Senzori na motornim vozilima

U savremenim motornim vozilima elektronski sistemi nadziru rad motora i drugih sklopova kako bi se postigli odgovarajuće performanse, ekonomična potrošnja goriva, manje štetnih emisija i pouzdan rad u različitim uslovima vožnje.

Važnu ulogu u tome imaju senzori, odnosno davači, koji mere fizičke veličine i pretvaraju ih u električne signale. Te signale obrađuju elektronske upravljačke jedinice, a zatim, prema programu upravljanja, šalju naredbe odgovarajućim izvršnim elementima.

1. Ciljevi lekcije

Posle ove lekcije učenik treba da može da:

  • objasni ulogu senzora u radu elektronskih sistema motornog vozila;
  • objasni osnovnu ulogu upravljačke jedinice ECU;
  • razlikuje senzor od izvršnog elementa, odnosno aktuatora;
  • navede fizičke veličine koje senzori na vozilima mogu da mere;
  • objasni kako se informacija o protoku vazduha koristi pri upravljanju ubrizgavanjem goriva;
  • razlikuje osnovne principe rada protokomera sa potenciometrom i protokomera sa vrelom žicom.

2. Uloga senzora i upravljačke jedinice ECU

Da bi motor mogao pravilno da radi u različitim režimima, elektronskoj upravljačkoj jedinici potrebne su informacije o trenutnom stanju motora i uslovima rada. Te informacije obezbeđuju senzori koji prate odgovarajuće fizičke veličine.

ECU je elektronska upravljačka jedinica koja obrađuje primljene signale, upoređuje ih sa podacima i pravilima upravljanja i određuje kako treba upravljati određenim sistemom. U zavisnosti od konstrukcije vozila, u njemu može biti više upravljačkih jedinica zaduženih za različite sisteme.

Upravljanje radom motora može se pojednostavljeno prikazati sledećim redosledom:

  1. Merenje: senzor registruje fizičku veličinu, na primer temperaturu ili količinu vazduha koji ulazi u motor.
  2. Prenos signala: senzor šalje električni signal upravljačkoj jedinici.
  3. Obrada: ECU obrađuje primljenu informaciju zajedno sa drugim podacima potrebnim za upravljanje.
  4. Upravljanje: ECU šalje odgovarajuću naredbu izvršnom elementu, koji menja rad sistema.

Ovaj proces se u mnogim elektronskim sistemima odvija veoma brzo, često u vremenskom intervalu od nekoliko milisekundi. Brzina reakcije i način upravljanja zavise od konkretnog sistema i trenutnih uslova rada.

3. Primer: upravljanje ubrizgavanjem goriva

Da bi motor ostvario odgovarajući rad, upravljačkoj jedinici potrebni su podaci o količini vazduha koji ulazi u motor, temperaturi motora, broju obrtaja i drugim parametrima. Na osnovu tih informacija određuje se potrebna količina goriva i način njegovog ubrizgavanja.

Na primer, prilikom hladnog starta često je potrebno prilagoditi količinu goriva uslovima u kojima motor radi. ECU uzima u obzir informacije dobijene od odgovarajućih senzora i upravlja brizgaljkama. Brizgaljka je izvršni element koji dozira gorivo prema naredbi upravljačke jedinice.

Za određivanje količine goriva može biti važna informacija o protoku ili masi vazduha koji ulazi u motor. Tu informaciju u sistemima koji ga koriste obezbeđuje protokomer vazduha.

Video-primer koji dopunjuje objašnjenje uloge senzora i elektronskog upravljanja motorom.

4. Koje veličine mere senzori na vozilima?

U zavisnosti od sistema u koji su ugrađeni, senzori na motornim vozilima mogu da mere ili registruju različite fizičke veličine i stanja.

Veličina ili stanje Primer primene
Protok ili masa vazduha Procena količine vazduha koji ulazi u motor radi upravljanja ubrizgavanjem goriva.
Temperatura Praćenje temperature rashladne tečnosti, usisnog vazduha ili drugih delova sistema.
Pritisak Praćenje pritiska u usisnoj grani, sistemu podmazivanja ili drugim sklopovima.
Sastav izduvnih gasova Lambda sonda prati sadržaj kiseonika u izduvnim gasovima, što pomaže regulaciji smeše.
Položaj Praćenje položaja pedale gasa, leptira za gas ili drugih pokretnih delova.
Brzina i broj obrtaja Određivanje brzine obrtanja kolenastog vratila ili brzine kretanja vozila.
Ubrzanje i kretanje vozila Praćenje kretanja vozila u sistemima elektronske stabilnosti i drugim sistemima upravljanja.

Navedeni primeri nisu potpuna lista svih senzora na vozilu. Njihov broj, vrsta i način povezivanja zavise od konstrukcije vozila i opreme koju ono poseduje.

Dodatni video-materijal za upoznavanje sa senzorima i njihovom primenom.
Ilustracija senzora koji se koriste u elektronskim sistemima motornog vozila
Primeri senzora i njihovih primena na motornim vozilima.
Detaljno o senzorima pročitajte na Davači na motornim vozilima

5. Protokomeri vazduha

Protokomer vazduha je senzor koji meri protok ili masu vazduha koji ulazi u motor, u zavisnosti od principa rada uređaja. Njegov signal može da se koristi za određivanje potrebne količine ubrizganog goriva i upravljanje radom motora.

U sistemima koji koriste protokomer, upravljačka jedinica obrađuje njegov signal zajedno sa drugim informacijama, kao što su broj obrtaja i temperatura. Na osnovu toga određuje odgovarajuće upravljanje ubrizgavanjem goriva.

U starijim sistemima mogu se sresti protokomeri sa mehaničkom klapnom i potenciometrom, dok se u mnogim drugim sistemima koristi protokomer sa vrelom žicom.

5.1. Protokomer sa klapnom i potenciometrom

Kod ovog tipa uređaja strujanje vazduha pomera mernu klapnu. Položaj klapne prenosi se na potenciometar, koji obezbeđuje električni signal povezan sa njenim položajem.

Upravljačka jedinica koristi taj signal kao informaciju o protoku vazduha. Pošto rezultat zavisi i od konstrukcije uređaja i uslova rada, signal se obrađuje u skladu sa karakteristikama konkretnog sistema.

5.2. Protokomer sa vrelom žicom

Protokomer sa vrelom žicom koristi zagrejani merni element. Vazduh koji prolazi pored njega odnosi toplotu, pa se menjaju uslovi hlađenja mernog elementa. Elektronsko kolo prati promenu i stvara signal na osnovu kojeg se određuje količina, odnosno masa vazduha koji prolazi kroz uređaj.

Ovaj princip omogućava merenje mase vazduha, što je važno za određivanje odgovarajuće količine goriva. Tačan način obrade signala zavisi od konstrukcije protokomera i sistema upravljanja motorom.

Osobina Klapna sa potenciometrom Vrela žica
Merni princip Pomeranje klapne usled strujanja vazduha i merenje njenog položaja potenciometrom. Praćenje hlađenja zagrejanog mernog elementa strujanjem vazduha.
Izlaz Električni signal povezan sa položajem klapne. Električni signal povezan sa protokom, odnosno masom vazduha.
Konstrukcijska osobina Ima pokretni merni element. Merenje se zasniva na toplotnom principu.

6. Značaj senzora za rad vozila

Tačnost i pouzdanost informacija dobijenih od senzora važne su za pravilan rad elektronskih sistema. Ako senzor šalje pogrešan signal ili se prekine njegova električna veza, upravljačka jedinica može da dobija netačne podatke i ne upravlja sistemom na očekivan način.

Mogući simptomi problema zavise od senzora i sistema u kojem se koristi. Kod motora se, na primer, mogu javiti otežano pokretanje, nepravilan rad, slabiji odziv na gas, povećana potrošnja goriva ili uključivanje kontrolne lampice. Nijedan od ovih simptoma sam po sebi ne dokazuje da je određeni senzor neispravan.

Pri dijagnostici je potrebno proveriti odgovarajuće greške, električne priključke, napajanje, instalaciju i vrednosti signala prema uputstvu proizvođača. Zamena senzora bez provere uzroka ne mora da reši problem.

7. Najvažnije za pamćenje

  • Senzor, odnosno davač, meri određenu fizičku veličinu ili registruje stanje sistema i pretvara ga u signal koji se može obrađivati.
  • ECU obrađuje informacije dobijene od senzora i upravlja odgovarajućim izvršnim elementima.
  • Brizgaljka je izvršni element, dok protokomer vazduha predstavlja senzor.
  • Senzori mogu da prate temperaturu, pritisak, protok vazduha, položaj, brzinu, broj obrtaja i druge veličine.
  • Protokomer obezbeđuje podatke o protoku ili masi vazduha koji ulazi u motor.
  • Kod protokomera sa klapnom i potenciometrom meri se položaj klapne, dok se kod protokomera sa vrelom žicom koristi toplotni princip merenja.
  • Neispravnost senzora ne treba zaključivati samo na osnovu simptoma; potrebna je odgovarajuća dijagnostička provera.

8. Provera znanja

  1. Koji je osnovni zadatak senzora?

    1. Da izvršava svaku naredbu ECU jedinice mehaničkim delovanjem.
    2. Da meri fizičku veličinu ili registruje stanje i šalje odgovarajući signal.
    3. Da uvek neposredno ubrizgava gorivo u cilindar.
    Prikaži odgovor

    Tačan odgovor: b. Senzor meri ili registruje veličinu i pretvara je u signal koji se može obrađivati.

  2. Koja je uloga ECU jedinice?

    1. Isključivo mehaničko pokretanje motora.
    2. Samo merenje pritiska u pneumaticima.
    3. Obrada informacija i upravljanje odgovarajućim izvršnim elementima.
    Prikaži odgovor

    Tačan odgovor: c. ECU obrađuje primljene signale i određuje odgovarajuće upravljačke naredbe.

  3. Koja je osnovna namena protokomera vazduha?

    1. Da meri ili procenjuje protok odnosno masu vazduha koji ulazi u motor.
    2. Da neposredno meri nivo goriva u rezervoaru.
    3. Da određuje pritisak u pneumaticima.
    Prikaži odgovor

    Tačan odgovor: a. Informacija o vazduhu koji ulazi u motor može da se koristi pri određivanju potrebne količine goriva.

  4. Na kom principu radi protokomer sa vrelom žicom?

    1. Na merenju nivoa goriva pomoću plovka.
    2. Na praćenju hlađenja zagrejanog mernog elementa strujanjem vazduha.
    3. Na merenju ugla zakretanja upravljača.
    Prikaži odgovor

    Tačan odgovor: b. Strujanje vazduha odnosi toplotu sa mernog elementa, a elektronsko kolo na osnovu toga formira signal.

9. Povezane lekcije i provera znanja