Autoissa on monenlaisia antureita. Yleensä niiden avulla mitataan lämpötilaa, painetta, nopeutta tai jonkin laitteen asentoa. Eli niiden tehtävänä on muuttaa jokin fysikaalinen ilmiö sähköiseksi arvoksi moottorinohjausyksikölle. Esimerkiksi jäähdytysnesteen lämpötilaa mittaava anturi välittää tietoa ohjausyksikölle ja säätää moottorin seossuhdetta tarpeen vaatiessa. Anturit voidaan karkeasti jaotella kahteen ryhmään; vastus- ja jänniteantureihin.
 |
| Anturit välittävät tietoa vallitsevasta ympäristöstä ohjainlaitteelle. Nämä tiedot vaikuttavat toimilaitteiden toimintaan. Kuva: Ford e-learning. |
 |
| Jäähdytysnesteen lämpötila-anturi. Kuva: Autowiki |
 |
| Tieto antureilta välittyy ohjainlaitteen kautta toimintakäskyinä toimilaitteille. Kuva: Ford e-learning. |
Vastusanturit ovat niitä, joihin syötetään sähkövirtaa ja näin ollen voidaan mitata vastuksen muutosta. Jänniteanturit tuottavat itse jännitteen ja tätä jännitteen vaihtelua voidaan mitata. Vastusantureiden kunto voidaan tarkistaa yleismittarilla. Irrallinen anturi voidaan tarkistaa vastusmittauksella ja kytketty mittari jännitemittauksella. Jännitettä tuottavat anturit voidaan tarkistaa yleismittarilla jännitemittauksen avulla sekä irroitettuna että kytkettynä. Anturien jännitealue on 0-5V.
Vastusantureita ovat mm. lämpötunnistimet, potentiometrit ja eräänlaiset on/off-katkaisijat. Jänniteantureita ovat mm. lambda-anturit (zirkonium tai titaniumoksidi), asentotunnistimet ja jännitetunnistimet.
1. Kylmäkäynnistys
Kylmäkäynnistyksen yhteydessä tarvittavia antureita, jotka mittaavat lämpötilaa ja kampiakselin asentoa.
Kampiakselinasentotunnistin on induktiivinen anturi. Anturi ilmaisee, missä asennossa kampiakseli on ja sytytys voidaan suorittaa oikeassa kohtaa. Kun hammastetun pyörän hampaat ohittavat anturin pään välittävät jännitesignaalin aina ohittaessaan anturin pään. Mitä nopeammin pyörä pyörii, sitä vinhemmin hampaat ohittelevat anturia ja signaali muuttuu vauhdin lisääntyessä/vähentyessä. Tämä tuottaa siis vaihtosähköä ja toimintaperiaatetta kutsutaan induktiiviseksi. Anturin välittämä data siirtyy moottorinohjausyksikölle. Anturin sisällä on kestomagneetti ja anturin magneettivuota ohjataan nimenomaan edellä kuvatun kaltaisesti esimerkiksi hammaspyörän hammasten mukaisesti.
Induktiivisen anturin lisäksi on HALL-anturi, joka myös on eräänlainen asentotunnistin ja sitä käytetään usein nokka- ja kampiakselin asentotunnistimena. Hall-anturin tunnistaa ainakin siitä, että siinä on aina kolme johtoa. Mittauksessa saadaan millivoltteja, joten sen lukemia vahvistetaan transistorilla. Siitä voidaan mitata käyttöjännitepulssi samoin kuin induktiivisesta anturista. Hall-anturin sisällä on puolijohdekide, jonka läpi johdetaan virtaa. Kiteen lähelle tuodaan magneettivuo, joka saa kiteen elektrodit liikkumaan kiteen toiseen reunaan ja näin reunojen välille syntyy jännite-ero. Erona induktiiviseen anturiin on se, että hall-anturi pystyy havaitsemaan myös paikallaan olevia magneettikenttiä eikä siis magneetin nopeudella ole merkitystä.
 |
| Hall-anturin toimintaperiaate. Kuva: kompo2010 |
Resistiivisten antureiden vastusarvo muuttuu ulkoisen suureen mukaan, kuten esimerkiksi lämpötilan. Seuraavat, NTC- ja PTC-vastukset ovat resistiivisiä antureita. Niistä käytetään myös nimitystä termistori. Resistiivisiä antureita voidaan hyvin tehokkaasti käyttää monissa paikoissa auton erilaisten tilojen tunnistamisessa, joten sitä hyödynnetään myös kaasuläpän potentiometrissä (kohta 2.), ilmamäärän ja -massan mittaamisessa (kohta 2.), mutta myös paineen mittaamisessa (kohta 4.).
NTC-termistori on yhdenlainen lämpötilan tunnistin. NTC tulee sanoista negative temperature coefficient. Tämän anturin vastuksen lämpötilakerroin on negatiivinen, joten kun lämpötila kasvaa sen resistanssi pienenee.
Tässä yhteydessä NTC-anturi on yleisesti käytetty, mutta lähinnä lisätietona, ettävastakohta edelliselle on PTC-termistori, eli positive temperature coefficient. Sen vastuksen lämpötilakerroin on positiivinen ja lämpötilan kasvaessa sen vastuskin kasvaa.
2. Lämmityskäyttö
Lämmityskäyttö eli joutokäynnin tasaus vaatii toiminnan ohjaukseen kaasuläpän asentotunnistinta, pyörintänopeuden tunnistusta, ilmamäärän tunnistusta ja moottorin lämpötilantunnistusta.
Potentiometri on portaattomasti säädettävissä oleva säätövastus. Helposti tunnistettavissa oleva potentiometri löytyy myös mm. useimmista äänenvoimakkuudensäätövääntimistä. Autossa sen sijaan tässä kohtaa mm. kaasuläpän asentotunnistus voidaan hoitaa potentiometrin avulla.
Ilmamäärän tunnistus voidaan suorittaa mekaanisesti VAF-mittarin avulla. Yleisimpiä nykyään lienevät kuitenkin MAF ja MAP -mittarit.
Ilmamäärämittari mittaa imusarjassa kulkevan virtauksen määrää ja tunnistaa ilman lämpötilan. Ilman määrän mittaamista tarvitaan moottorin kuormituksen laskemiseen ja tilannekohtaisen polttoaineen määrän laskemiseen. Vanhemmissa järjestelmissä ilmamäärämittari yhdessä imuilman lämpötila- ja ilmanpaineantureiden kanssa laskee ilmamassan.
Kuumalanka tai -kalvotoiminen ilmamassamittari mittaa imuputkistossa kulkevan ilmamassan. Arvon perusteella lasketaan tarvittava polttoainemäärä ja moottorin kuormitus. Mittaus on siinä mielessä erittäin olennainen, koska sen perusteella annostellaan polttoainetta ja säädetään sytytyksen ajoitus.
 |
| MAF-anturi, jossa toimintaperiaatteena on kuumalanka. Kuva: autowiki |
Pyörintänopeuden tunnistus voidaan tehdä induktiivisen anturin avulla, eli kampiakselin asentotunnistimen kautta. Moottorin lämpötilaa voidaan tunnistaa jälleen NTC-anturin avulla.
3. Kiihdytys
Kiihdyttäessä moottoria ohjataan kaasupolkimen asentotunnistimen, kaasuläpän asentotunnistimen, nakutustunnistimen, kulmanopeuden ja lambda-anturien kanssa.
Nakutustunnistin on kiinnitetty moottorin kylkeen reagoimaan moottorissa tapahtuvan huonosti ajoitetun palamisen aiheuttamiin värinöihin. Nakutustunnistimen antaessa signaalia ohjainlaitteelle, sytytysennakkoa voidaan säätää myöhäisemmälle ja ahtopaineitta pienentää.
 |
| Nakutustunnistin. Kuva: www.motonet.fi |
Lambda-anturi on toiminnassa useimmiten auton käydessä, mutta käynnistäessä, kovassa kiihdytyksessä ja moottorin ollessa kylmä anturi ei ole päällä. Näissä tilanteissa seoksen on oltava rikkaampaa kuin tavallisesti.
Lambda-anturi mittaa palamattoman hapen määrää pakokaasun seassa. Tästä voidaan päätellä palamisen tehokkuus. Anturi sijaitsee pakoputkessa ennen katalysaattoria ja sen signaali, välittyessään ohjainlaitteelle, vaikuttaa polttoaineseoksen muodostamiseen joko rikkaammalle tai laihemmalle.
Ilma-polttoaineseoksen ideaalinen suhde on noin 14.6:1, jolloin lambda-arvon sanotaan olevan 1 (stökiömetrinen seos). Moottoriin imetyn ilman määrä siis vastaa tällöin palamiseen tarvittavan ilman määrää. Jos arvo on alle 1, eli happea on vähän, seos on rikasta. Mikäli arvo on yli 1, ilmaa on paljon, joten seos on laihaa. Lisää tietoa NGK:n sivuilta.
 |
| Lambda-anturi. Kuva: Autowiki |
4. Täyskuorma-ajo
Kaasupolkimen asennon tunnistus on toteutettu edellä mainitun induktiivisella menetelmällä, jonka signaali lähetetään mm. kaasuläpän säätimelle. Anturin jännite riippuu polkimen käyttötavasta.
Imusarjan alipainetta tunnistetaan ...
Kaasuläpän asennon tunnistaminen potentiometrillä käsiteltiin kohdassa 2.
5. Moottorijarrutus
Kaasuläpän asento
Pyörintänopeusanturi
6. Osakuorma-ajo
Kaasuläpän asento
Imusarjan alipaine
7. Ajo ohuessa ilmanalassa
Imusarjan alipaine
Ulkoilmanpaineen anturi
Jekku
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti