سنسور های موتور احتراق داخلی

تعریف سنسور

یک تعریف ساده از فانکشن سنسور این است که آنها قطعاتی هستند که کمیت های فیزیکی مانند دما سرعت شتاب و … یا شیمیایی را دریافت میکنند و آن را تبدیل به یک ولتاژ ، پالس یا مقاومت الکتریکی متناسب با آن کمیت دریافت شده می کنند یعنی به عبارت دیگر این کمیت های فیزیکی را برای کامپیوتر قابل لمس و فهم میکند. سنسورهایی که در یک موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار می گیرد هر کدام اطلاعت خاصی را در اختیار کامپیوتر موتور یا ECU  قرار می دهد. و  ECU با پردازش این اطلاعات عملگرهایی را مانند انژکتور ها ، کویل ، استپر موتور ، دریچه گاز برقی ، فن رادیاتور و … کنترل می کند.

سنسورها

سنسورهایی که در موتورهای احتراق داخلی امروزی مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است بنا به کارکرد از انواع مقاومتی ، پالسی و یا تولید کنند ولتاژ باشد.

سنسورهای موجود در موتور احتراق داخلی:

1. سنسور دور موتور
2. سنسور اکسیژن
3. سنسور دمای اب
4. سنسور فشار مطلق منیفولد
5. سنسور دمای هوای ورودی
6. میل بادامک
7. ضربه
8. موقعیت دریچه گاز

سنسور دور موتور RPM

سنسور دور موتور سنسور القایی است که به عنوان یک سنسور مغناطیسی نیز شناخته می شود، این سنسور در حین کار، در نتیجه اثر القایی، در سیم پیچ آن، ولتاژ نوسانی، یعنی یک نوع سیگنال به شکل موج سینوسی تولید می کند. هنگامی که فلایویل با  58 دندانه از فاصله G   به پایه قطب سنسور عبور می کند، میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ تغییر می کند. در نتیجه تغییر میدان مغناطیسی، ولتاژی در سیم پیچ القا می شود که متناسب با قدرت و سرعت تغییر میدان مغناطیسی است. یعنی متناسب با سرعت گردش میل لنگ و برای هر دندانه ای که از کنار پایه سنسور عبور می کند، یک نوسان کامل ایجاد می شود. شکل زیر اجزای اصلی و شکل سیگنال تولید شده یک حسگر القایی یا سنسور دور موتور را نشان می دهد.

سنسور اکسیژن

یکی از مهم ترین سنسورها در خودروهای مدرن امروزی  سنسور اکسیژن است. همچنین به عنوان سنسور O2 نیز شناخته می شود زیرا O2 فرمول شیمیایی اکسیژن است، سنسور اکسیژن میزان اکسیژن نسوخته را در هنگام خروج از اگزوز موتور کنترل می کند. این سنسور وسیله ای است  برای اندازه گیری مخلوط سوخت و هوا. سنسور O2 به کامپیوتر اجازه می‌دهد تا  بفهمد که آیا ترکیب سوخت غنی (اکسیژن کافی نیست) یا رقیق (اکسیژن بیش از حد) است. دانستن نسبت سوخت به هوا به موتور وسیله نقلیه این امکان را می دهد که تغییرات لازم در میزان سوخت را انجام دهد تا اطمینان حاصل شود که موتور همانطور که باید کار می کند.  اگر سنسور اکسیژن از کار بیفتد، کامپیوتر موتور نمی‌تواند به درستی نسبت هوا به سوخت را تنظیم کند ، که این  می‌تواند منجر به مصرف سوخت بیشتر، انتشار گازهای گلخانه‌ای بیشتر و آسیب به اجزای دیگر مانند مبدل کاتالیزوری شود.

سنسور O2 مانند یک ژنراتور مینیاتوری عمل می کند و زمانی که گرم می شود ولتاژی به اندازه 0.1 تا 0.9 ولت تولید می کند. داخل پوشش تهویه شده در انتهای سنسور که به منیفولد اگزوز پیچ می شود یک لامپ سرامیکی زیرکونیومی قرار دارد. لامپ از بیرون با یک لایه متخلخل از پلاتین پوشیده شده است. در داخل لامپ دو نوار پلاتین وجود دارد که به عنوان الکترود عمل می کنند.

سنسور دمای اب

 سنسور دمای مایع خنک کننده در خروجی اب از  موتور بسته می شود و اغلب به عنوان سنسور با ضریب دمای منفی نامیده می شود (NTC). از نظر ظرفیت مقاومتی، این دماسنج دارای 20000 اهم در 248 درجه فارنهایت می باشد. یک رابطه معکوس بین مقاومت الکتریکی و دمای موتور وجود دارد (یعنی وقتی دمای مایع خنک کننده موتور افزایش می یابد، مقاومت الکتریکی کاهش می یابد و این نیز باعث افت ولتاژ در سنسور می شود).

نظارت بر دمای موتور بسیار مهم است زیرا این امر دقیقاً تعیین می کند که چقدر سوخت به موتور تزریق شود و می تواند به حفظ عملکرد خوب موتور کمک کند. واحد کنترل و مانیتورینگ موتور با تامین 5 ولت مدار متصل به سنسور دمای مایع خنک کننده به کنترل دمای موتور کمک می کند که امکان اندازه گیری تغییر در افت ولتاژ بین مقاومت و سنسور دمای مایع خنک کننده را فراهم می کند.

سنسور فشار مطلق منیفولد

سنسور فشار منیفولد مطلق که به آن سنسور MAP گفته می شود. سنسور MAP یک جریان سنج غیر مستقیم هوا است و سیگنال آن یکی از سیگنال های مهم برای کنترل پایه پاشش سوخت موتور است. با لوله خلاء به منیفولد ورودی متصل می شود . در دور موتور متفاوت، تغییر خلاء را در منیفولد ورودی حس می کند و سپس تغییر مقاومت داخلی سنسور را به سیگنال ولتاژی  برای ECU تبدیل می کند تا حجم پاشش سوخت را اصلاح کند.

سنسور MAP فشار مطلق منیفولد تغییر فشار مطلق در منیفولد را با توجه به دور موتور و بار ورودی در پشت دریچه گاز را تشخیص می‌دهد. و سپس آن را به ولتاژ سیگنال تبدیل می کند و به واحد کنترل موتور  ECU  می فرستد. ECU حجم پاشش سوخت  را با توجه به ولتاژ سنسور فشار مطلق منیفولد کنترل می کند.

سنسور ضربه

 حسگر ناک، در توضیحی ساده و کامل : گوش کامپیوتر در خودرو برای گوش دادن به هرگونه ضربان غیرعادی است که ممکن است به موتور آسیب برساند و بررسی کند که آیا موتور به درستی کار می کند یا خیر. اساساً به عنوان یک سنسور ، ضربه “کوبش جرقه” را حس می کند که شرایطی است که در داخل موتور ممکن است باشد که در آن سوخت قبل از آنچه که فرض شده شروع به سوختن می کند. این ضربان غیرعادی صدای تق تق ایجاد می کند و باعث آسیب به قسمت های داخلی موتور می شود. بنابراین باید زمانی که اتفاق افتاد توسط کامپیوتر شناسایی شود. به همین دلیل است که عملکردهای حسگر ضربه ای به وجود آمدند تا از ECU برای این کار پشتیبانی کنند.

هنگامی که ضربه نامنظم اتفاق می افتد و توسط سنسور تشخیص داده می شود، کامپیوتر آن را می شناسد و بلافاصله تنظیمات کوچکی را انجام می دهد تا با عملکرد بهینه طبق معمول از وقوع مجدد آن جلوگیری کند.

سنسور موقعیت دریچه  گاز

 سنسور موقعیت دریچه گاز نظارت می کند که دریچه گاز چقدر باز است، که بر اساس میزان فشار دادن پدال گاز به پایین مشخص می شود. موقعیت دریچه گاز میزان هوایی را که به منیفولد ورودی موتور جریان می یابد کنترل می کند. وقتی کاملاً باز می شود هوای بیشتری به داخل جریان می یابد. وقتی تقریباً بسته است، هوای کمی به داخل جریان می‌یابد. موقعیت دریچه گاز و سرعت باز یا بسته شدن آن به ماژول کنترل موتور منتقل می‌شود و این اطلاعات یکی از عواملی است که رایانه برای تصمیم‌گیری میزان سوخت به موتور از آن استفاده می‌کند.

 زمان جرقه TPS معمولاً روی بدنه دریچه گاز (محفظه ای که دریچه دریچه گاز را در خود دارد) نصب می شود. هنگامی که یک TPS خراب می‌شود، می‌تواند چراغ هشدار «موتور چک» را روشن کند یا باعث شود که دور موتور تقریباً در حالتی آرام آرام، افزایش یابد زیرا ماژول کنترل موتور نمی‌داند موقعیت دریچه گاز چیست و نمی‌تواند مخلوط سوخت را به درستی تنظیم کند.

سنسور موقعیت میل بادامک

 سنسور موقعیت میل بادامک یک دستگاه الکترونیکی مورد استفاده در موتور است که چرخش و موقعیت میل بادامک را اندازه گیری می کند و داده ها را به ماژول کنترل موتور خودرو می رساند. ECM از این داده ها برای کنترل زمان فرمان دادن به جرقه و سوخت برای بهترین بازده موتور استفاده می کند. وقتی مخلوط هوا/سوخت در زمان مناسب مشتعل شود، قدرت موتور و صرفه جویی در سوخت افزایش می یابد و انتشار گازهای گلخانه ای کاهش می یابد. ، سنسور موقعیت میل بادامک تعیین می‌کند که کدام سیلندر نسبت به موقعیت میل لنگ در حالت تراکم و کدام در حالت تخلیه خود قرار دارد سنسور دور موتور قادر به تشخیص این موضوع نیست.

سنسور میل بادامک معمولا در قسمت انتهایی میل بادامک قرار میگیرد یعنی در طرف مقابل پولی تایم موتور و بر روی سر سیلندر است.

سنسور سرعت خودرو

 VSS یا سنسور سرعت خودرو اطلاعات مربوط به سرعت خودرو را به کامپوتر موتور اطلاع  می دهد. سنسور بر اساس اصل اثر هال افکت کار می کند و در مدل های قدیمی تر به صورت چرخ دنده ای وجود دارد و معمولاً روی شفت خروجی گیربکس یا در جعبه دنده نصب می شود.

وسایل نقلیه اتوماتیک از این داده ها برای محاسبه سرعت وسیله نقلیه استفاده می کند و همچنین از آن برای انتخاب بهترین دنده برای خودرو و زمان تعویض دنده استفاده می کنند. خودرو همچنین از این اطلاعات برای تنظیم زمان تزریق سوخت مقدار آن و کارآمدتر کردن موتور استفاده می کند. برای وسایل نقلیه مدرن، اطلاعات سرعت چرخ ضروری است. سیستم کنترل دینامیکی خودرو VDC، برنامه تثبیت الکترونیکی خودرو ESP، سیستم ترمز ضد قفل ABS ، سیستم کنترل گیربکس اتوماتیک و غیره، همه به اطلاعات سرعت چرخ نیاز دارند. بنابراین سنسور سرعت چرخ یکی از مهم ترین حسگرها در خودروهای مدرن است.و بدون اطلاعات ان خودرو به درستی عمل نخواهد کرد.

سنسورهای سرعت مغناطیسی یکی از رایج ترین سنسورهای مورد استفاده در خودروها هستند. سنسور سرعت چرخ مغناطیسی به طور کلی از یک سر سنسور القایی مغناطیسی و یک چرخ دنده حلقه تشکیل شده است. سر حسگر از یک آهنربای دائمی، یک شفت قطبی، یک سیم پیچ القایی و موارد مشابه تشکیل شده است. چرخ دنده حلقه ای یک قطعه متحرک است که به طور کلی روی توپی یا محور چرخ نصب می شود تا با چرخ بچرخد. سر سنسور سرعت چرخ یک قسمت ثابت است و شکاف خاصی بین قطب مغناطیسی سر سنسور و سطح انتهایی چرخ دنده حلقه وجود دارد.