Érzékelők, szenzorok 5. rész – Láthatatlan érzékelők
A korszerű autók működését segítő és ma már elengedhetetlen fontosságú érzékelők és szenzorok nem csak a kényelmi funkciókhoz, hanem a jármű alapvető működéséhez is szükségesek.
Az említett rendszerek érzékelői viszonylag szem előtt vannak egy autóban, de a jármű üzemét biztosító, felügyelő rendszerek több tucatnyi „rejtőző” jeladó adataira támaszkodva biztosítják a működést, amelyek a hétköznapi ember számára láthatatlanok, fontosságuk azonban alapvető.
Milyen érzékelőket találunk a motorokban?
A legrégebben használt szenzor a hőmérséklet érzékelő. Fizikai működése igen egyszerű, az áramkör ellenállása változik meg a hőmérséklet függvényében. Ezekből az érzékelőkből létezik negatív és pozitív hőmérséklet együtthatójú, vagyis hogy a hőmérséklet változással megegyezően, vagy fordítottan változik az ellenállás.
Hűtőfolyadék hőmérséklet jeladó
Ilyen hőmérséklet érzékelő több helyen található a motorban. Mérni kell a külső, vagyis a beszívott levegő hőmérsékletét, a motorolaj hőmérsékletét, a hűtőfolyadék hőmérsékletét, nem is beszélve a kipufogógázok hőmérsékletéről.
Egy másik fő mérendő érték a nyomás. Rengeteg helyen van szükség arra, hogy az adott közeg nyomását mérjük. Tipikusan ilyen a turbófeltöltő utáni levegőrendszer nyomása, a kipufogórendszerben uralkodó nyomás, a tüzelőanyag rendszer nyomása, illetve a részecskeszűrő előtti és utáni nyomás különbsége, de, hogy valami különlegesebb helyet is említsünk, néhány dízelmotorban mérik az égéstérben jellemző nyomást, ez utóbbit az egyik henger nagynyomású befecskendezőbe integrált szenzorra teszik meg. A nyomásmérés a motorokban legtöbbször piezoelektromos anyagokkal történik, ahol az anyagra ható nyomás függvényében feszültség keletkezik. A megoldás legnagyobb előnye a gyorsasága. Ahol lassabb megoldás is elég, ott a hagyományos membrános, induktív áramkörös érzékelők használatosak.
DPF nyomáskülönbség érzékelő
Kicsit elszakadva a motortól következhet a kipufogórendszer, amelyben a hőmérséklet és nyomásérzékelés mellett a kipufogógáz összetételét is ismerni kell. Itt kap szerepet a jó öreg lambda-szonda, vagyis oxigénérzékelő. A befecskendezett tüzelőanyag mennyiségét ennek a szenzornak a jelei alapján szabályozza a vezérlőegység.
Még mindig a kipufogórendszerben maradva, a károsanyag kibocsátás alacsonyan tartása érdekében a nitrogén-oxidok mennyiségét is mérni kell, erre használjuk a NOx-szondákat. Azért használunk többesszámot, mert a rendszer általában 2 db ilyen szondát is tartalmaz.
Más információkra is szükség van még a motorból, mégpedig a fordulatszámokra. A motor főtengelyének és legalább az egyik vezérműtengely fordulatszámát tudnunk kell. Gyorsan tegyük hozzá, hogy a vezérműtengelyek helyzetét, a forgattyús (fő) tengelyhez viszonyított aktuális pozícióját is tudnia kell a vezérlőegységnek. Különösen fontossá válik ez a változtatható vezérléssel szerelt motoroknál.
Az autók ma már kijelzik a váltófokozatot is, ezt a főtengely és a váltó kimeneti tengelyének fordulatszámának különbségéből tudja.
A légtömegmérő
A motor által beszívott levegő mennyiségi mérése elengedhetetlen a megfelelő motorszabályozáshoz. Míg korábban légmennyiséget, ma már légtömeget mérnek a motorok előtt. Előbbi egy egyszerű torlólap, ha úgy tetszik fojtószelep volt, amelyet a beáramló levegő elmozdított, és az elforduló torlólap tengelye egy poteciométerhez csatlakozott.
A korszerű járművekben ezzel szemben légtömegmérőket használunk. Ezeknek is van korábbi verziója, ahol elektromos árammal fűtöttek egy szálat, amit az elhaladó levegő lehűtött. Ennek az áramköri elemnek az ellenállását hasonlította össze a rendszer egy nem hűtött elem ellenállásával, és a két érték különbségéből aztán tudható volt a légtömeg mennyisége.
Ha még pontosabb értéket szeretnénk kapni, akkor az úgy nevezett visszaáramlás mérő szenzorokat használják. A szívócsőben uralkodó nyomás ugyais pulzál, mert a motor a szelepek zárásakor visszatáplál egy kis levegőt, ennek a mértékét ha tudjuk, akkor le lehet vonni a mért mennyiségből.
QLT szenzor
Quality-Level-Temperature vagyis minőség, szint és hőmérséklet integrált érzékelés. Az olajteknőbe szerelt érzékelő egyszerre mér három mutatót a motorolajról. Ennek a szenzornak a jele alapján figyelmeztet a fedélzeti számítógép az olajszint csökkenésére.
Az olajszintet ultrahangos elven érzékeli: egy olajtükörről visszaverődő jelet, tulajdonképpen az olajszint és az érzékelő távolságát méri.
A rugalmas szervizintervallum kalkulálása azt is figyeli, hogy mennyi ideig használtuk magas hőmérsékleten az autót. Ha sokáig, akkor hamarabb kér olajcserét az autót.
Ami a minőséget illeti az az előbbi két paraméterből számolt adat lesz.
A fékrendszer érzékelői
A legegyszerűbb érzékelő a fékbetét kopásjelző. Itt nincs másról szó, mint a fékbetétek kritikus kopása felett az áramkör zár és a figyelmeztetés megjelenik a műszerfalon. Filléres alkatrész és csaknem minden személyautóban megtalálható, az alkatrészt a fékbetéttel együtt cserélni kell.
A fékrendszer segédberendezésinek, az ASB és ESP rendszereknek elengedhetetlen bemenő jele a kerékfordulatszám. Nem csak a blokkolást (illetve a kipörgést) érzékeli a rendszer a szenzorok jelein keresztül, de a négy kerék átlagolt értéke alapján határozza meg a menetsebességet is, illetve emellett egy jó csomó vezérlőegység igényli nem csak a sebesség, hanem a menetirány jelét is, amelyet szintén ezek az érzékelők szolgáltatnak.
Érdekesség: A sebesség jel szükség például a központi zár 20 km/h-nál lévő zárására, a rádió sebességfüggő hangosítására, az adaptív fényszóróvezérlésre is.
Sőt: ma már a HALL jeladók annyira érzékenyek, hogy meg lehetett velük spórolni a rádiós abroncsnyomás érzékelőket. Hogyan? Bár a gumik egzakt nyomását nem tudjuk mérni, a kerekek egymáshoz viszonyított fordulatszám értékeiből adódik, ha valamelyik esetleg nyomást vesztett. A laposabb kerék fordultszáma ugyanis némiképp megnő a többihez képest és ez már elég ahhoz, hogy a rendszer rájöjjön a hibára.
Apropó, HALL érzékelő: semmi a köze a halacskához, az hanem Edwin Hall által 142 évvel ezelőtt felfedezett és róla elnevezett effektust jelöli. A jelenség lényege, hogy egy vezetőben vagy félvezetőben, ha áram folyik és azt mágneses térbe helyezük, akkor az elektronokra Lorentz-erő hat, ami az erő nagyságának függvényében a vezető két oldalán feszültségkülönbséget okoz. A kerékjeladóknál a vasból készült fogak forognak a szenzor előtt, ezzel gerjesztve a jeladót. Az érzékelő előtt elhaladó fogak a fordulatszám függvényében gerjesztik a jeladót, így a frekvenciából tudható, hogy milyen gyorsan forog a kerék. Ha nem négyzetprofilú fogak forognak, akkor a jel alakjából azt is tudja a vezérlőegység, hogy melyik irányba forog a kerék.
Forrás: autoszektor.hu
