Tasos GS
Μέλος
Αισθητήρας ταχύτητας και θέσης στροφαλοφόρου άξονα (CPS)
Αυτοί οι αισθητήρες μπορεί να διαφέρουν στην μορφή τους, από οπτικούς σε επαγωγικούς σε αισθητήρες Hall όμως η βασική αρχή λειτουργίας τους είναι όμοια. Χρησιμοποιούν σημάδια στον στροφαλοφόρο άξονα για να παρατηρούν τόσο την ταχύτητά του όσο και την θέση του σε σύγκριση πάντα με το Άνω Νεκρό Σημείο.
Επαγωγικός: Αυτού του τύπου ο αισθητήρας είναι μάλλον ο πιο δημοφιλής από τους τρεις και αποτελείται από έναν μόνιμο μαγνήτη και ένα επαγωγικό πηνίο με πυρήνα από σίδηρο. Η μαγνητική ροή στο πηνίο εξαρτάται από το αν ο αισθητήρας είναι απέναντι από κενό ή δόντι (στην οδοντωτή στεφάνη γύρω από τον στρόφαλο) και μεταβολή αυτής της ροής παράγει τάση από επαγωγή. Η τάση αυτή –προφανώς- εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα ενώ ο αισθητήρας αναγνωρίζει και την θέση αυτού μέσω ενός ή δύο κενών στην οδοντωτή στεφάνη (σημάδι αναφοράς). Άξιο αναφοράς είναι ότι τέτοιου είδους αισθητήρες παράγουν το δικό τους σήμα και επομένως δεν χρειάζεται παροχή τάσης για να λειτουργήσει.
Οπτικός: Οι οπτικοί CPS, χρησιμοποιούν ένα LED ή ένα laser που είναι τοποθετημένο στη μία μεριά του αισθητήρα, έναν δέκτη (ένα φωτοβολταϊκό «μάτι» αν θέλετε) στην άλλη μεριά για να ανιχνεύσει το πέρασμα ή όχι του φωτός και μία στεφάνη είτε με δόντια είτε με εγκοπές. Προφανώς υπάρχει ένα ξεχωριστό σημάδι αναφοράς (μία εγκοπή διπλάσια σε μέγεθος από το κανονικό ή κάποιο κενό στην οδοντωτή στεφάνη) για τον προσδιορισμό του 1ου κυλίνδρου και από εκεί και πέρα η λειτουργία του είναι εξαιρετικά απλή. Τέτοιου είδους αισθητήρες, επειδή είναι πιο αξιόπιστοι σε υψηλούς ρυθμούς περιστροφής, προτιμούνται σε αγωνιστικές εφαρμογές.
Αισθητήρας Hall: Δεν είχα σκοπό να σας εξηγήσω κάθε μορφή CPS αλλά το έκανα μόνο και μόνο για να σας εξηγήσω τους αισθητήρες Hall. Πίσω στο 1879, ο Edwin Hall παρατήρησε πως όταν τροφοδοτούσε με ρεύμα ένα κομμάτι μέταλλο που βρισκόταν ανάμεσα σε δύο μαγνήτες, δημιουργείτο μία δευτερεύουσα τάση σε γωνία με την αρχική. Αυτό είναι το φαινόμενο Hall και ενώ δεν είχε καμία πρακτική εφαρμογή εκείνη την εποχή, θα άνοιγε τον δρόμο σε μηχανικούς (όχι μόνο μηχανολόγους) για τη δημιουργία μία συσκευής ικανής να παράγει on/off τετράγωνη κυματομορφή τάσης! Στη σημερινή μορφή του, όταν ένα κομμάτι μέταλλο (ή ένα δόντι σε μία στεφάνη ή ένα σημάδι σε μία τροχαλία ή ακόμα και ένας περιστρεφόμενος μαγνήτης) περάσει από το κενό ανάμεσα σε ένα μαγνητικό πεδίο προκαλούμενο από κάποιον ηλεκτρομαγνήτη και έναν ημιαγωγό, μπλοκάρει το εν λόγω πεδίο και μηδενίζει την τάση εξόδου. Με επιπρόσθετα κυκλώματα, το ίδιο κομμάτι μέταλλο μπορεί να κάνει το αντίθετο: να «ενεργοποιεί» την τάση στην έξοδο μπλοκάροντας το μαγνητικό πεδίο. Απλό αλλά θαυματουργό. Μπορεί να μοιάζει με τον επαγωγικό CPS όμως είναι πολύ διαφορετικοί. Δεν είμαι σίγουρος αν σε τόσο λίγες γραμμές κατάφερα να τονίσω τις διαφορές στη λειτουργία όμως για μελλοντική αναφορά κρατήστε πως ο αισθητήρας Hall θεωρείται περισσότερο διακόπτης (εξαιτίας της σχεδόν τετράγωνης κυματομορφής) παρά αισθητήρας.
Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού (CTS)
Μου αρέσουν οι αυτονόητοι αισθητήρες. Δεν χρειάζεται φιλοσοφία ή διδακτορικό στην πυρηνική φυσική για να καταλάβεις τι κάνει ο συγκεκριμένος αισθητήρας. Είναι συνήθως τοποθετημένος στην κυλινδροκεφαλή και μετράει την θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου του κινητήρα. Υπάρχουν δύο ειδών CTS: Αυτοί που χρησιμοποιούν την θερμοκρασιακή συνάρτηση της αντίστασης με θετικούς συντελεστές και αυτοί που κάνουν το ίδιο πράγμα με αρνητικούς. Η διαφορά είναι απλή αν το διατυπώσω λιγότερο «επιστημονικά». Στην πρώτη περίπτωση, αν ο αισθητήρας εκτεθεί σε ζεστό ψυκτικό η εσωτερική αντίσταση θα ανέβει ενώ στην δεύτερη θα πέσει. Σε οποιαδήποτε περίπτωση το σήμα (τάση) που θα στείλει ο αισθητήρας, θα συγκριθεί με την τάση αναφοράς και ο εγκέφαλος θα ρυθμίσει το καύσιμο και την ανάφλεξη ανάλογα. Πολλές φορές τα δεδομένα του CTS χρησιμοποιούνται και για το αν θα λειτουργήσει ή όχι ο ανεμιστήρας.
Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (ATS)
Επίσης, πολύ απλός αισθητήρας. Κάνει αυτό που λέει: μετράει την θερμοκρασία του εισερχόμενου στον κινητήρα αέρα. Τον ATS θα τον βρείτε κάπου στο «μονοπάτι» της εισαγωγής ή ακόμη και μέσα στο plenum και λειτουργεί ακριβώς όπως ο CTS. Αντίσταση, θερμός-κρύος αέρας, μεταβολή αντίστασης ανάλογα με τη θερμοκρασία, σήμα στην ECU και σύγκριση με το σήμα αναφοράς. Δεν νομίζω πως χρειάζεται περαιτέρω εξηγήσεις.
Αισθητήρας θέσης πεταλούδας (TPS)
Αυτός είναι ένας αισθητήρας μεταβλητής αντίστασης που μετατρέπει την γωνία της πεταλούδας εισαγωγής σε τάση (συνήθως με γραμμική σχέση). Πχ: Έστω ένας TPS που λειτουργεί με εύρος 0-5V –συνήθως εκεί κυμαίνονται-. Σε αυτή την περίπτωση, τα 0V αντιστοιχούν σε κλειστή πεταλούδα, τα 2,5V αντιστοιχούν σε πεταλούδα ανοιχτή κατά το ήμισυ και τα 5V αντιστοιχούν σε ορθάνοιχτη πεταλούδα. Σε ορισμένα συστήματα, βλ. “drive-by-wire”, ο TPS έχει αντίστοιχα και αισθητήρα στο πεντάλ του γκαζιού. Πιο προηγμένα συστήματα χρησιμοποιούν το φαινόμενο Hall: ένας μαγνήτης είναι τοποθετημένος στον μηχανισμό της πεταλούδας και ο Hall sensor είναι σταθερός στο σώμα. Όταν η πεταλούδα κινείται, κινεί παράλληλα και τον μαγνήτη ο οποίος μεταβάλλει το μαγνητικό πεδίο. Ο αισθητήρας Hall αντιλαμβάνεται την μεταβολή, την «μεταφράζει» σε τάση εξόδου και από εκεί και πέρα η διαδικασία είναι όπως αυτή που ανέφερα πιο πάνω. Η σημασία του TPS είναι πιστεύω αυτονόητη αφού μέσω της θέσης της πεταλούδας –και άλλων μεγεθών φυσικά- υπολογίζεται το φορτίο του κινητήρα.
Αισθητήρας προανάφλεξης (Knock Sensor, KS)
Ok, δεν είναι ακριβώς κοινός αισθητήρας αλλά οφείλω να τον συμπεριλάβω αφού κάποια αυτοκίνητα τον χρησιμοποιούν. Προανάφλεξη σε έναν βενζινοκινητήρα με απλά λόγια, ονομάζουμε το φαινόμενο όπου το καύσιμο μίγμα μέσα στον θάλαμο καύσης αναφλέγεται πριν τονσπινθήρα από το μπουζί. Το knocking (πειράκια) είναι λίγο διαφορετικό, αφού βάζει στο «παιχνίδι» το μέτωπο φωτιάς που δημιουργεί το μπουζί. Ως knocking λοιπόν ορίζουμε το φαινόμενο όπου μέρος του καύσιμου μίγματος αναφλέγεται (συνήθως εκρηκτικά) εκτός τουμετώπου φλόγας που δημιουργήθηκε από το μπουζί. Όπως και να έχει ο KS εντοπίζει και τα δύο φαινόμενα. Μέσα στον KS, υπάρχει ένα πιεζοηλεκτρικό στοιχείο. Αυτού του είδους τα στοιχεία γενικά παράγουν ηλεκτρισμό όταν δονηθούν/πιεστούν. Το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο εντός του KS, είναι ρυθμισμένο να αντιδρά σε συχνότητες 7-12Khz (αυτές τις συχνότητες παράγει το knocking ή η προανάφλεξη) και όταν τις ανιχνεύσει στέλνει σήμα στην ECU να αλλάξει ότι είναι να αλλάξει για να σταματήσει αυτό το καταστροφικό φαινόμενο.
Αισθητήρας λάμδα
Τώρα σοβαρεύει το πράγμα αφού αυτός ο αισθητήρας είναι ένας από τους σημαντικότερους στα σύγχρονα αυτοκίνητα. Τον αισθητήρα λάμδα ή αισθητήρα οξυγόνου τον βρίσκουμε στην εξάτμιση του αυτοκινήτου, κάπου μετά την πολλαπλή εξαγωγής και πριν τον καταλύτη και η βασική του λειτουργία είναι να κρίνει αν το καύσιμο μίγμα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης είναι «πλούσιο» ή «φτωχό». Καθώς όμως δεν υπάρχει κάποιος μαγικός τρόπος για να το κάνει αυτό, δεν το κάνει άμεσα, αλλά έμμεσα. Δηλαδή, συγκρίνει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια και στον αέρα και παράγει ένα σήμα/τάση που απλοϊκά μπορούμε να πούμε πως αντιστοιχεί στην αναλογία του καύσιμου μίγματος. Όσο μεγαλύτερη η διαφορά σε περιεκτικότητα οξυγόνου ανάμεσα στα καυσαέρια και τον αέρα, τόσο μεγαλύτερη η τάση άρα το μίγμα είναι πλούσιο. Αντίστοιχα, μικρή διαφορά παράγει μικρή τάση άρα το μίγμα είναι φτωχό. Χοντρικά να αναφέρω πως η στοιχειομετρική αναλογία (14,7:1) δίνει τάση περίπου 0,45V και πως η τάση αυτή δεν μένει ποτέ σταθερή αλλά μεταβάλλεται συνεχώς από 0,1V(πολύ φτωχό μίγμα) έως 0,9V (πολύ πλούσιο) χωρίς αυτά τα νούμερα να υπονοούν πως υπάρχει κάποιου είδους γραμμική συσχέτιση μεταξύ οξυγόνου και τάσης. Δεν υπάρχει! Στην ουσία, ένας αισθητήρας λ είναι ένας ηλεκτρολύτης (οξείδιο του ζιρκονίου) με δύο ηλεκτρόδια από πλατίνα και συνήθως ένα στοιχείο που θερμαίνει τον αισθητήρα για να φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας του. Ο ηλεκτρολύτης έχει τη μία πλευρά του εκτεθειμένη στα καυσαέρια και την άλλη στον αέρα. Η ηλεκτροχημική διαδικασία κατά την οποία παράγεται τάση (άρα σήμα) από τον αισθητήρα λ είναι ελαφρώς πολύπλοκη και έξω από την comfort zone μου οπότε δεν θα προσπαθήσω να την εξηγήσω.
Τα τελευταία χρόνια έκαναν την εμφάνισή τους σε πιο εξειδικευμένες κατασκευές και λεγόμενοι wideband αισθητήρες λ. Αυτοί, σε σύγκριση με τους πιο κοινούς, narrowband, που περιέγραψα πιο πάνω έχουν τρεις σημαντικές διαφορές. Πρώτη είναι η διαφορά στη λειτουργία τους. Ο wideband δεν υπολογίζει την διαφορά στην περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων και του αέρα αλλά υπολογίζει απευθείας την περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων. Δεύτερον, ο wideband αισθητήρας λ είναι σε θέση να «βλέπει» πολύ μεγαλύτερο εύρος στην αναλογία αέρα-καυσίμου και πιο γρήγορα μάλιστα. Και τρίτον, επειδή διαφέρει τόσο σε κατασκευή όσο και σε λειτουργία, η τάση/σήμα που παράγει συνδέεται αναλογικά με το οξυγόνο που «διαβάζει». Κάντε λίγη ακόμα υπομονή, τελειώνουμε. Φτάσαμε στην ειδοποιό διαφορά των δύο κατηγοριών συστημάτων ηλεκτρονικής διαχείρισης:
MAP vs MAF
Όπως φαντάζομαι πως καταλάβατε, τα speed-density συστήματα χρησιμοποιούν τον αισθητήρα MAP (Manifold Absolute Pressure) ενώ τα mass air flow συστήματα χρησιμοποιούν τον ομώνυμο αισθητήρα. Ο αισθητήρας MAP, είναι ένας αισθητήρας φορτίου. Διαβάζει την απόλυτη πίεση (κενό) που επικρατεί στην εισαγωγή του κινητήρα (ανάμεσα στην πεταλούδα εισαγωγής και τις βαλβίδες εισαγωγής), την μεταφράζει σε τάση και την στέλνει στην ECU. Με αυτό το δεδομένο, η ECU θα υπολογίσει την πυκνότητα και τη ροή του αέρα εντός του κινητήρα και θα καθορίσει το καύσιμο, το αβάνς κ.ά. Απλά και αποδοτικά. Ορισμένες φορές ένας αισθητήρας MAP μπορεί να λειτουργεί και ο βαρόμετρο που χρησιμοποιείται κατά την πρώτη εκκίνηση και τροφοδοτεί την ECU με την ατμοσφαιρική πίεση εκείνη τη στιγμή. Έτσι η τελευταία θα αυτορυθμιστεί για να μην έχει σημαντικές αποκλίσεις από την πραγματικότητα.
Τα πράγματα όμως άλλαξαν με τους αισθητήρες MAF. Αυτοί μετρούν (έμμεσα) τη ροή του αέρα στην εισαγωγή. Παρότι υπάρχουν πολλών ειδών MAF, εμείς θα ασχοληθούμε εν συντομία με τους πιο κοινούς: τους hotwire και τους coldwire. Οι hotwire MAFs, χρησιμοποιούν ακριβώς αυτό που λέει το όνομά τους. Ένα καλώδιο, το οποίο τροφοδοτείται με ρεύμα, άρα ζεσταίνεται. Η αντίσταση του καλωδίου αυξάνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του, κάτι που περιορίζει το ρεύμα που διαρρέει το σύστημα. Όταν όμως περνάει αέρας από το καλώδιο, το ψύχει με αποτέλεσμα να μειώνει την αντίστασή του και άρα να περνάει περισσότερο ρεύμα. Όσο όμως περνάει περισσότερο ρεύμα, το καλώδιο ξαναθερμαίνεται μέχρι να αποκατασταθεί η ισορροπία. Η «ποσότητα» ρεύματος που απαιτείται για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του καλωδίου, είναι ανάλογη της μάζας του αέρα που περνάει από το καλώδιο! Ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα κάνει τις απαραίτητες μετατροπές και στέλνει το σήμα στην ECU. Τόσο εύκολο. Οι coldwire MAFs από την άλλη χρησιμοποιούν έναν αισθητήρα του οποίου η επαγωγή αλλάζει με την ροή του αέρα από πάνω του. Αυτός ο αισθητήρας είναι μέρος ενός ταλαντωτή. Όπως μάλλον μαντέψατε, η συχνότητα του ταλαντωτή αλλάζει με την επαγωγή του αισθητήρα άρα με την ροή του αέρα. Αυτού του είδους οι MAF χρησιμοποιούνταν κυρίως από την GM στους LS κινητήρες.
Απο Autoblog.gr
Αυτοί οι αισθητήρες μπορεί να διαφέρουν στην μορφή τους, από οπτικούς σε επαγωγικούς σε αισθητήρες Hall όμως η βασική αρχή λειτουργίας τους είναι όμοια. Χρησιμοποιούν σημάδια στον στροφαλοφόρο άξονα για να παρατηρούν τόσο την ταχύτητά του όσο και την θέση του σε σύγκριση πάντα με το Άνω Νεκρό Σημείο.
Επαγωγικός: Αυτού του τύπου ο αισθητήρας είναι μάλλον ο πιο δημοφιλής από τους τρεις και αποτελείται από έναν μόνιμο μαγνήτη και ένα επαγωγικό πηνίο με πυρήνα από σίδηρο. Η μαγνητική ροή στο πηνίο εξαρτάται από το αν ο αισθητήρας είναι απέναντι από κενό ή δόντι (στην οδοντωτή στεφάνη γύρω από τον στρόφαλο) και μεταβολή αυτής της ροής παράγει τάση από επαγωγή. Η τάση αυτή –προφανώς- εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα ενώ ο αισθητήρας αναγνωρίζει και την θέση αυτού μέσω ενός ή δύο κενών στην οδοντωτή στεφάνη (σημάδι αναφοράς). Άξιο αναφοράς είναι ότι τέτοιου είδους αισθητήρες παράγουν το δικό τους σήμα και επομένως δεν χρειάζεται παροχή τάσης για να λειτουργήσει.
Οπτικός: Οι οπτικοί CPS, χρησιμοποιούν ένα LED ή ένα laser που είναι τοποθετημένο στη μία μεριά του αισθητήρα, έναν δέκτη (ένα φωτοβολταϊκό «μάτι» αν θέλετε) στην άλλη μεριά για να ανιχνεύσει το πέρασμα ή όχι του φωτός και μία στεφάνη είτε με δόντια είτε με εγκοπές. Προφανώς υπάρχει ένα ξεχωριστό σημάδι αναφοράς (μία εγκοπή διπλάσια σε μέγεθος από το κανονικό ή κάποιο κενό στην οδοντωτή στεφάνη) για τον προσδιορισμό του 1ου κυλίνδρου και από εκεί και πέρα η λειτουργία του είναι εξαιρετικά απλή. Τέτοιου είδους αισθητήρες, επειδή είναι πιο αξιόπιστοι σε υψηλούς ρυθμούς περιστροφής, προτιμούνται σε αγωνιστικές εφαρμογές.
Αισθητήρας Hall: Δεν είχα σκοπό να σας εξηγήσω κάθε μορφή CPS αλλά το έκανα μόνο και μόνο για να σας εξηγήσω τους αισθητήρες Hall. Πίσω στο 1879, ο Edwin Hall παρατήρησε πως όταν τροφοδοτούσε με ρεύμα ένα κομμάτι μέταλλο που βρισκόταν ανάμεσα σε δύο μαγνήτες, δημιουργείτο μία δευτερεύουσα τάση σε γωνία με την αρχική. Αυτό είναι το φαινόμενο Hall και ενώ δεν είχε καμία πρακτική εφαρμογή εκείνη την εποχή, θα άνοιγε τον δρόμο σε μηχανικούς (όχι μόνο μηχανολόγους) για τη δημιουργία μία συσκευής ικανής να παράγει on/off τετράγωνη κυματομορφή τάσης! Στη σημερινή μορφή του, όταν ένα κομμάτι μέταλλο (ή ένα δόντι σε μία στεφάνη ή ένα σημάδι σε μία τροχαλία ή ακόμα και ένας περιστρεφόμενος μαγνήτης) περάσει από το κενό ανάμεσα σε ένα μαγνητικό πεδίο προκαλούμενο από κάποιον ηλεκτρομαγνήτη και έναν ημιαγωγό, μπλοκάρει το εν λόγω πεδίο και μηδενίζει την τάση εξόδου. Με επιπρόσθετα κυκλώματα, το ίδιο κομμάτι μέταλλο μπορεί να κάνει το αντίθετο: να «ενεργοποιεί» την τάση στην έξοδο μπλοκάροντας το μαγνητικό πεδίο. Απλό αλλά θαυματουργό. Μπορεί να μοιάζει με τον επαγωγικό CPS όμως είναι πολύ διαφορετικοί. Δεν είμαι σίγουρος αν σε τόσο λίγες γραμμές κατάφερα να τονίσω τις διαφορές στη λειτουργία όμως για μελλοντική αναφορά κρατήστε πως ο αισθητήρας Hall θεωρείται περισσότερο διακόπτης (εξαιτίας της σχεδόν τετράγωνης κυματομορφής) παρά αισθητήρας.
Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού (CTS)
Μου αρέσουν οι αυτονόητοι αισθητήρες. Δεν χρειάζεται φιλοσοφία ή διδακτορικό στην πυρηνική φυσική για να καταλάβεις τι κάνει ο συγκεκριμένος αισθητήρας. Είναι συνήθως τοποθετημένος στην κυλινδροκεφαλή και μετράει την θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου του κινητήρα. Υπάρχουν δύο ειδών CTS: Αυτοί που χρησιμοποιούν την θερμοκρασιακή συνάρτηση της αντίστασης με θετικούς συντελεστές και αυτοί που κάνουν το ίδιο πράγμα με αρνητικούς. Η διαφορά είναι απλή αν το διατυπώσω λιγότερο «επιστημονικά». Στην πρώτη περίπτωση, αν ο αισθητήρας εκτεθεί σε ζεστό ψυκτικό η εσωτερική αντίσταση θα ανέβει ενώ στην δεύτερη θα πέσει. Σε οποιαδήποτε περίπτωση το σήμα (τάση) που θα στείλει ο αισθητήρας, θα συγκριθεί με την τάση αναφοράς και ο εγκέφαλος θα ρυθμίσει το καύσιμο και την ανάφλεξη ανάλογα. Πολλές φορές τα δεδομένα του CTS χρησιμοποιούνται και για το αν θα λειτουργήσει ή όχι ο ανεμιστήρας.Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (ATS)
Επίσης, πολύ απλός αισθητήρας. Κάνει αυτό που λέει: μετράει την θερμοκρασία του εισερχόμενου στον κινητήρα αέρα. Τον ATS θα τον βρείτε κάπου στο «μονοπάτι» της εισαγωγής ή ακόμη και μέσα στο plenum και λειτουργεί ακριβώς όπως ο CTS. Αντίσταση, θερμός-κρύος αέρας, μεταβολή αντίστασης ανάλογα με τη θερμοκρασία, σήμα στην ECU και σύγκριση με το σήμα αναφοράς. Δεν νομίζω πως χρειάζεται περαιτέρω εξηγήσεις.
Αισθητήρας θέσης πεταλούδας (TPS)
Αυτός είναι ένας αισθητήρας μεταβλητής αντίστασης που μετατρέπει την γωνία της πεταλούδας εισαγωγής σε τάση (συνήθως με γραμμική σχέση). Πχ: Έστω ένας TPS που λειτουργεί με εύρος 0-5V –συνήθως εκεί κυμαίνονται-. Σε αυτή την περίπτωση, τα 0V αντιστοιχούν σε κλειστή πεταλούδα, τα 2,5V αντιστοιχούν σε πεταλούδα ανοιχτή κατά το ήμισυ και τα 5V αντιστοιχούν σε ορθάνοιχτη πεταλούδα. Σε ορισμένα συστήματα, βλ. “drive-by-wire”, ο TPS έχει αντίστοιχα και αισθητήρα στο πεντάλ του γκαζιού. Πιο προηγμένα συστήματα χρησιμοποιούν το φαινόμενο Hall: ένας μαγνήτης είναι τοποθετημένος στον μηχανισμό της πεταλούδας και ο Hall sensor είναι σταθερός στο σώμα. Όταν η πεταλούδα κινείται, κινεί παράλληλα και τον μαγνήτη ο οποίος μεταβάλλει το μαγνητικό πεδίο. Ο αισθητήρας Hall αντιλαμβάνεται την μεταβολή, την «μεταφράζει» σε τάση εξόδου και από εκεί και πέρα η διαδικασία είναι όπως αυτή που ανέφερα πιο πάνω. Η σημασία του TPS είναι πιστεύω αυτονόητη αφού μέσω της θέσης της πεταλούδας –και άλλων μεγεθών φυσικά- υπολογίζεται το φορτίο του κινητήρα.
Αισθητήρας προανάφλεξης (Knock Sensor, KS)
Ok, δεν είναι ακριβώς κοινός αισθητήρας αλλά οφείλω να τον συμπεριλάβω αφού κάποια αυτοκίνητα τον χρησιμοποιούν. Προανάφλεξη σε έναν βενζινοκινητήρα με απλά λόγια, ονομάζουμε το φαινόμενο όπου το καύσιμο μίγμα μέσα στον θάλαμο καύσης αναφλέγεται πριν τονσπινθήρα από το μπουζί. Το knocking (πειράκια) είναι λίγο διαφορετικό, αφού βάζει στο «παιχνίδι» το μέτωπο φωτιάς που δημιουργεί το μπουζί. Ως knocking λοιπόν ορίζουμε το φαινόμενο όπου μέρος του καύσιμου μίγματος αναφλέγεται (συνήθως εκρηκτικά) εκτός τουμετώπου φλόγας που δημιουργήθηκε από το μπουζί. Όπως και να έχει ο KS εντοπίζει και τα δύο φαινόμενα. Μέσα στον KS, υπάρχει ένα πιεζοηλεκτρικό στοιχείο. Αυτού του είδους τα στοιχεία γενικά παράγουν ηλεκτρισμό όταν δονηθούν/πιεστούν. Το πιεζοηλεκτρικό στοιχείο εντός του KS, είναι ρυθμισμένο να αντιδρά σε συχνότητες 7-12Khz (αυτές τις συχνότητες παράγει το knocking ή η προανάφλεξη) και όταν τις ανιχνεύσει στέλνει σήμα στην ECU να αλλάξει ότι είναι να αλλάξει για να σταματήσει αυτό το καταστροφικό φαινόμενο.
Αισθητήρας λάμδα
Τώρα σοβαρεύει το πράγμα αφού αυτός ο αισθητήρας είναι ένας από τους σημαντικότερους στα σύγχρονα αυτοκίνητα. Τον αισθητήρα λάμδα ή αισθητήρα οξυγόνου τον βρίσκουμε στην εξάτμιση του αυτοκινήτου, κάπου μετά την πολλαπλή εξαγωγής και πριν τον καταλύτη και η βασική του λειτουργία είναι να κρίνει αν το καύσιμο μίγμα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης είναι «πλούσιο» ή «φτωχό». Καθώς όμως δεν υπάρχει κάποιος μαγικός τρόπος για να το κάνει αυτό, δεν το κάνει άμεσα, αλλά έμμεσα. Δηλαδή, συγκρίνει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια και στον αέρα και παράγει ένα σήμα/τάση που απλοϊκά μπορούμε να πούμε πως αντιστοιχεί στην αναλογία του καύσιμου μίγματος. Όσο μεγαλύτερη η διαφορά σε περιεκτικότητα οξυγόνου ανάμεσα στα καυσαέρια και τον αέρα, τόσο μεγαλύτερη η τάση άρα το μίγμα είναι πλούσιο. Αντίστοιχα, μικρή διαφορά παράγει μικρή τάση άρα το μίγμα είναι φτωχό. Χοντρικά να αναφέρω πως η στοιχειομετρική αναλογία (14,7:1) δίνει τάση περίπου 0,45V και πως η τάση αυτή δεν μένει ποτέ σταθερή αλλά μεταβάλλεται συνεχώς από 0,1V(πολύ φτωχό μίγμα) έως 0,9V (πολύ πλούσιο) χωρίς αυτά τα νούμερα να υπονοούν πως υπάρχει κάποιου είδους γραμμική συσχέτιση μεταξύ οξυγόνου και τάσης. Δεν υπάρχει! Στην ουσία, ένας αισθητήρας λ είναι ένας ηλεκτρολύτης (οξείδιο του ζιρκονίου) με δύο ηλεκτρόδια από πλατίνα και συνήθως ένα στοιχείο που θερμαίνει τον αισθητήρα για να φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας του. Ο ηλεκτρολύτης έχει τη μία πλευρά του εκτεθειμένη στα καυσαέρια και την άλλη στον αέρα. Η ηλεκτροχημική διαδικασία κατά την οποία παράγεται τάση (άρα σήμα) από τον αισθητήρα λ είναι ελαφρώς πολύπλοκη και έξω από την comfort zone μου οπότε δεν θα προσπαθήσω να την εξηγήσω.
Τα τελευταία χρόνια έκαναν την εμφάνισή τους σε πιο εξειδικευμένες κατασκευές και λεγόμενοι wideband αισθητήρες λ. Αυτοί, σε σύγκριση με τους πιο κοινούς, narrowband, που περιέγραψα πιο πάνω έχουν τρεις σημαντικές διαφορές. Πρώτη είναι η διαφορά στη λειτουργία τους. Ο wideband δεν υπολογίζει την διαφορά στην περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων και του αέρα αλλά υπολογίζει απευθείας την περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων. Δεύτερον, ο wideband αισθητήρας λ είναι σε θέση να «βλέπει» πολύ μεγαλύτερο εύρος στην αναλογία αέρα-καυσίμου και πιο γρήγορα μάλιστα. Και τρίτον, επειδή διαφέρει τόσο σε κατασκευή όσο και σε λειτουργία, η τάση/σήμα που παράγει συνδέεται αναλογικά με το οξυγόνο που «διαβάζει». Κάντε λίγη ακόμα υπομονή, τελειώνουμε. Φτάσαμε στην ειδοποιό διαφορά των δύο κατηγοριών συστημάτων ηλεκτρονικής διαχείρισης:
MAP vs MAF
Όπως φαντάζομαι πως καταλάβατε, τα speed-density συστήματα χρησιμοποιούν τον αισθητήρα MAP (Manifold Absolute Pressure) ενώ τα mass air flow συστήματα χρησιμοποιούν τον ομώνυμο αισθητήρα. Ο αισθητήρας MAP, είναι ένας αισθητήρας φορτίου. Διαβάζει την απόλυτη πίεση (κενό) που επικρατεί στην εισαγωγή του κινητήρα (ανάμεσα στην πεταλούδα εισαγωγής και τις βαλβίδες εισαγωγής), την μεταφράζει σε τάση και την στέλνει στην ECU. Με αυτό το δεδομένο, η ECU θα υπολογίσει την πυκνότητα και τη ροή του αέρα εντός του κινητήρα και θα καθορίσει το καύσιμο, το αβάνς κ.ά. Απλά και αποδοτικά. Ορισμένες φορές ένας αισθητήρας MAP μπορεί να λειτουργεί και ο βαρόμετρο που χρησιμοποιείται κατά την πρώτη εκκίνηση και τροφοδοτεί την ECU με την ατμοσφαιρική πίεση εκείνη τη στιγμή. Έτσι η τελευταία θα αυτορυθμιστεί για να μην έχει σημαντικές αποκλίσεις από την πραγματικότητα.
Τα πράγματα όμως άλλαξαν με τους αισθητήρες MAF. Αυτοί μετρούν (έμμεσα) τη ροή του αέρα στην εισαγωγή. Παρότι υπάρχουν πολλών ειδών MAF, εμείς θα ασχοληθούμε εν συντομία με τους πιο κοινούς: τους hotwire και τους coldwire. Οι hotwire MAFs, χρησιμοποιούν ακριβώς αυτό που λέει το όνομά τους. Ένα καλώδιο, το οποίο τροφοδοτείται με ρεύμα, άρα ζεσταίνεται. Η αντίσταση του καλωδίου αυξάνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του, κάτι που περιορίζει το ρεύμα που διαρρέει το σύστημα. Όταν όμως περνάει αέρας από το καλώδιο, το ψύχει με αποτέλεσμα να μειώνει την αντίστασή του και άρα να περνάει περισσότερο ρεύμα. Όσο όμως περνάει περισσότερο ρεύμα, το καλώδιο ξαναθερμαίνεται μέχρι να αποκατασταθεί η ισορροπία. Η «ποσότητα» ρεύματος που απαιτείται για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του καλωδίου, είναι ανάλογη της μάζας του αέρα που περνάει από το καλώδιο! Ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα κάνει τις απαραίτητες μετατροπές και στέλνει το σήμα στην ECU. Τόσο εύκολο. Οι coldwire MAFs από την άλλη χρησιμοποιούν έναν αισθητήρα του οποίου η επαγωγή αλλάζει με την ροή του αέρα από πάνω του. Αυτός ο αισθητήρας είναι μέρος ενός ταλαντωτή. Όπως μάλλον μαντέψατε, η συχνότητα του ταλαντωτή αλλάζει με την επαγωγή του αισθητήρα άρα με την ροή του αέρα. Αυτού του είδους οι MAF χρησιμοποιούνταν κυρίως από την GM στους LS κινητήρες.
Απο Autoblog.gr
Τελευταία επεξεργασία:
