ΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ

Τι είναι οι αισθητήρες; Που βρίσκονται, πως λειτουργούν και τι σκοπούς εξυπηρετούν;

Όσο θα προχωρά η τεχνολογία της αυτοκίνησης, όσο τα ηλεκτρονικά συστήματα θα πληθαίνουν σε ένα αυτοκίνητο, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ανάγκη τοποθέτησης αισθητήρων για τον έλεγχο και την εύρυθμη λειτουργία του. Τι είναι, όμως, οι αισθητήρες; Που βρίσκονται, πως λειτουργούν και τι σκοπούς εξυπηρετούν; Στο παρακάτω κείμενο θα αναλύσουμε τους σημαντικότερους αισθητήρες που αναλαμβάνουν την σωστή λειτουργία του κινητήρα, ενώ στο επόμενο μέρος θα αναφερθούμε στα «αισθητήρια όργανα» των περιφερειακών του συστημάτων, όπως αυτό της λίπανσης, της τροφοδοσίας και της ψύξης, τα οποία παίζουν εξίσου σημαντικό ρόλο. Ας ξεκινήσουμε, όμως, με το τι είναι ένας αισθητήρας και πως λειτουργεί για να γίνει πιο εύκολη η κατανόηση των «αισθητήριων οργάνων» του οχήματός μας!

Ο «ρόλος» ενός αισθητήρα

Με απλά λόγια, ο αισθητήρας είναι μία συσκευή, η οποία λαμβάνει ερεθίσματα από το περιβάλλον, παρακολουθεί τη μεταβολή ενός φυσικού μεγέθους και την μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα, συνήθως σε τάση (Volt) ή ένταση (Amper) ηλεκτρικού ρεύματος. Στη συνέχεια οι μετρήσεις που καταγράφει «στέλνονται» στην κεντρική μονάδα ελέγχου του αυτοκινήτου ECU (ή εγκέφαλος), όπου αξιολογούνται και γίνονται οι απαραίτητες ενέργειες.

Υπάρχουν πολλά είδη αισθητήρων και χωρίζονται με βάση τον τρόπο μέτρησης και το είδος του μεγέθους που «παρακολουθούν». Στον τομέα της αυτοκίνησης, οι αισθητήρες που παρακολουθούν την λειτουργία του κινητήρα και των περιφερειακών του συστημάτων μετρούν συνήθως ροή, πίεση, θερμοκρασία και στάθμη. Ας ξεκινήσουμε τη «γνωριμία» με τους σημαντικότερους αισθητήρες.

Ένα από τα πιο ζωτικά μέρη του κινητήρα είναι ο στροφαλοφόρος άξονας, συνεπώς ο αισθητήρας που παρακολουθεί τη γωνιακή θέση και ταχύτητα του στροφαλοφόρου είναι ένας από τους βασικότερους για τη σωστή λειτουργία.

Οι αυτοκινητοβιομηχανίες επιλέγουν κυρίως ανάμεσα σε δύο είδη, τον επαγωγικό και τον οπτικό αισθητήρα. Ο πρώτος αποτελείται από έναν μαγνήτη που είναι τοποθετημένος πάνω στον άξονα και ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής καθορίζεται η μαγνητική ροή ενός πηνίου. Η τάση που δημιουργείται είναι ασφαλώς ανάλογη της ταχύτητας. Η πιο σύγχρονη λύση «εκμεταλλεύεται» την τεχνολογία Led ή Laser. Ένας δίσκος με 360 εγκοπές είναι τοποθετημένος στον στρόφαλο, μια πηγή εκπέμπει ακτίνες και ένας δέκτης καταγράφει τη δέσμη, η οποία λόγω του δίσκου διακόπτεται και επανέρχεται συνεχώς. Αυτή η πηγή παράγει ένα ψηφιακό σήμα ανάλογο με τον αριθμό των εγκοπών και κατ΄ επέκταση ανάλογο με την ταχύτητα περιστροφής.

Συνεχίζουμε με τον αισθητήρα θέσης-ταχύτητας εκκεντροφόρου, ο οποίος είναι αρκετά σημαντικός για τον χρονισμό της ανάφλεξης και της διαδικασίας έγχυσης του καυσίμου. Εδώ η τεχνολογία που χρησιμοποιείται είναι η οπτική και δεν διαφέρει με αυτή που αναλύσαμε στον στροφαλοφόρο άξονα, εκτός από το γεγονός ότι στον δίσκο υπάρχουν και εγκοπές (μία για κάθε κύλινδρο), οι οποίες αποκαλύπτουν τη γωνία της ανάφλεξης.

Τέλος, αρκετοί κινητήρες εξοπλίζονται με τον γνωστό «knock sensor» ή αισθητήρα προανάφλεξης πιεζοηλεκτρικού τύπου. Βρίσκεται στον «κορμό» του κινητήρα και εξοπλίζεται με ένα στοιχείο, το οποίο παράγει ηλεκτρισμό όταν δονείται. Όταν σταλεί σήμα στην ECU από τον συγκεκριμένο αισθητήρα, γίνονται κάποιες ενέργειες ώστε να εξαλειφθούν τα «πυράκια».

Μπορεί οι αισθητήρες που προαναφέραμε να εξασφαλίζουν την ομαλή λειτουργία του κινητήρα, αλλά εξίσου σημαντικός είναι ο έλεγχος των συνθηκών πριν και μετά την καύση, δηλαδή στην εισαγωγή του αέρα, αλλά και στην έξοδο των καυσαερίων. Ξεκινώντας από την εισαγωγή, καθοριστικό ρόλο παίζει ο αισθητήρας απόλυτης πίεσης (ή αλλιώς MAP), ο οποίος βρίσκεται στην πολλαπλή εισαγωγή, αμέσως μετά την πεταλούδα γκαζιού, και «παρακολουθεί» στην απόλυτη πίεση του εισερχόμενου αέρα. Συνήθως είναι πιεζοηλεκτρικού τύπου και το πιο ουσιαστικό του μέρος είναι ένας δίχωρος θάλαμος που χωρίζεται με μία μεμβράνη. Στον ένα χώρο επικρατεί η ατμοσφαιρική πίεση και στον άλλο η πίεση της πολλαπλής εισαγωγής. Όταν υπάρξει μεταβολή πίεσης, η μεμβράνη ταλαντώνεται και η τάση του αισθητήρα μεταβάλλεται στέλνοντας το αντίστοιχο σήμα στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Μαζί με τον MAP συνυπάρχει άλλος ένας αισθητήρας που ονομάζεται MAF (Mass Airflow Sensor). Βρίσκεται μετά το φίλτρο αέρα και ο ρόλος του είναι να πληροφορεί την ECU για τη μάζα του εισερχόμενου αέρα. Ο εισερχόμενος αέρας, ανάλογα με την ταχύτητα και τη θερμοκρασία του ψύχει ένα αισθητήριο μειώνοντας την ηλεκτρική του αντίστασή. Κάτι τέτοιο έχει σαν αποτέλεσμα τη πτώση τάσης σε ένα σύστημα. Μάλιστα, αυτή η μείωση τάσης διαβάζεται από τον εγκέφαλο και είναι ανάλογη της μάζας του εισερχόμενου αέρα.

Αναφερθήκαμε στους βασικότερους αισθητήρες που βρίσκονται πριν τον κινητήρα, αλλά ο πιο γνωστός (και ίσως ο σημαντικότερος) βρίσκεται μετά τον κινητήρα και πιο συγκεκριμένα αμέσως μετά την πολλαπλή εξαγωγής. Πρόκειται για τον αισθητήρα οξυγόνου Ο2, ή «λάμδα» όπως αναφέρεται συνήθως και «ενημερώνει» την ECU για το ποσοστό οξυγόνου που εμπεριέχεται στα καυσαέρια. Είναι μία πολύ σημαντική πληροφορία για το αυτοκίνητο γιατί με αυτό τον τρόπο ρυθμίζεται η αναλογία του καύσιμου μείγματος. Ένα ιδανικό μείγμα αέρα-καυσίμου θα πρέπει να έχει στοιχειομετρική αναλογία 1:14,7 ώστε η καύση του να θεωρείται τέλεια. Κάτι τέτοιο πρακτικά σημαίνει ότι για κάθε γραμμάριο καυσίμου αναλογούν 14,7 γραμμάρια αέρα. Στην πράξη, όμως, δεν είναι εφικτός αυτός ο αριθμός, οπότε χαρακτηρίζουμε ένα μείγμα πλούσιο όταν η ποσότητα καμένης βενζίνης είναι μεγαλύτερη από τον συγκεκριμένο λόγο και φτωχό όταν είναι μικρότερη. Ο αισθητήρα λάμδα εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι το φτωχό μείγμα έχει μικρή διαφορά σε περιεκτικότητα οξυγόνου από τον αέρα και το αντίθετο, με αποτέλεσμα να παράγει μία τάση που πληροφορεί την ECU. Ουσιαστικά πρόκειται για έναν ηλεκτρολύτη με δύο ηλεκτρόδια, το εξωτερικό εκτίθεται στα καυσαέρια και το εσωτερικό έρχεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Η τάση μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων είναι το σήμα που «αντιλαμβάνεται» ο εγκέφαλος του οχήματος και καταλαβαίνει αν το μείγμα είναι φτωχό ή πλούσιο, ρυθμίζοντας στη συνέχεια την αναλογία καυσίμου-αέρα.

Αυτοί είναι οι σημαντικότεροι αισθητήρες που συναντάμε πριν την καύση, κατά τη διάρκειά της και αμέσως μετά. ΠαρΆ όλα αυτά, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κάθε αυτοκινήτου δέχεται πολλά ερεθίσματα από εξίσου σημαντικούς αισθητήρες του συστήματος λίπανσης, ψύξης, τροφοδοσίας και όχι μόνο. Σε αυτά θα αναφερθούμε στο δεύτερο μέρος αυτής της τεχνικής ανάλυσης.

Οτιδήποτε κι αν αντιλαμβάνεται ένας αισθητήρας (στάθμη, θερμοκρασία, πίεση), το σήμα που «στέλνει» στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου είναι ηλεκτρικό.

- Οι αισθητήρες του κινητήρα δεν αρκούν για τη σωστή του λειτουργία. Ο εγκέφαλος πρέπει να γνωρίζει τι συμβαίνει πριν και μετά την καύση του μείγματος, για  αυτό αξιολογείται τόσο ο εισερχόμενος αέρας, όσο και τα καυσαέρια.

- Ο αισθητήρας «λάμδα» δεν λειτουργεί σωστά κατά την εκκίνηση του αυτοκίνητου, για αυτό υποστηρίζεται από μία ηλεκτρική αντίσταση που τον βοηθά να αποκτήσει υψηλή θερμοκρασία σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.

Κάντε το πρώτο σχόλιο

Υποβολή απάντησης