انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها ( پارت 1)
تکنولوژی بکار رفته در وسایل نقلیه بسیار پیشرفت کرده است و نتیجه چنین کاری استفاده از قطعات پیچیده در آن‌هاست. از جمله قطعات ضروری خودروهای جدید سنسورها یا حسگرهای بکار رفته در آن‌هاست. این سنسورها وضعیت هر بخش به خصوصی از خودرو را بررسی می‌کنند و در صورت وجود هرگونه نقص آن را به اطلاع می‌رسانند. سنسورها همچنین به کنترل جنبه‌های مختلف خودرو از جمله مصرف سوخت و دمای پیشرانه کمک می‌کنند. در وسایل نقلیه امروزی انواع سنسورها بکار رفته است و ما می‌خواهیم شما را با آن‌ها آشنا کنیم.
سنسور خودرو چیست؟
سنسورهای خودرو کمی پس از عصر طلایی مهندسی خودرو پدیدار شدند و زمان به‌کارگیری آن‌ها در صنایع را می‌توان دهه ۶۰ میلادی دانست. البته در دهه ۷۰ میلادی بود که صنعت خودرو شکل جدیدی به خود گرفت و با پیشرفت تکنولوژی تغییراتی بنیادین در آن به وجود آمد. استفاده از کامپیوترها همه‌گیر شد و بخش‌های مختلف همچون بانکداری و صنایع از کامپیوترها سود بردند. برای دانستن شرایط آن زمان باید دانست خودروهای قدیمی فاقد سیستم‌های مرکزی برای بررسی بخش‌های مختلف بودند و هر قطعه وظیفه خود را بر دوش پیشرانه می‌انداخت. مشکل این بود که قطعات خودرو سریعاً مستهلک می‌شدند و هزینه‌های نگهداری آن‌ها به راننده تحمیل می‌شد. مهندسان به فکر استفاده از سیستم‌های کامپیوتری برای یافتن خطاهای موجود در خودروها افتادند و این موضوع راه را برای استفاده از سنسورها باز کرد
در اواسط دهه ۸۰ میلادی بود که اولین سنسورها وارد دنیای خودرو شدند. سنسورهای اولیه خیلی تأثیرگذار نبودند هرچند وظایف خود را انجام می‌دادند. پیشرفت‌های بیشتر باعث بهبود عملکرد سنسورها شد و در دهه ۹۰ میلادی شاهد استفاده چشمگیر از این قطعات در صنعت خودرو بودیم. با ورود به هزاره سوم بسیاری از رانندگان به نقش و اهمیت سنسورها در خودروها پی برده بودند. در حال حاضر سنسورها بخش بسیار مهمی از خودروها را تشکیل می‌دهند
سنسور خودرو چگونه کار می‌کند؟
قبل از آنکه انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها را معرفی کنیم بهتر است خود سنسور را بیشتر بشناسیم. همان‌طور که نام سنسور یا حسگر نشان می‌دهد، این قطعات همانند اندام‌های حساس بدن کار می‌کنند و اطلاعات مهم را به پیشرانه می‌فرستند. سنسورها هرگونه تغییر در رفتار بخش‌های گوناگون وسیله نقلیه را شناسایی می‌کنند. مثال خوب این قضیه سنسور فشار است که اگر میزان فشار از حد مجاز عبور کند اطلاعات را به پردازنده مرکزی پیشرانه می‌فرستد. پیشرانه نیز با هشدار صوتی یا تصویری راننده را از وجود مشکل آگاه می‌سازد. سنسورهای دیگر خودرو نیز مشابه سنسور فشار کار می‌کنند؛ مثلاً سنسورهای دما هرگونه تغییر در دمای پیشرانه را تشخیص داده و اطلاعات آن را به مغز خودرو ارسال می‌کنند. کامپیوتر مرکزی خودرو نیز برای حل مشکل دستوراتی همچون خاموش یا روشن شدن سیستم تهویه مطبوع و یا باز شدن ورودی‌های هوا را صادر می‌کند.
انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها
هر فرد دوستدار خودرو می‌بایست با انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها آشنا باشید. ما در لیست زیر مهم‌ترین سنسورهای بکار رفته در خودروها را گردآوری کرده‌ایم. درصورتی‌که سنسوری از قلم افتاده باشد حتماً آن را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.
سنسور دمای مایع خنک‌کننده
لیست ما با سنسور دمای مایع خنک‌کننده شروع می‌شود. از این سنسور به عنوان سنسور دمای آب نیز نام می‌برند. نقش سنسور موردبحث اندازه‌گیری دمای مایع خنک‌کننده یا ضدیخ در پیشرانه است. قطعه موردبحث با واحد کنترل مرکزی خودرو کار می‌کند و اطلاعات خود را به آن ارسال می‌کند. اگر دمای پیشرانه در حد بهینه‌ای نباشد کامپیوتر مرکزی خودرو دستوراتی را جهت حل مشکل صادر خواهد کرد که از جمله آن‌ها می‌توان به تغییر سرعت تزریق سوخت، تغییر زمان جرقه‌زنی و خاموش یا روشن کردن فن اشاره کرد.
سنسور دمای هوای ورودی
این سنسور به بررسی دمای هوای ورودی به پیشرانه می‌پردازد و هدف از آن نیز انجام اقدامات صحیح در توازن مخلوط سوخت و هواست. هوای سردتر معمولاً متراکم‌تر از هوای گرم‌تر است و به همین خاطر پیشرانه نیازمند سوخت بیشتری برای حفظ توازن این مخلوط خواهد بود تا عملکرد بهینه خودرو تضمین شود. سنسور دمای هوای ورودی معمولاً در منیفولد ورودی قرار دارد و نوک آن بیرون است تا به تشخیص دما کمک شود. سنسور موردبحث اطلاعات را به ECU می‌فرستد تا تغییرات ضروری در تزریق سوخت به منظور حفظ توازن سوخت و هوا اعمال شود.
سنسور جریان هوا
از انواع سنسورهای خودرو می‌توان به سنسور جریان هوا اشاره کرد که میزان جریان هوای ورودی به پیشرانه را اندازه می‌گیرد. این سنسور دو متغیر مهم یعنی فشار و دما را بررسی می‌کند. دو نوع سنسور جریان هوا وجود دارد که هر دو در ساختار خود از سنسور دمای هوای ورودی نیز سود می‌برند. این قطعه مهم با همکاری سنسور اکسیژن راندمان بهتری خواهد داشت.
سنسور فشار منیفولد (مپ)
سنسور مپ در پیشرانه‌های درون‌سوز بکار رفته است و اطلاعات فشار مکش را تهیه می‌کند. این اطلاعات سپس به ECU فرستاده می‌شوند تا تراکم هوا محاسبه شود. این محاسبات تصویر صحیحی از سنسور جریان هوا را ایجاد می‌کنند. به‌طور خلاصه باید گفت سنسور فشار منیفولد عملکردی مشابه سنسور جریان هوا دارد و میزان جریان هوای ورودی را بررسی می‌کند. نتایج حاصل از این سنسور باعث توازن دقیق مخلوط سوخت و هوا خواهد شد.
سنسور اکسیژن
سنسور اکسیژن که البته تعدادش در خودروها می‌تواند بیشتر از یک باشد حدود ۵ دهه است که در صنایع گوناگون بکار می‌رود و توسط دکتر گانتر بومن اختراع شده است. این سنسور به تشخیص میزان اکسیژن مایع یا گازی کمک می‌کند. قطعه یاد شده در سیستم خروج گازهای آلاینده نصب می‌شود و میزان آن‌ها را بررسی می‌کند. از دهه ۸۰ میلادی استفاده از سنسور اکسیژن در خودروها همه‌گیر شد. اکثر خودروها حداقل یک دستگاه اندازه‌گیری و تشخیص اکسیژن را دارا هستند و در مدل‌های جدید حتی تا ۴ سنسور برای راندمان بالاتر نصب شده است.
سنسور ناک یا ضربه
ضربه یا ناک یکی از مشکلات مرسوم پیشرانه‌های درون‌سوز است. ضربات یا ناک‌های پیشرانه به خاطر احتراق ناقص سوخت و هوا رخ می‌دهند و زمانی که خودرو را روشن کنید چنین ضرباتی را حس خواهید کرد. به همین خاطر سنسورهایی در پیشرانه‌های درون‌سوز بکار رفته‌اند که لرزش‌های پیشرانه را تشخیص داده و اطلاعات خود را به کامپیوتر مرکزی می‌فرستند تا تغییراتی در احتراق مخلوط سوخت و هوا اعمال شود.
سنسور موقعیت میل‌لنگ
یکی دیگر از انواع سنسورهای خودرو سنسور میل‌لنگ است که در پیشرانه‌های درون‌سوز دیده می‌شود. این سنسور موقعیت و سرعت چرخش میل‌لنگ را زیر نظر دارد. ECU خودرو از اطلاعات این قطعه برای کنترل متغیرهای زیادی از جمله تزریق سوخت و زمان جرقه‌زنی استفاده می‌کند. سنسور میل‌لنگ با سنسور میل‌سوپاپ همکاری می‌کند.
سنسور موقعیت میل‌سوپاپ
سنسور موقعیت میل‌سوپاپ با همکاری سنسور میل‌لنگ موقعیت دقیق این قطعه را تعیین می‌کند و داده‌های هر دو سنسور به ECU فرستاده می‌شود تا با اتخاذ تدابیر مناسب عملکرد نرم پیشرانه تضمین شود. با هرگونه تغییر در موقعیت و سرعت چرخش میل‌لنگ، پیام‌ها به پردازنده مرکزی فرستاده می‌شود و در اکثر مواقع چراغ هشدار چک در پشت آمپرها روشن می‌شود. هرگونه ایراد در این سنسورها می‌تواند منجر به مشکلات عدیده‌ای شود.
سنسور دمای سوخت
بخش مهمی از حرکت خودرو به تزریق سوخت وابسته است و بنابراین این فرایند باید همواره در شرایط ایده آل باشد. سنسورهای گوناگونی در خودروهای درون‌سوز برای تنظیم فرایند تزریق سوخت بکار می‌روند و یکی از آن‌ها سنسور دمای سوخت است. همان‌طور که نام این قطعه نشان می‌دهد، وظیفه‌اش تشخیص دمای سوخت است و هدف از طراحی آن نیز بررسی تراکم سوخت خواهد بود چراکه سوخت با دمای بالا تراکم کمتری نسبت به سوخت سردتر دارد. تفاوت در تراکم سوخت می‌تواند تزریق آن را تحت تأثیر قرار دهد و این سنسور به تنظیم جذب سوخت و کنترل آلایندگی و مصرف در خودرو کمک می‌کند.
سنسور فشار باک سوخت
از انواع سنسورهای خودرو می‌توان سنسور فشار باک سوخت را نام برد که بخشی از قطعات باک است و آن را می‌توان در بالا یا کناره‌های باک پیدا کرد. سنسور فشار باک سوخت یکی از اجزای مهم سیستم کنترل آلایندگی بخارهای بنزین است و از راه یافتن بخارها به جو زمین جلوگیری می‌کند. هدف از نصب این سنسور تشخیص نشتی در باک است چراکه در صورت وجود نشتی تغییراتی در فشار درون باک رخ می‌دهد و با ارسال پیام‌ها به مغز خودرو علامت هشدار در پشت آمپرها روشن می‌شود.
سنسور ولتاژ
این سنسور سرعت موتور و به ویژه دور موتور در حالت درجا را بررسی می‌کند. وجود سنسور ولتاژ در افزایش یا کاهش سرعت دوران موتور مفید است.
سنسور نیتروژن اکسید Nox
سنسورهای نیتروژن اکسید در بحث کنترل آلایندگی محیط‌زیست اهمیت زیادی دارند و به شناسایی بسیاری از شکل‌های نیتروژن اکسید کمک می‌کنند. تحقیقات زیادی در زمینه توسعه این نوع قطعات صورت می‌گیرد تا از ورود مواد آلاینده به جو زمین جلوگیری شود. از جمله مضرات نیتروژن اکسید می‌توان به باران اسیدی و همچنین بیماری‌های دستگاه تنفسی اشاره کرد. سنسور Nox میزان نیتروژن اکسید تولیدی خودرو را اندازه می‌گیرد و اگر از حد معینی بیشتر باشد سیستم مدیریت مرکزی خودرو اقداماتی را جهت کاهش میزان گازهای خروجی انجام خواهد داد.
سنسور دمای اگزوز
سنسور دمای اگزوز در پیشرانه‌های بنزینی و دیزلی وجود دارد و البته عملکرد آن در این نوع پیشرانه‌ها متفاوت است. تکنولوژی سنسورهای اگزوز در زمینه کنترل آلایندگی‌ها پیشرفت‌های زیادی داشته است. سنسور موردبحث در پیشرانه‌های بنزینی دمای بخش‌هایی همچون توربوشارژر و کاتالیزور را اندازه می‌گیرد و در صورت تشخیص دمای غیرعادی پیامی را به ECU می‌فرستد تا با کاهش فشار اقدام به پایین آوردن دما کند. سنسور دمای اگزوز در پیشرانه‌های دیزلی دمای فیلتر ذرات دیزل را بررسی می‌کند.
سنسور فشار بوست
چنین سنسوری اکثراً در خودروهای توربو دیده می‌شود و اطلاعات مربوط به مخلوط هوا و سوخت را تهیه می‌کند. این اطلاعات برای تنظیم عملکرد پیشرانه ضروری هستند. سنسورهای فشار بوست همچنین میزان بوست در محفظه ورودی پیشرانه‌های سوپرشارژر یا توربوشارژر را نیز کنترل می‌کنند. با اندازه‌گیری فشار و تراکم هوا قبل از سوپاپ دریچه گاز و ارسال اطلاعات به ECU می‌توان به کارکرد نرم پیشرانه کمک کرد. ECU با دریافت چنین اطلاعاتی میزان سوخت موردنیاز برای احتراق بهتر را تعیین خواهد کرد.
سنسور دریچه گاز
قطعه یاد شده معمولاً روی دریچه گاز نصب می‌شود و میزان باز شدن پروانه یا سوپاپ دریچه گاز را بررسی می‌کند. موقعیت سوپاپ دریچه گاز میزان ورود هوا به منیفولد پیشرانه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. سنسور دریچه گازسرعت باز و بسته شدن سوپاپ را پایش می‌کند و همانند هر سنسور دیگری اطلاعات خود را به ECU می‌فرستد تا پردازنده اصلی نیز میزان تزریق سوخت را تنظیم کند.