Устройство датчиков современного автомобиля

Автомобили стали высокотехнологичными устройствами, где датчики играют ключевую роль в безопасности, комфорте и эффективности. Если до 1970 года автомобили имели всего три датчика, то сегодня их количество достигает десятков и даже сотен. В этой статье мы рассмотрим различные типы датчиков, их функции и важность в работе автомобиля, что поможет читателям понять, как эти технологии влияют на эксплуатацию и безопасность транспортных средств.

АБС

Эта система предотвращает полную блокировку колес при торможении. Ключевым элементом являются датчики, отслеживающие скорость вращения колес. Их можно разделить на пассивные и активные.

1. Пассивные датчики — это индуктивные устройства, состоящие из стального сердечника и катушки из эмалированного медного провода. Для работы на привод колеса устанавливается стальное зубчатое кольцо. Датчик фиксируется так, чтобы зубцы кольца проходили рядом с сердечником, вызывая индукцию электрических импульсов в катушке. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения колеса. Преимущества пассивных датчиков — простота конструкции, отсутствие необходимости в питании и низкая стоимость. Недостаток — низкая амплитуда импульсов при скоростях до 7 км/ч.

2. Активные датчики делятся на два типа: один основан на эффекте Холла, другой — на магниторезистивном эффекте, который изменяет электрическое сопротивление полупроводника под воздействием магнитного поля. Оба типа обеспечивают достаточную амплитуду импульсов при любых скоростях, но их конструкция сложнее, а стоимость выше, чем у пассивных датчиков. Кроме того, они требуют источник питания.

Современные автомобили оснащены множеством датчиков, которые играют ключевую роль в обеспечении безопасности и комфорта водителя и пассажиров. Эксперты отмечают, что эти устройства отвечают за сбор и анализ данных о состоянии автомобиля и окружающей среды. Например, датчики ABS контролируют скорость вращения колес, предотвращая их блокировку при торможении, а датчики парковки помогают водителям маневрировать в ограниченных пространствах.

Кроме того, системы контроля давления в шинах и датчики температуры двигателя обеспечивают своевременное предупреждение о возможных неисправностях. По мнению специалистов, интеграция датчиков с бортовыми компьютерами позволяет автомобилям не только реагировать на изменения в реальном времени, но и предсказывать потенциальные проблемы, что значительно увеличивает надежность и безопасность. В результате, современные автомобили становятся все более интеллектуальными, что открывает новые горизонты для развития автомобильной промышленности.

Датчики двигателя внутреннего сгорания в 3D. Основы.

Система смазки

Автомобильные датчики, контролирующие параметры работы этой системы, бывают трех видов:

1. Датчик уровня масла. Имеет, пожалуй, самое простое устройство. Это поплавок, вертикально движущийся в поддоне картера по направляющей и замыкающий контакты при достижении поверхностью масла минимально допустимого уровня. Добавление масла приводит к подъему уровня и размыканию контактов.
2. Датчик давления масла (ДД). Чаще всего он бывает электромеханический. Его устройство упругой диафрагмой делится на две части. Которая под действием давления масла деформируется и перемещает движок потенциометра. В результате чего изменяется сопротивление между клеммой выхода и массой. При падении давления масла диафрагма возвращается под действием пружины.
3. Датчик недостаточного (аварийного) давления. Состоит из такой же, как у ДД диафрагмы с пружиной, и контакта, нормально замкнутого на массу. К его клемме подключается один из контактов контрольной лампочки аварийного давления масла в комбинации приборов. На другой контакт этой лампочки при включении зажигания подается питание, поэтому она начинает светиться. После пуска двигателя диафрагма под действием давления масла размыкает контакт клеммы датчика с массой. При этом контрольная лампа гаснет. Снижение давления масла менее допустимого приводит к тому, что под действием пружины клемма замыкается на массу и лампа вновь загорается, сигнализируя о недостатке давления в системе.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о датчиках в современных автомобилях:

1. Многообразие датчиков: Современные автомобили могут иметь более 100 различных датчиков, которые отвечают за различные функции. Это включает в себя датчики температуры, давления, уровня топлива, скорости, угла поворота руля и многие другие. Эти датчики помогают автомобилю эффективно функционировать и обеспечивают безопасность.

2. Системы помощи водителю: Многие современные автомобили оснащены датчиками, которые используются в системах помощи водителю, таких как адаптивный круиз-контроль и системы предотвращения столкновений. Например, радарные и ультразвуковые датчики могут определять расстояние до других транспортных средств и препятствий, что позволяет автомобилю автоматически регулировать скорость или даже тормозить.

3. Интеграция с IoT: Современные автомобили становятся все более “умными” благодаря интеграции с Интернетом вещей (IoT). Датчики могут собирать данные о состоянии автомобиля и передавать их в облако для анализа. Это позволяет производителям автомобилей предсказывать возможные неисправности, улучшать обслуживание и даже адаптировать функции автомобиля под предпочтения водителя.

Виды автомобильных датчиков и принцип их работы

Охлаждение двигателя

Автомобиль с карбюраторным двигателем имеет два датчика температуры. Один активирует электрический вентилятор радиатора для поддержания оптимальной температуры, второй передает данные на индикатор. В автомобилях с электронным блоком управления (ЭБУ) также используются два датчика. Один отображает температуру охлаждающей жидкости на панели приборов, другой необходим для работы ЭБУ. Оба датчика — термисторы с отрицательным температурным коэффициентом, то есть их сопротивление уменьшается при понижении температуры.

Впускной тракт

Датчики впускного тракта:

1. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Предназначен для определения объема воздуха, поступающего в цилиндры. Это необходимо, чтобы рассчитать количества топлива для образования сбалансированной топливовоздушной смеси. В состав узла входят деве нити из платины, через которые пропускают электрический ток. Одна из них находится в потоке воздуха, поступающего в мотор. Другая, эталонная – в стороне от него. Токи, проходящие через них, сравниваются в ЭБУ. По разнице между ними определяют объем, поступающего в мотор воздуха. Иногда для большей точности учитывают температуру воздуха.
2. Датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе, называемый еще MAP-сенсором. Используется для определения объема воздуха, поступающего в цилиндры. Он может быть альтернативой ДМРВ для турбированных моторов. Устройство состоит из корпуса и керамической диафрагмы с напылением тензорезистивной пленки. Объем корпуса делится диафрагмой на 2 части. Одна из них герметична, а воздух из нее откачен. Другая соединяется трубкой с впускным коллектором, поэтому давление в ней равно давлению нагнетаемого в мотор воздуха. Под действием этого давления диафрагма деформируется, от этого меняется сопротивление пленки на ней. Это сопротивление и характеризует абсолютное давление воздуха в коллекторе.
3. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Выдает сигнал, пропорциональный углу открывания воздушной заслонки. Является, в сущности, переменным резистором. Его неподвижные контакты соединяются с массой и с опорным напряжением. А с подвижного, механически связанного с осью дроссельной заслонки, снимается выходное напряжение.

Датчик массового расхода воздуха: устройство, особенности

Выхлопная система

Кислородный сенсор — устройство, обеспечивающее оптимальное соотношение воздуха и топлива в камерах сгорания. Его работа основана на принципе гальванического элемента с твердым электролитом, где в качестве электролита используется керамика на основе диоксида циркония. Электроды представляют собой напыление платины на обеих сторонах керамической пластины. Сенсор начинает функционировать при нагреве до 300–400 °C.

Нагрев достигается горячими выхлопными газами или специальным элементом. Этот температурный режим необходим для проводимости керамического электролита. Наличие не сгоревшего топлива в выхлопных газах создает разность потенциалов на электродах. Хотя прибор часто называют датчиком кислорода, он больше похож на датчик не сгоревшего топлива. Выходной сигнал формируется при взаимодействии его поверхности с парами топлива, а не с кислородом.

Прочие датчики

Прочие датчики:

1. Датчик детонации. Предназначен, как можно догадаться, для обнаружения в двигателе процесса детонации. Для его работы используются пьезоэлектрические свойства кварца. Деформация пластины из этого материала вызывает возникновение на ее торцах разности потенциалов. ЭБУ в ответ на появление импульсов детонации уменьшает угол опережения зажигания.
2. Датчик положения коленвала (ДПКВ). Формирует импульс, соответствующий ВМТ поршней I и IV цилиндров. Без сигнала этого датчика невозможно точно определить моменты впрыска топлива и искрообразования. Время их появления измеряется величиной задержки относительно импульса этого датчика. Скорость вращения коленвала оценивается по частоте следования этих импульсов. Устройство чаще всего бывает магниторезистивным или датчиком Холла.
3. Датчик положения распредвала (ДПРВ). Служит для формирования импульсного сигнала такта сжатия в I цилиндре. Для уверенной работы при невысокой частоте вращения распредвала это устройство делают только на основе эффекта Холла. Остальные фазы газораспределения определяют с учетом этого импульса при помощи сигнала ДПКВ.

Система безопасности

Современные автомобили оснащены множеством датчиков, которые играют ключевую роль в обеспечении безопасности водителя и пассажиров. Эти устройства помогают предотвратить аварии, минимизировать последствия столкновений и обеспечивать общую безопасность на дороге.

Одним из основных компонентов системы безопасности является датчик удара. Он фиксирует резкие изменения скорости автомобиля, которые могут указывать на столкновение. При срабатывании датчика система активирует подушки безопасности, что значительно снижает риск травм у пассажиров. Современные автомобили могут иметь несколько таких датчиков, расположенных в различных частях кузова для более точного определения направления удара.

Другим важным элементом является датчик ABS (антиблокировочной системы тормозов). Этот датчик контролирует скорость вращения колес и предотвращает их блокировку при резком торможении. Он обеспечивает стабильность автомобиля и позволяет водителю сохранить контроль над машиной в критических ситуациях.

Системы контроля устойчивости (ESP) также используют датчики для мониторинга положения автомобиля на дороге. Эти датчики отслеживают угол поворота руля, скорость автомобиля и угол наклона кузова. При обнаружении потери сцепления с дорогой система автоматически регулирует тормоза на отдельных колесах, что помогает предотвратить занос и улучшает управляемость.

Датчики парковки, или ультразвуковые датчики, помогают водителям маневрировать в ограниченных пространствах. Они измеряют расстояние до препятствий и подают звуковые сигналы, предупреждая о близости объектов. Некоторые системы также могут визуализировать расстояние на экране автомобиля, что делает парковку более безопасной и удобной.

Современные автомобили также оснащены камерами заднего вида и датчиками слепых зон. Эти устройства помогают водителям видеть объекты, которые могут находиться вне их поля зрения. Камеры обеспечивают четкое изображение на дисплее автомобиля, а датчики слепых зон предупреждают о наличии других транспортных средств в опасной зоне.

Наконец, системы помощи при экстренном торможении (AEB) используют датчики для определения расстояния до впереди идущего автомобиля. Если система обнаруживает, что столкновение неизбежно, она автоматически активирует тормоза, что может предотвратить или смягчить последствия аварии.

Таким образом, датчики, входящие в состав системы безопасности современного автомобиля, играют решающую роль в предотвращении аварий и защите жизни людей. Их интеграция в автомобильные технологии продолжает развиваться, что делает транспортные средства более безопасными и надежными.

Вопрос-ответ

Сколько датчиков в современном автомобиле?

В современном автомобиле установлено более 70 датчиков, из которых от 15 до 30 находятся только в моторном отсеке.

Как современные автомобили используют сенсорные датчики?

Современные автомобили используют ёмкостные датчики, которые улучшают взаимодействие человека с машиной (HMI). Эти датчики мгновенно распознают различные события, информируя водителя о важных процессах в автомобиле и его действиях.

Что представляет собой система датчиков в автомобиле?

Автомобильные датчики играют важнейшую роль в бесперебойной работе современных автомобилей. Они передают информацию о многочисленных параметрах автомобиля в электронный блок управления (ЭБУ), обеспечивая максимальную безопасность, эффективность и производительность. Они преобразуют физические величины в электрические импульсы.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основные типы датчиков, используемых в современных автомобилях, такие как датчики температуры, давления, скорости и положения. Понимание их функций поможет вам лучше ориентироваться в работе автомобиля и выявлять возможные проблемы.

СОВЕТ №2

Регулярно проверяйте состояние датчиков вашего автомобиля. Многие из них могут выходить из строя из-за загрязнений или механических повреждений. Профилактическое обслуживание поможет избежать серьезных поломок и повысит безопасность на дороге.

СОВЕТ №3

Обратите внимание на ошибки, которые могут возникать в системе управления автомобилем. Современные автомобили часто оснащены бортовыми компьютерами, которые могут выдавать коды ошибок, указывающие на неисправности датчиков. Используйте диагностическое оборудование для своевременной проверки.

СОВЕТ №4

При выборе автомобиля учитывайте наличие современных датчиков и систем помощи водителю. Такие технологии могут значительно повысить комфорт и безопасность вождения, а также упростить управление автомобилем в сложных условиях.