سنسور میل‌لنگ

معرفی میل‌لنگ و اهمیت آن در موتور

پیش از پرداختن به سنسور، لازم است میل‌لنگ (Crankshaft) را بشناسیم؛ قطعه‌ای محوری در قلب هر موتور احتراق داخلی.

میل‌لنگ چیست؟

میل‌لنگ یک شفت (محور) طولانی، مقاوم و با طراحی بسیار دقیق است که در بخش پایین سیلندر خودرو قرار داشته و انرژی خطی حاصل از حرکت بالا و پایین پیستون‌ها را به حرکت دورانی قابل استفاده (چرخش چرخ‌ها) تبدیل می‌کند.

میل‌لنگ با داشتن لنگ‌ها (محورهای زاویه‌دار)، شاتون ها را متصل نگه می‌دارد تا نیروی ناشی از انفجار سوخت در سیلندرها به دوران تبدیل شود.

چرا موقعیت میل‌لنگ برای خودرو حیاتی است؟

تمام فرآیندهای حیاتی موتور یعنی زمان‌بندی جرقه، تزریق سوخت، باز و بسته شدن سوپاپ‌ها و حتی کارکرد سیستم‌های کمکی (مانند پمپ روغن و واترپمپ) به موقعیت لحظه‌ای میل‌لنگ وابسته است.

اگر ECU (کامپیوتر موتور) نداند میل‌لنگ دقیقاً کجا ایستاده، هیچ سیستم کنترلی نمی‌تواند عمل کند و موتور یا روشن نمی‌شود یا به شدت ناکارآمد می‌شود.

تاریخچه و تکامل سنسور موقعیت میل‌لنگ

تا دهه ۸۰ میلادی، موتورهای بنزینی با دلکو مکانیکی و سیستم‌های زمان‌بندی ساده کار می‌کردند. با فراگیر شدن موتورهای انژکتوری، کنترل دقیق‌تر فرآیندهای احتراق و تزریق سوخت حیاتی شد. سنسورهای موقعیت میل‌لنگ از اواخر دهه ۸۰ برای اولین بار در خودروهای انژکتوری نصب شدند.

امروز، تمام خودروهای مدرن (بنزینی و دیزلی) بدون استثناء این سنسور را دارند و حتی در برخی موارد، سنسور دوم به عنوان بک‌آپ یا برای تشخیص ضربه نصب شده است.

وظیفه و عملکرد سنسور موقعیت میل‌لنگ

وظیفه اصلی سنسور CKP:

• ارسال اطلاعات لحظه‌ای از محل قرارگیری و سرعت چرخش میل‌لنگ به ECU
• تعیین زمان مناسب جرقه‌زنی (Ignition Timing) و پاشش سوخت هر سیلندر
• کمک به تشخیص مرجع “بالای مرگ سیلندر اول” (TDC) برای ترتیب انفجارها
• شناسایی “سکته‌” زدن یا نامنظم شدن حرکت میل‌لنگ (جهت حفاظت از موتور)
• همکاری با سنسور میل‌بادامک برای تعیین دقیق چرخه کاری پیستون‌ها و سوپاپ‌ها

نحوه عملکرد سنسور

سنسور CKP معمولاً در نزدیکی یک فلایویل یا دنده‌کره روی میل‌لنگ نصب شده و عبور هر دندانه یا نشانه فلزی از مقابل سنسور، سیگنال الکتریکی تولید می‌کند. این سیگنال که تعداد آن متناسب با ۳۶۰ یا ۶۰ دندانه است، شکل موج آنالوگ یا دیجیتال دارد و به ECU ارسال می‌شود.

ECU با پردازش این سیگنال‌ها، سرعت دورانی میل‌لنگ (RPM)، موقعیت زاویه‌ای، تشخیص سیلندر فعال و زمان بندی ایده‌آل سوخت و جرقه را تنظیم می‌کند.

انواع سنسور موقعیت میل‌لنگ (CKP Sensor types)

۱. سنسورهای القایی (VR یا Variable Reluctance)

• دارای یک آهنربا، سیم پیچ و هسته فلزی
• با عبور دندانه فلزی از مقابل هسته، در سیم پیچ ولتاژ القا می‌شود (سیگنال آنالوگ)
• ساده و مقاوم، اما حساس به نویز شدید

۲. سنسور هال (Hall Effect Sensor)

• مبتنی بر یک قرص نیمه‌رسانا (Hall chip) و آهنربا
• عبور دندانه یا نشانه مغناطیسی، میدان مغناطیسی را تغییر می‌دهد و سنسور پالس دیجیتال ارسال می‌کند.
• پایدار، دقت بالا و مقاوم‌تر نسبت به نویز الکتریکی

۳. سنسور نوری (Optical Sensor) (نادر)

• دارای فرستنده و گیرنده نور (LED/Phototransistor) و یک دیسک سوراخ‌دار
• عبور سوراخ از مسیر نور، قطع/وصل سیگنال تولید می‌کند (دیجیتال)
• به ندرت در خودروهای رایج، بیشتر در دستگاه‌های آزمایشگاهی یا طراحی‌های خاص

محل نصب و دیاگرام ساختاری سنسور

محل نصب سنسور CKP

در اغلب خودروها، سنسور موقعیت میل‌لنگ روی:

• بلوک سیلندر (کنار فلاویل یا چرخ دنده میل‌لنگ، در سمت گیربکس)
• پوسته میل‌لنگ (نزدیک انتهای میل‌لنگ، گاهی زیر یا جلوی موتور)
• داخل یا نزدیک روغن‌کارتر (در بعضی طراحی‌ها برای محافظت بیشتر)

محل دقیق با طراحی و نوع موتور متفاوت است، اما همیشه باید مقابل دندانه‌های نشانه‌گذاری شده روی فلایویل یا چرخ‌دنده تایم قرار گیرد.

اجزا و مواد تشکیل‌دهنده سنسور

• بدنه بیرونی: اغلب از پلاستیک مقاوم به حرارت و روغن یا ترکیب فلزی آلومینیومی
• هسته مغناطیسی یا چیپ هال: درون سنسور
• سیم‌پیچ (در سنسور القایی)
• برد مدار چاپی برای تقویت سیگنال (در نوع هال)
• سوکت و دسته‌سیم اتصال به ECU
• پایه و نگهدارنده (فلزی یا پلاستیکی) با اورینگ آب‌بندی

قطعات و سامانه‌های مرتبط

• میل‌لنگ و چرخ‌دنده تایمینگ/ دندانه فلایویل: هرگونه ایراد فیزیکی یا تغییر شکل در این قسمت سیگنال سنسور را مختل می‌کند.
• سنسور میل‌بادامک (CMP): CKP و CMP با هم موقعیت دقیق پیستون و سوپاپ را تعیین می‌کنند.
• ECU: مرکز پردازش داده‌های سنسور برای انواع فرمان عملگرها.
• سیستم تزریق و جرقه: شدیداً به صحت اطلاعات سنسور وابسته است.
• دسته سیم موتور: سلامت سیم‌کشی و اتصالات حیاتی است.

نشانه‌ها و علائم خرابی سنسور موقعیت میل‌لنگ

۱. روشن نشدن کامل موتور (حتی پس از استارت طولانی)

۲. خاموش شدن ناگهانی موتور در حال حرکت

۳. بد استارت خوردن و استارت طولانی

۴. ریپ زدن یا لرزش موتور در دور آرام

۵. کاهش قدرت، مصرف سوخت بالا، صدای غیرعادی

۶. روشن شدن چراغ چک موتور (Check Engine) و ثبت کدهای خطا (مانند P0335، P0336)

۷. عدم نمایش دور موتور روی نشانگر (در برخی خودروها)

کدهای خطای رایج سنسور CKP

علل عمده خرابی سنسور موقعیت میل‌لنگ

• نفوذ روغن، آب یا گردوغبار به درون سنسور یا سوکت
• خرابی عایق یا فرسودگی سیم‌کشی و سوکت
• گرمای زیاد موتور (آسیب به بدنه الکترونیک سنسور)
• ضربه یا شکستگی سنسور توسط اجرام معلق یا در اثر تعمیرات بی‌دقت
• معیوب شدن آهنربا یا سیم‌پیچ داخلی
• فرسودگی و ساییدگی دندانه‌های فلایویل یا چرخ‌دنده میل‌لنگ
• تعویض نادرست یا نصب اشتباه سنسور

طول عمر سنسور و عوامل تاثیرگذار

سنسور CKP در صورت اصل بودن و نگهداری صحیح معمولاً تا بیش از ۱۵۰ تا ۲۰۰ هزار کیلومتر دوام می‌آورد.

عوامل کاهش‌دهنده عمر:

• نفوذ آب و روغن
• استفاده از قطعات غیر اصل
• سرویس و نگهداری نامناسب موتور
• ضربه یا کشیده‌شدن ناگهانی سیم‌کشی

نکات نگهداری و افزایش عمر سنسور

• بازرسی دوره‌ای سیم‌کشی و سوکت سنسور
• پاکسازی سطح سنسور از روغن، گرد و غبار
• تعویض به‌موقع فیلتر هوای موتور برای کاهش ذرات رسوبی
• توجه ویژه به نشتی روغن یا آب در اطراف سنسور
• استفاده از سنسور و لوازم نصب اصلی

تست و عیب‌یابی سنسور موقعیت میل‌لنگ

۱. تست با دیاگ (اسکنر)

• مشاهده پارامترهای Live Data شامل سرعت موتور (RPM)، وجود سیگنال CKP
• چک کردن کد خطاهای ذکر شده و بررسی زمان‌بندی سیگنال

۲. تست با مولتی متر

برای سنسور القایی:

• بررسی مقاومت بین پایه‌ها (باید معمولاً بین ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ اهم باشد)
• چرخش موتور همزمان با اتصال مولتی‌متر (بررسی وجود سیگنال AC)

برای سنسور هال:

• اندازه‌گیری ولتاژ خروجی هنگام چرخش میل‌لنگ (درجهت کارکرد صحیح سنسور)

۳. عیب‌یابی نکته‌ای:

• کنترل سلامت سوکت‌ها و وجود هر گونه رطوبت
• مشاهده فیزیکی برای ترک، شکستگی یا آلودگی سنسور

مراحل تعویض سنسور موقعیت میل‌لنگ

۱. قطع کردن باتری خودرو

۲. دستیابی به محل نصب (اغلب نیاز به بازکردن کاور پایین موتور یا سینی زیر دارد)

۳. جدا کردن سوکت سنسور با ابزار مناسب

۴. بازکردن پیچ یا خارهای نگه‌دارنده با احتیاط

۵. تمیز کردن محل نصب و نصب سنسور جدید به همان شکل

۶. محکم کردن پیچ‌ها طبق گشتاور توصیه شده

۷. اتصال سوکت و دسته‌سیم

۸. اتصال مجدد باتری

۹. استارت و بررسی رفع کد خطا (درصورت لزوم با دیاگ پاک‌کردن کد)

قابلیت تعمیر و هزینه‌ تعویض سنسور

به‌طور معمول سنسور موقعیت میل‌لنگ چون از قطعات نیمه‌رسانا و مغناطیسی تشکیل شده غیرقابل‌تعمیر است؛ اگرچه گاهاً در موارد خاص (شل بودن سوکت یا قطعی سیم‌ها) با تعمیر سیم‌کشی مشکل رفع می‌شود اما در اغلب اوقات باید خود سنسور تعویض شود.

هزینه تعویض نسبتاً متوسط است و استفاده از قطعه اصل توصیه اکید دارد.

اهمیت ویژه سنسور CKP در موتورهای مدرن

در موتورهای دارای تکنولوژی هوشمند (VVT، توربوشارژرها، سیستم تزریق مستقیم و استارت-استاپ)، اگر سنسور CKP درست کار نکند، سیستم بلافاصله عملکرد موتور را متوقف یا به حالت اضطراری می‌برد؛ بنابراین نقش حسگر موقعیت میل‌لنگ، مهم‌تر از همیشه شده و نگهداری آن کاملاً حیاتی است.

سوالات متداول و نکات تکمیلی

سنسور CKP را می‌توان شست؟

خیر، شستشو معمولاً توصیه نمی‌شود. اگر سنسور آلوده باشد، بهتر است به آرامی با یک دستمال خشک پاک شود.

اگر سنسور CKP خراب شود، موتور روشن می‌شود؟

در غالب خودروها خیر، چون سیگنال اصلی برای زمان‌بندی کل سیستم بدون این سنسور در دسترس نیست و ECU دستور قطع جرقه و سوخت می‌دهد.

تفاوت CKP و CMP در عملکرد چیست؟

CKP موقعیت میل‌لنگ (حرکت پیستون‌ها) را به ECU گزارش می‌دهد، درحالی که CMP موقعیت میل‌بادامک (کنترل سوپاپ‌ها) را اعلام می‌کند؛ با ترکیب این داده‌ها، موتور بیشترین هماهنگی را دارد.

جمع‌بندی

سنسور موقعیت میل‌لنگ (CKP) کلیدی‌ترین حسگر موتورهای انژکتوری امروزی است؛ کارکرد صحیح این حسگر، ضامن سلامت موتور و کاهش مصرف سوخت و آلایندگی است. با نگهداری مناسب، تعویض به موقع و استفاده از قطعات مرغوب می‌توان ریسک خاموشی ناگهانی یا آسیب جدی موتور را به حداقل رساند.