موتور خودروهای مدرن معمولاً بین 15 تا 30 حسگر دارند تا همه اجزای موتور را برای بهبود عملکرد بهینه کنترل کنند. در این خودروها در مجموع بیش از 70 سنسور یافت می‌شود. به طور کلی در همه ماشین‌ها سنسورهای زیادی وجود دارد و این سنسورها در تمام خودروها یکسان نیستند. با این حال، در این مطلب از اکسون پارت قصد داریم شماری از رایج‌ترین انواع سنسورهای اتومبیل را که تقریباً در هر وسیله نقلیه جدید‌ی می‌توانید پیدا کنید معرفی کنیم و طرز کار آن‌ها را بررسی نماییم.
سنسور ماشین چیست؟
سنسور خودرو وسیله‌ای هوشمند است که وضعیت خودرو را کنترل کرده و اطلاعات لازم را برای کاربر ارسال میکند تا کاربر بداند چه زمانی و چه تغییراتی باید انجام دهد. در برخی شرایط نیز به طور خودکار تغییرات لازم انجام می‌شود. این دستگاه جنبه های مختلفی از یک وسیله نقلیه را کنترل میکند که شامل دما، سیستم خنک کننده، فشار روغن و ... می‌شود.
سنسورهای خودرو به اندازه‌ای هوشمند هستند که طیف وسیعی از اطلاعات را دریافت کرده؛ آن‌ها را بررسی می‌کنند و شرایط مناسب را تعیین می‌کنند. اگر قطعه‌ای که دارای سنسور است معیوب باشد، به صورت آلارم برای کاربر ارسال می‌شود. سنسورها همیشه طوری تنظیم می‌شوند که تغییرات ایجاد شده در قطعات خودرو را احساس کنند. پیش از این‌ها سنسور فقط روی موتور نصب می‌شد؛ اما در ماشین‌های مدرن امروزی تقریباً همه قسمت‌های خودرو با سنسور کنترل می‌شوند. از کنترل دمای داخل موتور گرفته تا کوچک‌ترین اجزای الکتریکی خودرو.
انواع سنسور خودرو
سنسور جریان هوا (MAF)
انواع سنسور جریان هوا برای تعیین حجم و چگالی هوای گرفته شده توسط موتور استفاده می‌شود. این سنسورها در داخل موتور که در آن احتراق رخ می‌دهد استفاده می‌شوند. سنسور جریان هوا، کاربر را از این موضوع مطلع میکند که آیا مقدار مناسب سوخت و هوا برای یک مخلوط مصرف می‌شود تا موتور بتواند شرایط رانندگی بهینه داشته باشد یا خیر؟ اگر سنسور جریان هوا از کار بیفتد، خودرو ممکن است سوخت بیشتری مصرف کند. گاهی اوقات نیز ممکن است متوقف شود.
این سنسور که در نزدیکی فیلتر هوا یا روی جعبه فیلتر هوا قرار دارد؛ میزان هوای ورودی به موتور را کنترل میکند. سنسور جریان هوا از یک سیم داغ استفاده میکند که با عبور جریان هوا از روی آن خنک می‌شود. مقاومت در برابر جریان هوا، اطلاعاتی را در اختیار واحد کنترل موتور قرار می‌دهد. رایانه پیشرانه از این داده‌ها برای تنظیم اندازه گیری و تحویل سوخت استفاده میکند.
سنسور دور موتور
سنسور دور موتور روی میل لنگ نصب شده است و سرعت چرخش میل لنگ را کنترل و نظارت میکند. اگر با کارکرد یک موتور آشنایی داشته باشید، می‌دانید که چگونه حرکت رفت و برگشت موتور به حرکت چرخشی میل‌لنگ تبدیل می‌شود. این سنسور سرعت چرخش میل لنگ را بر حسب دور بر دقیقه اندازه می‌گیرد و از یک دیسک دندانه دار و یک سیم پیچ مغناطیسی تشکیل شده است.
با چرخش میل لنگ، جریان و میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می‌شود. این جریان و میدان مغناطیسی توسط یک دیسک مختل می‌شود و اختلال آن به عنوان شمارش RPM عمل میکند. مشکلات این سنسور می‌تواند به عنوان مشکل کروز کنترل یا سرعت سنج یا مشکلات سوخت و احتراق ظاهر شود.
سنسور ولتاژ
سنسورهای ولتاژ در موتور خودرو وجود دارند و سرعت خودرو را مدیریت می‌کنند. این سنسورها ولتاژ سیستم الکتریکی خودرو را اندازه می‌گیرند.
سنسور MAP یا سنسور فشار مطلق منیفولد
انواع سنسور MAP بار موتور را با محاسبه اختلاف فشار منیفولد ماشین و فشار بیرونی کنترل می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که موتور بر اساس تغییرات فشار، سوخت را مصرف میکند. خرابی این سنسور باعث مصرف سوخت بالا می‌شود. این سنسور روی منیفولد یا شیلنگ خلا از منیفولد ورودی نصب می‌شود و فشار داخل منیفولد ورودی را اندازه گیری میکند تا بار موتور نشان داده شود. رایانه از این اطلاعات برای ترسیم پیشروی جرقه و تحویل سوخت استفاده میکند.
سنسور ضربه جرقه
هدف از سنسور ضربه جرقه اطمینان از سوختن روان و انفجار غیرمنتظره است. انفجار برای موتور بسیار خطرناک است زیرا حلقه‌های پیستون شکسته می‌شوند و واشر از کار می‌افتد؛ حتی به بلبرینگ‌های میله نیز آسیب وارد می‌شود. رفع این مشکلات می‌تواند بسیار پرهزینه باشد.
به همین دلیل است که باید به اطلاعات ارسال شده توسط سنسور توجه جدی داشت. به طور کلی، این سنسور انفجارها یا کوبش از محفظه احتراق سیلندر را کنترل میکند. سنسورهای ضربه، آتش‌سوزی ناقص را تشخیص می‌دهند و فرآیند احتراق یا سوخت را تنظیم می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که موتور منفجر نمی‌شود.
سنسور دمای سوخت
این سنسور دمای سوخت را برای اطمینان از مصرف بهینه سوخت کنترل میکند. سنسور دمای سوخت بررسی میکند که آیا سوخت در دما و سرعت مناسبی به موتور تزریق می‌شود یا خیر؟ سنسور دمای سوخت اطلاعاتی را به واحد کنترل موتور ارسال میکند تا بسته به دمای سوختن، میزان سوخت موردنیاز افزایش و کاهش پیدا کند. خرابی این سنسور باعث روشن شدن چراغ چک موتور و افزایش مصرف سوخت می‌شود.
سنسور اکسیژن
این سنسورها به تعیین میزان اکسیژن موجود در لوله اگزوز کمک می‌کنند. بر اساس محاسبات، سنسور اکسیژن مشخص میکند که آیا وسیله نقلیه در حال سوختن اکسیژن کافی در اختیار دارد یا خیر؟ از کار افتادن دستگاه باعث مصرف سوخت بیشتر در حالت دور آرام و تکان خوردن خودرو می‌شود.
سنسورهای اکسیژن نسبت اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور را اندازه گیری می‌کنند. معمولاً دو عدد از این نوع سنسور وجود دارد؛ سنسور اول جلوی مبدل کاتالیزوری نصب می‌شود و برای اندازه گیری اکسیژن و تنظیم مخلوط سوخت به کار می‌رود؛ سنسور دوم هم در پشت مبدل کاتالیزوری قرار دارد.
حسگرها غلظت اکسیژن شناسایی شده را با هوای محیط مقایسه می‌کنند. آن‌ها تعیین می‌کنند که آیا موتور با نسبت سوخت غنی کار میکند یا خیر؟ کامپیوتر موتور هم از این اطلاعات برای تعیین استراتژی اندازه گیری سوخت و کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای استفاده میکند.
سنسور میل لنگ
این سنسور سیگنال‌هایی را در مورد موقعیت میل لنگ به کنترل موتور می‌فرستد. دریافت سیگنال مناسب در زمان روشن شدن انژکتورها و سیم پیچ احتراق ضروری است. یک سنسور معیوب می‌تواند باعث توقف موتور شود و راه اندازی مجدد آن را سخت‌تر کند.
سنسور CTS
سنسور CTS یا سنسور دمای مایع خنک‌کننده، همانطور که از نامش پیداست، دمای مایع خنک کننده را اندازه گیری میکند. این مایع در بالای محفظه موتور قرار دارد.
سنسور دمای هوای ورودی (IAT)
این سنسور دمای هوای ورودی به سیلندر‌های خودرو را از طریق لوله ورودی اندازه گیری میکند. IAT اغلب با MAF ادغام می‌شود؛ اما می‌تواند به صورت مجزا بر روی لوله‌های ورودی در منیفولد یا نزدیک به جعبه فیلتر هوا نیز نصب شود.
سنسور موقعیت میل بادامک
این سنسور موقعیت میل بادامک‌ها را اندازه گیری میکند تا واحد کنترل موتور بداند در کدام موقعیت موتور قرار دارد.
سنسور فشار سوخت
این سنسور نیز فشار سوخت را روی خط فشار سوخت اندازه می‌گیرد. اطلاعاتی که این سنسور به ما می‌دهد بسیار مهم است؛ زیرا افزایش فشار می‌تواند منجر به مخلوط سوخت غنی‌تر شود در حالی که فشار کم مخلوط، سوخت کمتر را به دنبال دارد.
سنسور NOX
سنسور NOX حجم NOX را در گازهای خروجی اندازه می‌گیرد و روی لوله اگزوز و واحد کنترل نصب می‌شود.
سنسور دمای اگزوز
این سنسور اغلب برای موتورهای دیزلی در لوله اگزوز و منیفولد اگزوز نصب می‌شود. این سنسورها برای اندازه گیری دمای اگزوز قبل و بعد از فیلتر ذرات و برای بهینه سازی و بازسازی فیلتر ذرات استفاده می‌شوند.
سنسور فشار تقویت کننده
این سنسور فشار بوست روی لوله‌های تحت فشار را درخودروهای دارای توربو یا سوپر شارژ اندازه گیری میکند.
سنسور موقعیت دریچه گاز
سنسور موقعیت دریچه گاز زاویه بدنه دریچه گاز را اندازه می‌گیرد تا متوجه شود که چقدر به خودرو شتاب داده می‌شود.
اصول کار سنسور های خودرو
عملکرد سنسورهای خودرو بسیار جالب و قابل درک است. برای درک ساده این حسگرها می‌توانید اندام‌های حسی بدن خود را در نظر بگیرید. اندام‌های حسی بدن اطلاعات را از اطراف می‌گیرند و به مغز می‌فرستند و سپس مغز در مورد اطلاعات رسیده به خود تصمیم می‌گیرد. همین اتفاق برای سنسورهای خودرو نیز می‌افتد و آنچه را که برای خودروها اتفاق می‌افتد حس میکند؛ سپس اطلاعات به رایانه ارسال می‌شود. کار حسگرها با فرایندی به نام مالتی پلکس انجام می‌شود. سیستم‌های یکپارچه در یک ریزپردازنده قرار دارند و تضمین می‌کنند که عملکرد خودرو هرگز از کنترل خارج نخواهد شد.
حسگرها اطلاعات را به یک پردازنده آنالوگ ارسال می‌کنند. پردازنده نیز بر اساس الگوریتم‌های ساده، برای مدیریت شرایط سیستم تصمیم می‌گیرد. سیستم آنالوگ فقط می‌تواند مقادیر از پیش تعریف شده را کنترل کند و اگر یک خطای ناشناخته رخ دهد، سیستم در نهایت از کار می‌افتد.
اصول کار سنسور های خودرو
عملکرد سنسورهای خودرو بسیار جالب و قابل درک است. برای درک ساده این حسگرها می‌توانید اندام‌های حسی بدن خود را در نظر بگیرید. اندام‌های حسی بدن اطلاعات را از اطراف می‌گیرند و به مغز می‌فرستند و سپس مغز در مورد اطلاعات رسیده به خود تصمیم می‌گیرد. همین اتفاق برای سنسورهای خودرو نیز می‌افتد و آنچه را که برای خودروها اتفاق می‌افتد حس میکند؛ سپس اطلاعات به رایانه ارسال می‌شود. کار حسگرها با فرایندی به نام مالتی پلکس انجام می‌شود. سیستم‌های یکپارچه در یک ریزپردازنده قرار دارند و تضمین می‌کنند که عملکرد خودرو هرگز از کنترل خارج نخواهد شد.
حسگرها اطلاعات را به یک پردازنده آنالوگ ارسال می‌کنند. پردازنده نیز بر اساس الگوریتم‌های ساده، برای مدیریت شرایط سیستم تصمیم می‌گیرد. سیستم آنالوگ فقط می‌تواند مقادیر از پیش تعریف شده را کنترل کند و اگر یک خطای ناشناخته رخ دهد، سیستم در نهایت از کار می‌افتد.
جمع‌بندی
در این مطلب از اکسون پارت، تعدادی از رایج‌ترین انواع سنسورهای اتومبیل و ماشین را که تقریباً در هر وسیله نقلیه جدید‌ی پیدا می‌شوند، معرفی و طرز کار آن‌ها را بررسی کردیم. این حسگرها برای کنترل قابلیت رانندگی، عملکرد خودرو و آلایندگی بسیار مهم هستند. سیگنال‌های غیر عادی از هر سنسوری، یک کد روی نمایشگر ماشین نشان می‌دهد و چراغ چک موتور اتومبیل را روشن میکند که هرچه سریع‌تر باید مورد بررسی قرار گیرد.
