 사이의 저항값을 측정하십시오(표 1 참조). 저항값이 규정된 범위 내에 있지 않으면 크랭크축 위치 센서를 교체해야 합니다.
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