سنسورها-نوشته مهندس مسعود جمشيدي نسب

[مسعود جمشیدی نسب]

سنسورها :
آيا تا کنون درباره سنسورهای موجود در خودروهای انژکتوری چيزی شنيده ايد. آيا می دانيد سنسور دما چيست؟ آيا می دانيد وظيفه استپ موتور چيست؟
1- سنسور دماي هوا (ATS(
اين سنسور در مسير دستگاه هواي هواكش قرار گرفته است و اطلاعات مربوت به دماي هوا و مقدار هواي ورودي را به موتور را به واحد كنترل الكترونيكي ارسال مي‌دارد .
واحد كنترل اين اطلاعات را به جهت تنظيم مقدار پاشش سوخت در مانيفولد ورودي به كار مي‌برد . اين سنسور در واقع يك سنسور حرارتي مي‌باشد كه نوعي مقاومت است كه آن با دماي هواي ورودي تغيير مي‌كند بر اساس ولتاژ خروجي ، كامپيوتر موتور دماي هواي ورودي را تعين كرده و مطابق با آن ميزان سوخت تزريقي را تنظيم مي‌كند
.
2- سنسور دماي آب (CTS (
اين سنسور بر روي سر سيلندر و بر روي منيفولد هوا قرار گرفته است . اين سنسور اطلاعات مربوط به درجه حرارت آب خنك كننده را توسط يك مقاومت حساس در برابر حرارت به واحد كنترل موتور بر اساس ولتاژ خروجي سنسور مربوطه ، گرم شدن موتور را تشخيص داده و در نتيجه مخلوط مناسبي از هوا و بنزين را در هنگامي كه موتور سرد است فراهم مي‌كند
.
3- سنسور فشار هواي منيفولد ( MAP(
اي سنسور توسط يك شيلنگ ميزان خلأ‌داخل منيفولد را حس كرده و اختلاف ولتاژ را به واحد ECU ارسال مي‌دارد اين سنسور بر روي بدنه خودرو در كنار ECU و شير برقي EGR و كنيستر قرار دارد . ECU توسط اين اطلاعات نيازمنديهاي سوخت دستگاه را تعين كرده و به انژكتورها دستور پاشش سوخت را ارسال مي‌دارد اين سنسور داراي ولتاژ 5 ولت مي‌باشد فشار مطلق برابر است با فشار بارمتريك منهاي خلايي كه توسط پيستونها ايجاد مي‌شود . به طور مثال اگر فشار بارومتريك در سطح دريا برابرHg 30 و خلا مانيفولد برابر Hg20 در اين صورت فشار مطلق برابر Hg 10 مي‌باشد . تمامي سنسورهاي MAP به اين طريق عمل مي‌كنند
.
4- سنسور اكسيژن
اين سنسور مقدار اكسيژن گازهاي خروجي را كه در منيفولد دود مي‌باشند اندازه گرفته و ولتاژي مناسب با اكسيژن موجود در سيستم كه نشانه رقيق يا غني بودن مخلوط مي‌باشد به واحد ECU ارسال مي‌كند ولتاز كم نشانه زياد بودن اكسيژن و ولتاژ زياد نشانه مك بودن اكسيژن است .كنترل سوخت در اين سيستم به روش حلقه بسته انجام مي‌گيرد بنا بر اين سنسور اكسيژنزماني فعال مي گردد كه دماي موتور به حد نرمال رسيده باشد . (300درجه سانتيگراد (
اين سنسور به سنسور تك سيم ( Unheated ) معروف است و تمامي اطلاعات از اين طريق به ECU منتقل مي‌گردد و اين واحد نيز تزريق سوخت را بر حسب نياز تغيير مي دهد .
اين سنسور در مسير جريان گازهاي خروجي نصب مي‌شود . با دانستن مقدار اكسيژن در گازهاي خروجي ECU مقدار مخلوط سوخت و هوا را محاسبه خواهد كرد واحد ECU از سيگنالهاي ارسال شده از سنسور O2 استفاده مي‌كند ( به عنوان يكي از پارامترهايي كه زمان پاشش را محاسبه مي‌كند .
روش استفاده از حلقه بسته به اين جهت به كار مي رود تا موتور را تا حد امكان در يك نسبت استوكيومتريك (سوخت / هوا 1 :7/14 ( نگه دارد .( در موقعيتهايي كه بار كمتري به موتور وارد مي‌شود ( . 5- سنسور وضعيت دريچه گاز (TPS ( اين سنسور از يك مقاومت متغير دوراني تشكيل شده است و با گردش محور دريچه گاز مقدار مقاومت تغيير كرده و باعث تغيير در ولتاژ خروجي سنسور موقعيت دريچه گاز مي‌گردد . اين تغيير ولتاژ بهECU ارسال شده ، تا از ميزان باز و بسته بوده دريچه گاز مطلع سازد .
واحد ECU متناسب با درجه باز شدن دريچه گاز و يا به عبارتي ولتاژ خروجي اين سنسور ميزان شتاب را تعين مي‌كند و مطابق با آن بهترين تزريق سوخت را انجام مي‌دهد . اتصال لغزنده اين سنسور با محور دريچه گاز هم محور بوده و با كوچكترين حركت درچه گاز ميزان بازبودن آن را حس كرده و در اثر بار و بسته شدن دريچه گاز ولتاژ خروجي از سنسور تغيير مي‌كند و بر اثر اين تغيير ولتاژ اطلاعات ECU ارسال شده و واحد كنترل موتور نيز مخلوط سوخت مورد نياز را محاسبه مي‌نمايد . اين سنسور بر روي دريچه گاز نصب مي‌گردد .

سنسور دور موتور و موقعيت زاويه ميل‌نگ :
اين سنسور با داشتن دو پايه ارتباطي به ECU ميتواند بصورت امواج سينوسي، اطلاعات مربوطه به دور لحظه اي موتور را به ECU ارسال كند. اين سنسور كه وظيفه بسيار مهمي را بازي مي كند. انتهاي اين سنسور كه داراي يك آهنرباي دائم و يك سيم پيچ است با چرخ دنده هاي فلايويل دور موتور كه كمي جلوتر از فلايويل اصلي موتور است چند ميليمتر فاصله دارد. اين فلايويل ميتوانست شامل 60 دنده منظم باشد كه دو دندانه آن را برداشته اند. حين چرخش فلايويل هنگامي كه محل دو دندانه پاك شده به سر انتهايي سنسور رسيد ، دو پيستون هم كورس دقيقاً در نقطه مرگ بالا قرار دارند. 180 درجه پس از اين ، دو پيستون هم كورس ديگر هم به نقطه مرگ بالا ميرسند. نحوه عملكرد اين سنسور بدين صورت است كه با عبور هر دندانه از جلوي سنسور، يك پالس به ECU فرستاده ميشود. هنگامي كه دندانه هاي پاك شده به سر انتهايي سنسور رسيد ديگر پالسي ارسال نشده و ECU متوجه ميشود كه نقطه مرگ بالا فرا رسيده و بايد دستور پاشش سوخت و جرقه زني را صادر كند. دو دندانه پاك شده با احتساب 60 دندانه در 360 درجه، گستره 12 درجه را شامل ميشوند. اين بدين معناست كه حداكثر آوانس استاتيكي دلكو 12 درجه ميتواند باشد.
اين سنسور از يك ديسك فلزي تشكيل شده است كه بر روي آن شكاف‌هايي در دور رديف شعايي با زاويه معلوم نسبت به يكديگر ايجاد شده است و ديسك را به چهار ناحيه با زاويه 90 درجه تقسيم مي‌كند . دو عدد ديود نوري (LED( و فتوديود در مقابل اين شكافها قرار داده شده است و در اثر گردش ديسك هنگامي كه يك شكاف در مقابل ديود مربوطه قرار مي‌گيرد با ولتاژ پنج ولت در خروجي سنسور ظاهر مي‌گردد . بدين ترتيب دور موتور و وقعيت زاويه‌اي را به واحد (ECU ( هدايت مي‌كند . محل نصب اين سنسور بر روس=ي دلكو مي‌باشد . ECU زمان جرقه را انتخاب كرده و در هنگام روشن شدن موتور زمان جرقه توسط دلكو كنترل مي‌شود . وقتي موتور به كار افتاد زمان جرقه به واحد كنترل ارسال شده و با روشن شدن موتور تعين مي‌شود . هدف زمانبندي در اين است كه با تنظيم زمان جرقه در رابطه با نقطه مرگ بالا حد اكثر قدرت در موتور بدست آيد . آوانس كلي جرقه از روي محاسبه اطلاعات دريافت شده از سنسورهاي موتور كه روي زمانبندي جرقه تاثير مي‌گذارد محاسبه مي‌گردد . واحد كترل موتور اين اطلاعات را از سنسورهاي MAP و و دور موتور حس كرده و مقدار و زمان پاشش سوخت نسبت به ميزان هواي ورودي محاسبه مي‌گردد .
عملگرها ( ACTUATORS ( اطلاعاتي كه واحد كنترل موتور از سنسورها دريافت مي‌كند ، توسط عملگرها فعال مي‌شود تا يك سوخت مناسب را جهت احتراق كامل فراهم سازد . عملگرها شامل اجزاء زير مي‌باشند :
انژكتور :
انژكتور يك سولونوئيد الكتريكي است كه به صورت ديجيتالي عمل مي‌كند ودستكاه ECU انژكتورها را در شرايط مختلف و با ارسال پالسهاي الكتريكي كنترل مي‌كند . هنگامي‌كه جريان الكتريكي به انژكتورها مي‌رسد سولونوئيد دريچه پاشش را باز كرده و در اثر اختلاف فشار مابين لوله سوخت رساني در منيفولد هوا سوخت به صورت پودر شده به پش سوپاپ هوا پاشيده مي‌شود . طول زمان تزريق توسط ECU تعين مي‌گردد . انژكتور از يك سوپاپ سوزني و يك سولونوئيد تشكيل شده است با اعمال ولتاژ به انژكتور سولونوئيد درگير شده و انژكتور را جهت تحويل سوخت باز مي‌كند . هنگامي كه به هر كدام از انژكتورها ولتاژ مي‌رسد سوزن انژكتور آهنربا شده و سمت بالا حركت مي‌كند و بدين ترتيب مسير بنزين ورودي به سيلندر را باز مي‌كنند . با قطع جريان سوزن انژكتور توسط نيروي فنر به جاي خود بر مي‌گردد و نازل بسته مي‌شود .
2- شير برقي ( EGR )
يك نوع سولونوئيد است كه به فرمان ECU باز و بسته مي‌شود يكي از گازهاي آلاينده خروجي از موتور اكسيد ازت مي‌باشد . گاز ازت در درجه حرارت بالا در اتلق احتراق تشكيل مي شود . بدين ترتيب كه پيوند N2 و O2 شكسته شده و با يكديگر تركيبات NOX را مي‌سازند كه مضر جهت محيط زيست مي‌باشند . براي كاهش تشكيل مقدار اكسيد ازت بايستي درجه حرارت حاصل از حرارت را كاهش داد . بدين منظور سيستم EGR طراحي شده است كه به طريق زير عمل مي‌كند . تمامي اين سيستمها به اين طريق عمل مي‌كنند كه كازهاي خروجي را به منيفولد هدايت كرده تا درجه حرارت محفظه احتراق را پائين نگه دارند در نهايت آلودگي خروجي كمتر گردد . شير برقي EGR در حالت عادي باز است يعني هنگامي كه موتور روشن مي‌شود شير برقي با ولتاژ 12 ولت مستقيم فعال شده وسوپاپ آن به وسيله آهن رباي ايجاد شده در سولونوئيد باز مي‌شود و كانال شير را به هواي آزاد وصل مي‌كند بنا بر اين شير مكانيكي EGR كه به وسيله خلا تانك آرامش كار مي‌كند بسته است زماني كه دور موتور ازحالت دور آرام به دور متوسط مي‌رسد جريان الكتريسيته در در شير برقي قطع شده و شيلنگ خلا به به شيلنگ شير مكانيكي EGR وطل مي‌شود در نتيجه مقداري از گاز خروجي از اگزوز به اتاق احتراق جهت كاهش حرارت حاصل از احتراق هدايت مي‌شود بدين ترتيب از تشكيل NOX كاسته مي‌شود با رسال فرمان از ECU به شير برقي EGR سولونوئيد آن باز شده و توسط خلا سوپاپ آن عمل مي‌كند .
شير برقي EGR در موارد زير عمل نخواهد كرد :
1- در حالت كار كرد سرد موتور
2- در حالت دور آرام
3- در بار سنگين موتور
4- شير برقي دور آرام ISC
اين سولونوئيد تامين كننده هواي مورد نياز در مراحل مختلف دور آرام مي‌باشد تا موتور در مراحل مختلف دورهاي موتور بهترين مخلوط سوخت و هوا را داشته باشد . هنگامي‌كه دريچه اصلي گاز بسته مي‌شود يا پا از روي پدال برداشته مي‌شود سنسور دريچه گاز وضعيت را از طريق ارسال سيگنالي به ECU اطلاع مي دهد . در اين صورت شير برقي دور آرام با فرمان ECU باز مي‌شود .
4- شير برقي كنيستر ( استكاني ضد تبخير (
اين سولونوئيد به وسيله دستكاه ECU كنترل مي شود .
پالسهاي الكتريكي دريافت شده از ECU يك حوزه مغناطيسي را در سيم پيچ سولونوئيد ايجاد كرده و در نتيجه هسته آن تحريك شده آن به سمت بالا كشيده مي‌شود و كانال ورودي را به كانال خروجي متصل مي‌نمايد .
بدين ترتيب در هنگام استارت زدن سولونوئيد را تحريك مي‌كند تا بخار بنزين انباشته شده در مخزن كنيستر را به وسيله كانالي كه روي مخزن آرامش قرار دارد به منيفولد ورودي هدايت كند .
5-كوئل
دستگاه كوئل اين سيستم ( خشك ) پرس الكتريكي ساخته شده است
هنگامي كه سوئيچ باز مي‌شود واحد كنترل موتور بر اساس اطلاعات دريافت شده از سنسور دور موتور توسط پالس ارسالي ، جريان سيمپيچ اوليه كوئل را قطع و وصل مي‌كنند و بين دو الكترود شمع ايجاد جرقه مي‌نمايد و بدين ترتيب زمان دقيق جرقه را كنترل مي‌كند
6- رله اصلي
رله اصلي داراي يك كنتاكت است كه در پايين هسته قرار دارد و مقناطيس ايجاد شده توسط سيم‌پيچ بر روي هسته ، عمل كنتاكت را كنترل مي‌كند .
زماني كه سوئيچ باز مي‌شود ولتاژ باتري از سوئيچ به رله اصلي ارسال مي گردد و اين رله وظيفه دارد ولتاژ باتري را به عملگرها منتقل كند .
در نتيجه پمپ سوخت و انژكتورها و سيستم جرقه براي راه‌اندازي موتور فعال مي‌شوند . رله وظيفه دارد كه جريان الكتريكي را به سيستم موتور رسانده و جريان مطمئني را جهت جلوگيري از جريان سوخت در هنگامي كه موتور در حال حركت نمي‌باشد ، توليد كند .
رله ها با يك جريان كم عبور جريان زيادي را امكان پذير مي‌سازد .
7- پمپ سوخت
از نوع پروانه‌اي با موتور DC ، زماني كه سوئيچ باز مي‌شود رله اصلي به وسيله ولتاژ باتري فعال مي‌شود و پمپ سوخت‌رساني را فعال مي‌سازد .
در نهايت سوخت به وسيله پمپ در فضايي اطراف موتور پمپ و مدار سيستم سوخت رساني جريان مي‌يابد و فشار در حدودbar 5/5 ، سيستم سوخت رساني را تغذيه مي‌كند .
بنزين توسط پره‌ها به سمت بالا كشيده مي‌شود . پمپ بنزين در داخل باك نصب شده و هميشه در بنزين شناور است . اين امر سر وصدايناشياز كار پمپ را جذب كرده و هم مانع ايجاد حباب هوا مي‌شود هنگامي كه موتور خاموش است سوپاپ يكطرفه عمل كرده و اين سوپاپ با حفظ كردن فشار بنزين ، امكان روشن كردن موتور داده و مانع از تشكيل بخار در لوله بنزين در دماي بالا مي‌گردد .
سنسور سرعت خودرو Vehicle Speed Sensor:
اين سنسور با داشتن يك پايه خروجي ميتواند بصورت پالس، اطلاعات مربوط به سرعت لحظه اي خودرو را به ECU ارسال كند. محل قرارگيري اين سنسور روي دياق ديفرانسيل است. داخل اين سنسور يك آهنرباي دائم و يك سيم پيچ وجود دارد و با سيم كيلومتر در ارتباط است. نحوه عملكرد اين سنسور بدين ترتيب است كه با چرخش سيم كيلومتر، پالس هايي به ECU مي فرستد. به كمك اين پالس ها ECU سرعت خودرو را محاسبه ميكند. لازم به ذكر است كه درجه كيلومتر و سرعت سنج در پژو همچنان با سيم كيلومتر كار ميكند.

استپ موتور Idling Regulation Step Motor:
وظيفه اصلي اين قطعه، روشن نگه داشتن خودرو در حالت دور آرام است. اين قطعه وظيفه بسيار مهمتري نيز دارد. هنگامي كه كولر را روشن ميكنيم، كمپرسور بار خود را روي موتور وارد ميكند. براي جبران آن، استپ موتور ژيگلور مربوطه را كمي به عقب تر مي كشد. تا خود به خود گاز كمي زياد شود. اگر سنسور ضربه نيز نصب شده بود استپ وظيفه گسترده تري داشت. در اين حالت استپ موتور بايد در هر لحظه سوزن ژيگلور مربوطه را طوري عقب و جلو مي كرد تا ضربه حس شده توسط سنسور ضربه ، ناشي از احتراق ناقص سوخت، به گونه مناسبي جبران شده و يا بهبود يابد. استپ موتور كار ساسات را نيز انجام ميدهد. در هنگامي كه خودرو سرد است سوزن آن طوري تنظيم ميشود كه خودرو با اولين استارت روشن شود. كار ديگر استپ موتور، تنظيم هواي مورد مصرف سيلندرها در زمان رها كردن گاز است. در خودروهايي كه فاقد اين سيستم هستند با رها كردن گاز، تنظيم سوخت و هوا به علت بسته شدن دريچه گاز به هم ميخورد و ديده ميشود كه به هنگام رها كردن گاز، خودرو به طور لحظه اي دود ميكند. اما در اين سيستم با وجود استپ موتور ديگر اين مشكل وجود ندارد. محل قرارگيري استپ موتور ، روي هوزينگ هواي ورودي است.
سنسور موقعيت دريچه گازThrottle Potentiometer :
اين سنسور كه در انتهاي دريچه گاز قرار دارد با اين دريچه كوپل شده است. اين سنسور شامل يك پتانسيومتر ساده است كه سر وسط آن با حركت دريچه گاز ، مي لغزد.
سنسور فشار هواي ورودي Inlet Manifold Pressure Sensor (MAP Sensor(:
اين سنسور كه محل اصلي آن بر روي سيني فن است با يك شيلنگ به ابتداي دريچه هواي ورودي ارتباط دارد. و با هواي ورودي به اين دريچه در تماس مستقيم است. اين سنسور كه از نوع پيزوالكتريك است در واقع يك پتانسيومتر ساده است كه سر وسط آن با فشار هوا لغزيده، عقب و جلو رفته و كار ميكند. نقش اين سنسور از بعضي جهات بسيار مهم است. زيرا در شرايط مختلف فشار هوا(سطح دريا و يا كوهستان( متغير خواهد بود. اگر اين سنسور درست كار نكند ECU ديگر قادر نخواهد بود كه ميزان هواي ورودي را به درستي تعيين نمايد.
سنسور دماي هواي ورودي Inlet Air Termistor :
سنسور دماي هواي داراي ويژگي خاصي است كه بر مبناي آن ميتواند اطلاعات دماي هواي ورودي را به ECU برساند. اين سنسور در ابتداي دريچه هواي ورودي قرار دارد و با هواي ورودي اين دريچه در تماس مستقيم است. نقش اين سنسور از بعضي جهات بسيار مهم است زيرا در شرايط مختلف دمايي، وزن هواي موجود در يك حجم بخصوص، ثابت نيست. در دماي پايين چگالي هوا افزايش يافته و در دماي بالا كاهش مي يابد. پس اگر اين سنسور درست كار نكند ECU ديگر قادر نخواهد بود كه ميزان هواي ورودي را به درستي تعيين نمايد. گستره تغييرات مقاومت اين سنسور حدود 150 اهم تا 4 كيلو اهم است.
گرمكن هوزينگ دريچه گاز Throttle Housing Heater Resistor :
اين المنت گرم كننده كه يك مقاومت حرارتي از نوع PTC است در هوزينگ هواي ورودي و در كنار دريچه گاز نصب شده است. و بلافاصله پس از باز كردن سوئيچ شروع به كار ميكند. اين المنت براي گرم نمودن نسبي دريچه گاز و جلوگيري از يخ زدگي اين دريچه در روزهاي سرد و مرطوب بكار رفته و نهايتاً باعث جلوگيري از يخ زدگي دريچه گاز و منافذ هواي دور آرام ميشود. در ابتدا، جريان عبوري از المنت زياد است اما با افزايش دما مقاومت اين المنت افزايش يافته و جريان كمي از آن عبور ميكند. اما قطع نمي شود. لذا همواره اين دريچه و اين مسير گرم مي ماند. اهم گرمكن هوزينگ دريچه گاز در دماي معمولي حدود 12 اهم است. محل قرارگيري فيوز گرمكن در جعبه سياه رنگ داخل اتاق موتور سمت كمك فنر شاگرد است. فرق گرمكن كاربراتور با گرمكن سيستم انژكتوري اين است كه گرمكن كاربراتور براي گرم كردن نسبي مسير سوخت و هواي دور آرام به كار رفته اما گرمكن سيستم انژكتوري براي گرم كردن هوزينگ دريچه گاز به كار ميرود.
سنسور دماي آب رادياتور Colant Termistor :
سنسور دماي آب داراي ويژگي خاصي است كه بر مبناي آن ميتواند اطلاعات دماي آب رادياتور را به ECU برساند. وظيفه اين سنسور رسانيدن اطلاعات دماي آب رادياتور به ECU است. لذا زمان تحريك رله قطع كن كولر و متعاقب آن قطع كلاچ كولر در دماي 107 درجه سانتيگراد را اين سنسور به ECU خبر ميدهد.