حساس الشكمان: وظيفته وكيفية عمله والمشكلات الشائعة

مقالات ذات صلة

حساس ضغط الوقود: وظيفته وأعراض تلفه؟

حساس الهواء... وظيفته وأبرز أعطاله وطريقة الحفاظ عليه

حساس الفرامل… ما هي وظيفته وأهميته وأبرز علامات تلفه

حساس الشكمان أو مستشعر عمود المرفق هو أحد أهم المستشعرات في محرك السيارة الحديث، يلعب دورًا حيويًا في التحكم بتوقيت الإشعال وحقن الوقود، مما يضمن تشغيل المحرك بسلاسة وكفاءة. في المقال التالي سوف نستعرض نظرة متعمقة على حساس الشكمان، بما في ذلك وظيفته، وكيفية عمله، والمشكلات الشائعة المرتبطة به.

وظيفة حساس الشكمان

الغرض الرئيسي من حساس الشكمان هو توفير معلومات دقيقة عن موضع وسرعة عمود المرفق للكمبيوتر الإلكتروني للمحرك (ECU)، تُستخدم هذه البيانات لحساب التوقيت الأمثل للإشعال وحقن الوقود في الأسطوانات، عن طريق مزامنة هذه الأحداث بدقة مع حركة المكابس، يضمن حساس الشكمان احتراقًا كاملاً للوقود، مما يؤدي إلى أداء محسّن للمحرك، واقتصاد أفضل في استهلاك الوقود، وانبعاثات عادم منخفضة.

تُستخدم هذه البيانات لأغراض حيوية في إدارة المحرك، وتشمل:

1. التحكم في توقيت الإشعال: يحدد حساس الشكمان اللحظة المثالية لإشعال شمعات الإشعال في كل أسطوانة، بناءً على موضع المكبس وسرعة المحرك، يضمن هذا التوقيت الدقيق احتراقًا كاملاً للوقود وأداءً محسنًا للمحرك.

2. التحكم في حقن الوقود: يوفر الحساس معلومات لوحدة التحكم الإلكترونية لحساب الكمية الصحيحة من الوقود لحقنها في كل أسطوانة وتوقيت الحقن، يحسن هذا كفاءة استهلاك الوقود ويقلل الانبعاثات.

3. مراقبة سرعة المحرك: تراقب وحدة التحكم الإلكترونية سرعة المحرك باستمرار بناءً على إشارة التردد من حساس الشكمان، تُستخدم هذه المعلومات للتحكم في وظائف المحرك المختلفة والحفاظ على سرعة التباطؤ المستقرة.

4. مزامنة أنظمة المحرك: يعمل حساس الشكمان كمرجع لمزامنة أنظمة المحرك المتعددة، بما في ذلك الحاقن ونظام الإشعال ونظام التحكم في عمود الكامات المتغير (VVT)، يضمن هذا التنسيق التشغيل السلس والفعال للمحرك.

5. تمكين خصائص بدء التشغيل: يوفر الحساس معلومات عن موضع عمود المرفق لوحدة التحكم الإلكترونية عند بدء تشغيل المحرك، يسمح هذا للوحدة بتحديد أسطوانة الإشعال الأولى وضبط توقيت الإشعال وحقن الوقود وفقًا لذلك لبدء تشغيل سلس.

باختصار، تتمثل الوظيفة الأساسية لحساس الشكمان في إمداد وحدة التحكم الإلكترونية بالبيانات الحيوية اللازمة لإدارة وتحسين العديد من جوانب أداء المحرك، يعد الحساس مكونًا أساسيًا في تحقيق الكفاءة في استهلاك الوقود، وانخفاض الانبعاثات، والموثوقية المحسنة للمحركات الحديثة.

مبدأ عمل حساس الشكمان

توجد معظم حساسات الشكمان مباشرة على عمود المرفق أو بالقرب منه، تستخدم تقنيات مختلفة لاكتشاف موضع وسرعة عمود المرفق، مع كون الحساسات المغناطيسية والبصرية هي الأكثر شيوعًا.

في الحساسات المغناطيسية، يوجد مغناطيس دائم وملف حساس على مسافة قريبة من عجلة استشعار متصلة بعمود المرفق، عادةً ما تحتوي عجلة الاستشعار على سنون أو أقطاب بارزة، عندما تدور العجلة، تخلق السنون تغيرات في المجال المغناطيسي، مما يولد نبضات كهربائية في الملف. ترتبط تردد وتباعد هذه النبضات بسرعة وموضع عمود المرفق.

في المقابل، تستخدم الحساسات البصرية مصدر ضوء (عادةً ما يكون صمام ثنائي باعث للضوء) ومستقبل ضوئي، توجد عجلة مشفرة بين المصدر والمستقبل، مع قطاعات شفافة ومعتمة بالتناوب. عندما يدور عمود المرفق، تقطع القطاعات الشفافة للعجلة الحزمة الضوئية بشكل متقطع، مما ينتج نمطًا نبضيًا من الإشارات التي يكتشفها المستقبل. على غرار الحساسات المغناطيسية، يوفر هذا النمط معلومات حول سرعة وموضع عمود المرفق.

مشاكل شائعة لحساس الشكمان

يمكن أن يؤدي حساس شكمان معطل إلى مجموعة من مشاكل المحرك، بما في ذلك:

1. صعوبة في بدء التشغيل: يمكن أن يمنع الحساس المعيب المحرك من بدء التشغيل، أو يسبب تأخيرًا كبيرًا في الإشعال أو تقطعًا متقطعًا.

2. تباطؤ وتسارع سيئ: إذا كان الحساس لا يوفر قراءات دقيقة، فقد يتم ضبط توقيت الإشعال وحقن الوقود بشكل غير صحيح، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة والاستجابة الضعيفة للتسارع.

3. استهلاك مرتفع للوقود: يمكن أن يسبب توقيت الإشعال وحقن الوقود غير الأمثل استهلاكًا زائدًا للوقود وانخفاضًا في كفاءة المحرك.

4. انبعاثات عادم زائدة: عندما لا يتم حرق خليط الهواء والوقود بشكل صحيح؛ بسبب التوقيت غير الصحيح، يمكن أن تزداد انبعاثات العادم، خاصة الهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون.

5. تشغيل خشن أو متقطع: يمكن أن يتسبب الحساس المعيب في تفوير غير منتظم للمحرك، مع عدم انتظام السرعة أو التردد.

أسباب الفشل:

يمكن أن يفشل حساس الشكمان بسبب عدة عوامل، بما في ذلك:

1. التلف والتمزق الطبيعي: بمرور الوقت، يمكن أن تتدهور المكونات الداخلية للحساس، مما يؤدي إلى قراءات غير دقيقة أو متقطعة.

2. تلف كهربائي: يمكن أن تسبب الدوائر القصيرة، والأسلاك التالفة، والوصلات غير المحكمة مشاكل في الحساس والدائرة الكهربائية المرتبطة به.

3. تلوث الحساس: يمكن أن تعيق الشوائب، مثل الأوساخ والزيت والشحوم، الحركة السلسة لمكونات الحساس، وتتداخل مع قدرته على اكتشاف الحركة.

4. الحرارة الزائدة: يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المفرطة، سواء من المحرك المحيط، أو من تدفق التيار المفرط، إلى تلف المكونات الإلكترونية الدقيقة في الحساس.

خاتمة:
يعد حساس عمود المرفق مكونًا أساسيًا في نظام إدارة المحرك الحديث، حيث يوفر معلومات حيوية لضمان أداء وكفاءة المحرك على النحو الأمثل، من خلال فهم وظيفته ومبدأ عمله، يمكن للفنيين والمالكين تشخيص المشكلات المتعلقة بالحساس بشكل أفضل وإجراء الإصلاحات الضرورية، يمكن أن تساعد الصيانة المنتظمة، بما في ذلك فحوصات الحساس وتنظيفه، في منع الأعطال وتمديد عمر المحرك، في حالة حدوث أعطال، فإن التشخيص والاستبدال الفوري لحساس الشكمان المعيب أمر بالغ الأهمية لاستعادة الأداء السليم للسيارة وتجنب المزيد من المضاعفات.