Czujniki

Funkcja

Czujniki są ważnymi elementami pojazdu i stanowią podstawę działania wielu aktywnych i pasywnych systemów bezpieczeństwa.

Czujniki są, że tak powiem, narządami zmysłów pojazdu. Stanowią one istotny element elektronicznych układów regulacyjnych i mają za zadanie rejestrować wielkości fizyczne lub chemiczne oraz przekształcać je w sygnały elektryczne.

Czujniki z układu elektronicznego nadwozia

Do elektroniki nadwozia należą następujące czujniki: 

• Prędkość obrotowa koła
  Prędkość obrotowa koła służy systemom bezpieczeństwa jazdy, takim jak ABS i ASR, jako wartość prędkości obrotowej, a systemom GPS do obliczania pokonanych odległości. W przypadku usterki czujnika prędkości obrotowej koła wymienione systemy przestają działać. Konsekwencją tego jest znaczne pogorszenie bezpieczeństwa pojazdu. 
• Prędkość, skrzynia biegów
  Czujnik skrzyni biegów rejestruje prędkość obrotową skrzyni biegów. Sygnał prędkości obrotowej służy sterownikowi do precyzyjnej regulacji ciśnienia przełączania podczas zmian biegów. Ponadto służy sterownikowi do podjęcia decyzji, który bieg należy włączyć w danym momencie. 
• Prędkość, droga przebyta
  Czujniki drogi przebytanej służą do rejestrowania prędkości jazdy. Są one montowane na skrzyni biegów lub na tylnej osi. Zarejestrowane wartości są potrzebne do wyświetlania prędkości, działania tempomatu oraz regulacji poślizgu przemiennika momentu obrotowego. 
• Poziom oleju silnikowego/poziom płynu chłodzącego
  Ze względu na bezpieczeństwo eksploatacji oraz w celu zwiększenia komfortu jazdy poziomy takich płynów, jak olej silnikowy, płyn chłodzący i płyn do spryskiwaczy, są monitorowane za pomocą czujników poziomu. Czujniki te wysyłają sygnał do modułu sterującego silnika, który włącza lampkę kontrolną.
• Zużycie okładzin hamulcowych
  Czujniki zużycia hamulców znajdują się na okładzinach hamulcowych i podlegają takiemu samemu zużyciu. Po osiągnięciu granicy zużycia kierowca otrzymuje odpowiedni sygnał ostrzegawczy.

Czujniki do sterowania silnikiem

Do sterowania silnikiem służą następujące czujniki:

• Czujnik impulsów wału
  korbowego. Czujnik ten służy do pomiaru prędkości obrotowej silnika oraz położenia wału korbowego. Na podstawie tych wartości moduł sterujący oblicza impuls wtrysku i zapłonu.
• Czujnik
  wałka rozrządu Czujnik wałka rozrządu znajduje się na głowicy cylindrów i wykrywa impulsy z pierścienia zębatego na wałku rozrządu. Informacja ta jest potrzebna na przykład do określenia momentu rozpoczęcia wtrysku, do wygenerowania sygnału sterującego zaworem elektromagnetycznym w układzie wtrysku typu „pompa-dysza” oraz do regulacji stuku w poszczególnych cylindrach.
• Przepływomierz
  powietrza Przepływomierz powietrza jest zamontowany pomiędzy obudową filtra powietrza a kolektorem dolotowym. Mierzy on masę powietrza zasysanego przez silnik. Wielkość ta stanowi podstawę do obliczenia ilości paliwa, która musi zostać dostarczona do silnika.
• Temperatura powietrza wlotowego/temperatura zewnętrzna/temperatura
  w kabinie Czujniki temperatury powietrza rejestrują temperaturę powietrza otoczenia. Zmierzone wartości służą do sterowania różnymi układami, na przykład klimatyzacją, lub jako wartość korekcyjna dla układu wtryskowego. Miejsce montażu zależy od temperatury powietrza, która ma być mierzona. Na przykład czujnik temperatury powietrza wlotowego znajduje się w kanale powietrza wlotowego.
• Temperatura
  płynu chłodzącego Czujnik temperatury płynu chłodzącego jest wkręcany do układu chłodzenia. Końcówka pomiarowa zanurza się w płynie chłodzącym i rejestruje jego temperaturę. Wartość ta służy modułowi sterującemu do dostosowania ilości wtryskiwanego paliwa do temperatury silnika.
• Położenie
  przepustnicy Czujniki położenia przepustnicy są zamocowane na osi przepustnicy. Monitorują one kąt otwarcia przepustnicy. Na podstawie tych wartości układ elektryczny silnika oblicza ilość paliwa, która jest wtryskiwana w zależności od innych czynników.
• Czujniki
  stuku Stuk jest niekontrolowaną formą spalania w silniku benzynowym. Ponieważ stuk może w dłuższej perspektywie prowadzić do uszkodzeń silnika, należy go monitorować i regulować. Moduł sterujący silnika analizuje sygnały napięciowe otrzymywane z czujnika spalania stukowego i reguluje moment zapłonu w zakresie nieco poniżej tzw. granicy spalania stukowego. Czujniki spalania stukowego są stale monitorowane przez moduł sterujący.
• Ciśnienie
  w kolektorze dolotowym Czujnik ciśnienia w kolektorze dolotowym mierzy podciśnienie w kolektorze dolotowym za przepustnicą i przekazuje tę wartość w postaci sygnału elektrycznego do modułu sterującego silnika. Na podstawie tej wartości oraz wartości z czujnika temperatury powietrza obliczana jest masa zasysanego powietrza.
• Sonda
  lambda Sonda lambda mierzy zawartość tlenu resztkowego w spalinach, aby zawsze zapewnić optymalną mieszankę do spalania. W zależności od typu sondy, element chemiczny (dwutlenek tytanu/dwutlenek cyrkonu) oraz zawartość resztkowego tlenu w spalinach wpływają na napięcie, które służy jako wielkość pomiarowa dla modułu sterującego.

Rodzaje czujników

W ostatnich latach różnorodność czujników gwałtownie wzrosła. Zwłaszcza w dziedzinie elektroniki bezpieczeństwa i komfortu pojawiło się wiele nowych typów czujników. Zasadniczo czujniki można podzielić na następujące kategorie:

Czujniki położenia

Czujniki położenia nazywane są również czujnikami przemieszczenia lub kątowymi. Ich zadaniem jest między innymi rejestrowanie:

• położenie przepustnicy
• Położenie pedału gazu lub hamulca
• Położenie przesuwu i kątowe w pompach wtryskowych silników wysokoprężnych
• Poziom paliwa w zbiorniku
• Kąt skrętu kierownicy
• Kąt nachylenia

Do czujników położenia zaliczają się również czujniki ultradźwiękowe i radarowe. Określają one odległości od przeszkód dla nowoczesnych systemów wspomagania kierowcy.

Czujniki obrotów i prędkości

Czujniki te rejestrują następujące parametry:

• prędkość obrotową wału korbowego
• Prędkości obrotowe wału rozrządu
• Prędkość obrotowa pompy wtryskowej oleju napędowego
• Prędkości obrotowe kół

Do tej kategorii należą również czujniki prędkości obrotowej. Rejestrują one ruch obrotowy pojazdu wokół własnej osi pionowej i są niezbędne do działania systemu ESP. ESP to elektroniczny program stabilizacji, który celowo hamuje koła, aby zapobiec utracie przyczepności pojazdu.

Czujniki przyspieszenia

Czujniki te rejestrują przyspieszenie karoserii i znajdują zastosowanie w następujących systemach:

• Pasywne systemy bezpieczeństwa (poduszki powietrzne, napinacze pasów, pałąki zabezpieczające)
• Systemy dynamiki jazdy (ABS, ESP)
• Regulacja zawieszenia

Czujniki ciśnienia

Czujniki ciśnienia są stosowane między innymi do pomiaru następujących ciśnień:

• Ciśnienie w układzie dolotowym lub ciśnienie doładowania
• Ciśnienie paliwa
• Ciśnienie hamowania  
• Ciśnienie w oponach
• Ciśnienie w układzie hydraulicznym (w układzie ABS i wspomaganiu kierownicy)
• Ciśnienie czynnika chłodniczego
• Ciśnienie modulacyjne (automatyczna skrzynia biegów)

Czujniki temperatury

Czujniki temperatury służą między innymi do pomiaru następujących temperatur:

• Temperatura powietrza wlotowego lub powietrza doładowującego
• Temperatura otoczenia i temperatura wewnątrz pojazdu
• Temperatura parownika (klimatyzacja)
• Temperatura płynu chłodzącego
• Temperatura oleju silnikowego
• Temperatura paliwa
• Temperatura powietrza w oponach

Czujniki mocy i momentu obrotowego

Czujniki te służą do pomiaru następujących sił:

• siła nacisku na pedał
• Siła napędowa
• Moment hamowania i skrętu
• Masa pasażerów pojazdu (w przypadku adaptacyjnych systemów bezpieczeństwa)

Przepływomierz

Przepływomierz służy do pomiaru ilości przepływającego paliwa oraz ilości powietrza zasysanego przez silnik.

Czujniki gazowe

Czujniki gazowe rejestrują skład spalin (sonda lambda, czujnik NOx) lub wykrywają substancje szkodliwe w doprowadzanym świeżym powietrzu.

Bezpieczeństwo

Informacje z czujników stanowią podstawę działania wielu aktywnych i pasywnych systemów bezpieczeństwa. Dzięki znacznym postępom w rozwoju nowych czujników systemy bezpieczeństwa i wspomagania kierowcy stały się w ostatnich latach coraz bardziej wydajne. Czujniki odgrywają zatem kluczową rolę w zapewnieniu większego bezpieczeństwa na naszych drogach. 

Ochrona środowiska

Czujniki dostarczają podstawowych informacji niezbędnych do czystego i efektywnego spalania paliwa w silniku. Dzięki temu można częściowo znacznie obniżyć wartości emisji surowych oraz zużycie paliwa. Umożliwiają one niezawodne działanie wysoce skutecznych układów oczyszczania spalin, takich jak na przykład trójdrożny katalizator, filtr cząstek stałych silnika wysokoprężnego czy katalizator Denox.