最新の車両の基本的なセンサーを理解する

Jul 24, 2023

クンレ・ショナイケ

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クンレ・ショナイケ

コンピュータはプログラムされたことしか実行できません。 ゴミが入ったらゴミを出します。 自動車のエンジン制御コンピューター (パワートレイン コントロール モジュールまたは PCM と呼ばれます。「ナイジャ モーターの話」では口語的に「ブレインボックス」と呼ばれるもの) では、入力データはキーボードからではなく、さまざまなセンサーからの電子信号です。 これらはエンジンの目や耳のように機能し、運転条件を最大限に活用するのに役立ちます。 したがって、PCM が受け取る入力に欠陥があるか欠落している場合、PCM はこれを行うことができません。 PCM が冷却剤センサーまたは酸素センサーから良好な信号を受信しない場合、エンジン制御システムは「閉ループ」に入りません。 また、スロットル ポジション センサー、MAP センサー、またはエアフロー センサーから適切な入力を受信しない場合、燃料混合物のバランスを正しく保つことはできません。 PCM が信号を受信しない場合、またはクランクシャフト位置センサーから不良信号を受信した場合、エンジンが始動しない場合もあります。 センサーは、点火タイミング、燃料供給、排出ガス制御、トランスミッションのシフト、クルーズ コントロール、エンジン トルクの低減 (車両にトラクション コントロール付きアンチロック ブレーキが搭載されている場合)、およびオルタネーターの充電出力の管理に必要なすべての主要な機能を監視します。 ほとんどの最新モデルの車両では、PCM がスロットルも制御します。 スロットルまたはアクセル ペダルとスロットル (一般に「スロットル ボディ」と呼ばれます) の間には、機械的なリンケージやケーブル (メカトロニクスの時代以前の自動車にあったもの) はありません。 システム全体がスムーズに動作するには、信頼性の高いセンサー入力が絶対に必要です。 以下は、最新の車両に搭載されているセンサーの種類の一部です。

クーラントセンサー:冷却水センサーは通常シリンダーヘッドまたはインテークマニホールドに設置され、エンジン冷却水の温度を監視するために使用されます。 その抵抗は冷却水の温度に比例して変化します。 冷却水センサーからの入力は、エンジンが暖まったときをコンピューターに知らせるため、PCM は閉ループのフィードバック燃料制御に入り、温度に依存する可能性のある他の排出機能 (EGR、キャニスター パージなど) を処理できます。

クーラントセンサー戦略:冷却水センサーは非常に信頼性の高いセンサーですが、故障するとエンジン制御システムが閉ループに入るのを防ぐ可能性があります。 これにより、燃料混合物が濃くなり、過剰な燃料消費が発生し、一酸化炭素 (CO) 排出量が増加します。 環境を汚染し、車両が排出ガス試験に不合格になる可能性があります。

センサーの抵抗を測定し、エンジンが暖まるにつれての変化を監視することで、不良センサーを診断できます。 変化がない場合、または読み取り値が開いているか閉じている場合は、センサーが不良であることを示します。

酸素 (O2) センサー: 1981 年以来キャブレター式エンジンと燃料噴射式エンジンの両方で使用されている酸素センサー (一般的に「O2 センサー」と呼ばれる) は、燃料混合物のフィードバック制御ループにおける重要なセンサーです。 O2 センサーはエキゾーストマニホールドに取り付けられ、排気中の未燃酸素の量を監視します。 多くの V6 および V8 エンジンには、このようなセンサーが 2 つあります (シリンダーのバンクごとに 1 つ)。

O2 センサーは、排気中の未燃酸素の量に比例した電圧信号を生成します。 燃料混合物が濃いとき (つまり、車両が燃料を排出して無駄にしているとき)、酸素の大部分が燃焼中に消費されるため、排気中には未燃焼の酸素がほとんど存在しません。 マニホールド内の排気と外部の空気の酸素レベルの差により、センサーのプラチナとジルコニウムのチップ間に電位が発生します。 これにより、センサーが電圧信号を生成します。 センサーの出力は、燃料混合物が濃い (酸素が少ない) 場合は高く (最大 0.9v)、混合気が薄い (酸素が多い) 場合は低くなります (0.1v まで)。 センサー出力はコンピューターによって監視され、排出量を最小限に抑えるために燃料混合物のバランスを再調整するために使用されます。 センサーが「リーン」を読み取ると、PCM はインジェクターのオン時間を増やして燃料混合物をリッチにします。 逆に、センサーが「リッチ」を読み取ると、PCM はインジェクターのオン時間を短縮して、燃料混合物をリーンにします。 これにより、エンジンの動作中にリッチからリーンへの急速な切り替えが発生します。 これらの均一な波により、クリーンな燃焼のためにほぼ完全にバランスの取れた「平均的な」混合気が得られます。 スイッチング速度は古いフィードバック キャブレターで最も遅く、スロットル ボディ噴射システムでより速く、マルチポート シーケンシャル燃料噴射で最も速くなります。 O2 センサーの出力をオシロスコープで監視すると、リッチからリーンまで前後に踊るジグザグの線が生成されます。 これは、エンジンの空気と燃料の混合物を監視する一種の心臓モニターと考えてください。

O2 センサー戦略: 1976 年から 1990 年代初頭の用途に使用されている非加熱の 1 線式または 2 線式 O2 センサーは、信頼性の高い性能を保証するために 30,000 ～ 50,000 マイルごとに交換する必要があります。 1980 年代半ばから 1990 年代半ばまでの用途に使用されている加熱式 3 線式および 4 線式 O2 センサーは、60,000 マイルごとに交換する必要があります。 OBD II 搭載車の場合、推奨交換間隔は 100,000 マイルです。 O2 センサーの応答性と電圧出力は、経年劣化や、鉛、硫黄、シリコン (冷却液の漏れ)、リン (オイルの燃焼) などの排気中の特定の汚染物質にさらされると低下することがあります。 センサーが汚れると、空気と燃料の混合気の変化にすぐに反応できなくなり、空気と燃料の混合気を制御する PCM の能力に遅れが生じる可能性があります。 センサーの電圧出力が低下し、通常よりも低い読み取り値が得られる場合があります。 これにより、PCM が燃料混合物が実際よりも薄いかのように反応し、燃料混合物が過剰に濃くなる可能性があります。 この問題はどのくらい一般的ですか? ある研究によると、排ガス検査に不合格となった車両の 70% には新しい O2 センサーが必要であることがわかりました。

マニホールド絶対圧 (MAP) センサー: MAP センサーは、吸気マニホールドに取り付けられるか接続され、吸気真空を監視します。 マニホールド圧力が変化すると、電圧または周波数が変化します。 コンピューターはこの情報を使用してエンジン負荷を測定し、必要に応じて点火時期を進めたり遅らせたりできます。 これは、昔ながらの機械式ディストリビュータの真空前進ダイヤフラムと本質的に同じ働きをします。 「速度密度」タイプの燃料噴射を備えたエンジンでは、MAP センサーは PCM による空気流量の推定にも役立ちます。 ここに問題があると、断続的なエンジンチェックライト（加速時またはエンジンに負荷がかかっているときにライトが点灯する）、加速時の躊躇、排出ガスの増加、エンジン性能の低下が発生する可能性があります。 MAPセンサーが不良の場合でもエンジンはかかりますが、調子は悪くなります。 一部の PCM は、欠落または範囲外の MAP 信号を「推定データ」で置き換えることができますが、エンジンのパフォーマンスは大幅に低下します。

MAP センサー戦略: MAP センサーの問題の中には、センサー自体のせいではないものもあります。 MAP センサーをインテークマニホールドに接続するバキュームホースが緩んでいたり、漏れたり、詰まったりしている場合、センサーは正確な信号を生成できません。 また、エンジン自体に問題があり、吸入負圧が通常よりも低くなる場合 (真空漏れ、EGR バルブの開きっぱなし、PCV ホースの漏れなど)、MAP センサーの測定値が通常よりも低くなることがあります。

スロットルポジションセンサー:スロットル ポジション センサー (TPS) は、キャブレターのスロットル シャフトまたはスロットル ボディに取り付けられており、スロットルの開閉に応じて抵抗値が変化します。 コンピューターはこの情報を使用して、エンジンの負荷、加速、減速度、およびエンジンがアイドル状態または全開スロットルにあるときを監視します。 センサーの信号は PCM によって使用され、加速中に混合気を濃くしたり、点火時期を遅らせたり進めたりします。

スロットル ポジション センサーの戦略:多くの TPS センサーは、取り付け時に初期電圧の調整が必要です。 この調整は正確な操作にとって重要です。 一部のエンジンでは、別個のアイドル スイッチやワイド オープン スロットル (WOT) スイッチも使用される場合があります。 不良な TPS によるドライバビリティの症状は、不良な MAP センサーによって引き起こされる症状と似ている可能性があります。エンジンはこの入力がなくても動作しますが、動作は悪くなります。

マスエアフローセンサー (MAF):マルチポート燃料噴射エンジンのスロットルボディの前に取り付けられた MAF センサーは、エンジンに入る空気の量を監視します。 このセンサーは、熱線または加熱されたフィラメントを使用して、空気流と空気密度の両方を測定します。

MAF センサー戦略: MAF センサーの検出素子は簡単に汚染され、始動困難、アイドル状態の荒さ、ためらい、失速の問題を引き起こす可能性があります。 汚れた MAF センサーをエレクトロニクス クリーナーで掃除すると、通常のセンサー動作が回復し、センサーの交換コスト (非常に高価です!) を節約できる場合があります。

ベーンエアフローセンサー (VAF): VAF センサーには、ボッシュおよびその他の輸入マルチポート燃料噴射エンジンで使用されている機械式フラップ スタイルのセンサーが装備されています。 機能は空気流量センサーと同じですが、空気がバネ仕掛けのフラップに押し付けられると加減抵抗器が動き、電子信号が生成されます。

VAF センサー戦略:VAF のドライバビリティに関する症状は、エアフロー センサーが故障した場合の症状と同じです。

マニホールド空気温度 (MAT) センサー:このセンサーはインテークマニホールドに取り付けられ、抵抗を変化させて吸気温度を監視します。 センサーの入力は、空気密度の変化に合わせて燃料混合物を調整するために使用されます。

MAT センサー戦略:マニホールド空気温度センサーの問題は、空気と燃料の混合物に影響を与え、エンジンがリッチまたはリーンで動作する可能性があります。

クランクポジションセンサ：ディストリビュータレス点火システムを備えたエンジンで使用されるクランクシャフト ポジション (CKP) センサーは、電子ディストリビュータの点火ピックアップやトリガー ホイールと本質的に同じ目的を果たします。 PCM がクランクシャフトと第 1 シリンダーの位置を決定するために必要な信号を生成します。 この情報は、点火タイミングと燃料インジェクターの動作を制御するために必要です。 また、クランク センサーからの信号は、エンジンの回転速度 (エンジン回転数) を PCM に伝えるため、必要に応じて点火タイミングを進めたり遅らせたりすることができます。

一部のエンジンでは、PCM が正しい点火順序を決定するために、別個のカムシャフト位置センサーも使用されます。 このセンサーの入力がなければエンジンは作動しません。 クランクシャフト位置センサーには、磁気式とホール効果という 2 つの基本的なタイプがあります。 マグネット式はクランクシャフトやハーモニックバランサーの切り欠きを磁石で感知します。 ノッチがその下を通過すると、磁界に変化が生じ、交流信号が生成されます。 信号の周波数は、タイミングを制御するために必要な情報を PCM に与えます。 ホール効果タイプのクランク センサーは、クランク、カム ギア、またはバランサー上のノッチまたはシャッター ブレードを使用して、ホール効果センサー ウィンドウ内の磁場を遮断します。 これによりセンサーのオンとオフが切り替わり、PCM が読み取ってクランクの位置と速度を決定するデジタル信号が生成されます。

クランクポジションセンサー戦略:クランクポジションセンサーが故障するとエンジンが停止します。 ただし、エンジンはクランキングすることがありますが、始動しません。 ほとんどの問題は、センサー ワイヤリング ハーネスの障害に起因することがわかります。 センサーの電源電圧 (ホール効果タイプ)、グランド、またはリターン回路の中断により、非常に重要なタイミング信号が失われる可能性があります。

ノックセンサー：ノックセンサーは爆発の発生を示すエンジンの振動を検出し、コンピューターがタイミングを一時的に遅らせることができます。 一部のエンジンには 2 つのノック センサーが付いています。

ノックセンサー戦略:ノックセンサーの故障は、ノックが発生している場合に PCM が点火タイミングを遅らせることを認識できないため、スパークノックやエンジンに損傷を与える爆発を引き起こす可能性があります。

気圧 (BARO) センサー:気圧センサーは気圧を測定するため、コンピューターは燃料混合物やタイミングに影響を与える高度や気圧の変化を補正できます。 一部の MAP センサーもこの機能を実行します。

車速センサー (VSS):車速センサー (VSS) は車速を監視し、コンピューターがトルク コンバーター クラッチのロックアップやシフトなどを調整できるようにします。センサーは、トランスミッション、ディファレンシャル、トランスアクスル、またはスピードメーター ヘッドに取り付けられている場合があります。

車速センサー戦略:車速センサーに問題があると、クルーズ コントロール システムが無効になったり、トランスミッションのシフトやコンバーターの接続に影響を与える可能性があります。

これらすべてのセンサーを理解すると、次のようになります。診断の下調べをしておらず、故障の可能性があると考えてセンサーを交換している場合は、お金を無駄にしている可能性があります。 問題がセンサーにない場合、センサーを交換しても運転性や排出ガスの問題は解決しません。 スパークプラグの汚れ、プラグワイヤーの不良、イグニッションコイルの弱さ、EGRバルブの漏れ、真空漏れ、圧縮低下、インジェクターの汚れ、燃料圧力の低下、さらには充電電圧の低下などの一般的な状態はすべて、ドライバーのせいである可能性のあるドライバビリティの症状を引き起こす可能性があります。センサーが悪い。 センサー固有の障害コードがない場合は、電子診断に多くの時間を費やす前に、この種の可能性を除外する必要があります。

ナイジェリアのセンサーに関するさらなる問題は、適切な診断が行われた場合でも、不良センサーの交換に適切に機能する適切なセンサーを入手することです。 あなたの車両に適切なセンサーを入手するには、08023025022 または 08073038173 までお電話ください。詳しい説明とサポートが必要です。

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