Moottorinohjausjärjestelmä teoriaa part3 (anturit ja toimilaitteet)

Tämä merkintä käsittelee eri käyttöolosuhteissa tarvittavia antureita ja toimilaitteita.

Kylmäkäynnistys/rikastus

Induktiivinen anturi

• Käytetään mm. moottorin pyörintänopeuden tunnistukseen ja kampiakselin asennon tunnistukseen.

 (moottorin ohjainlaitteen tulee olla jatkuvasti selvillä kampiakselin asennosta,   jotta sytytys saadaan tapahtumaan juuri oikealla hetkellä)

• Toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon.
• Tuottaa vaihtosähköä.

* Muutoksia mittaamalla saadaan tietoa 

esim. akselin asemasta tai pyörimisnopeudesta.

• Induktiivisia antureita käytetään myös ABS-, ESP- ja ASR-järjestelmissä. (renkaiden pyörintänopeuksien mittaamiseen)

• Induktiivisten antureiden ongelmana on se, että sen kestomagneettiin tarttuu helposti metallinpalasia tai metallijauhoa, jotka häiritsevät sen signaalia

Hall-anturi

Hall-anturin toimintaperiaate. Anturielementti on kuvassa näkyvä puolijohdelevy. Oikeassa reunassa on esitetty elektroniin vaikuttava magneettinen voima ns. oikean käden säännön perusteella.

• Hall-anturi on nimetty Edwin H. Hall:in mukaan.
• Hall-anturi sijaitsee yleensä virranjakajan sisällä, ja sen tehtävä on kertoa ohjausyksikölle, milloin antaa kipinä.
• Hall-anturia käytetään samaan tarkoitukseen kuin induktiivisiakin antureita, eli aseman ja pyörintänopeuden mittaamiseen. ESP-järjestelmissä Hall-anturia käytetään esim. ajoneuvon liikettä mittaavana kiihdytysanturina.
• Hall-anturin toimintaa voidaan testata yleismittarilla tai oskilloskoopilla.

Lämpötunnistus/resistiviset anturit

• Resistiivisten antureiden vastusarvo muuttuu jonkin ulkoisen suureen, kuten lämpötilan mukaan.
• Tutuimpia resistiivisiä antureita ovat erilaiset lämpömittarit, kuten jäähdytysnesteen, imuilman ja öljynlämpömittarit.
• Näiden antureiden vastusarvo voi lämpötilan nuosun myötä joko kasvaa tai pienentyä. (PTC- ja NTC-vastukset)

• On syytä huomata, että kaikki resistiiviset anturit eivät aina mittaa lämpötilaa. 

• Resistiiviset anturit voidaan testata mittaamalla niiden vastusarvo eri toimintatiloissa.

Lämmityskäyttö/joutokäynnin tasaus

(Lämpötunnistin löytyy jo ylemmästä kohdasta.)

Kaasuläpän asentotunnistin

• Kaasuläppä on toimilaite, joka sijaitsee yleensä moottorin imuputkistossa. Kaasutinmoottoreissa läppä on yleensä rakennettu itse kaasuttimeen, mutta ruiskutusmoottoreissa käytetään yleensä erillistä kaasuläppäkoteloa, jonka läpi ilma virtaa moottoriin.
• Kaasuläpän asento tunnistetaan usein eräänlaisella potentiometrillä.

* Potentiometrin keskeinen ominaisuus on

portaaton säädettävyys.

* Yleisessä potentiometrimallissa on hevosenkengän
 muotoinen vastuspinta tai vastuslangasta tehty käämi, 
jonka kumpaankin päähän on kytketty liitosnasta.

Kaasuläppä

Askelmoottori

• Askelmoottori on eräs sähkömoottorin tyyppi, jossa pyöriminen voidaan toteuttaa askelittain, parhaimmillaan jopa puoli astetta kerrallaan ilman takaisinkytkentää akselin asennosta.
• Askelmoottorin ohjaukseen tarvitaan erillinen ohjauspiiri.
• Askelmoottoria käytetään tarkkaa paikoitusta tarvittavissa kohteissa.

Solenoidi

• Solenoidi on sähkömagneetti, joka yksinkertaisimmassa muodossaan koostuu käämistä ja rauta sydämestä.
• Solenoidin magneettikentän voimakkuuteen vaikuttaa kelaan johdettu virta, kelan kierrosten määrä, ja sen ytimen permeabiliteetti.
• Solenoidia voidaan pitää sähkömekaanisena laitteena, joka muuntaa sähkövirran mekaaniseksi liikkeeksi sähkömagnetismin avulla.

Kiihdytys/rikastus/max.teho

Kaasupolkimen asentotunnistin

• Kaasupolkimen asennon tunnistamiseen on kaksi vaihoehtoa:

1. Mekaaninen: Kaasuläppää ja kaasuvaijeria               

hyväksikäyttäen         

(ei enään käytössä uusissa autoissa)

2. Sähköinen: Ohjausyksikkö tunnistaa kaasupolkimen

asennon sähköisesti         

(uusissa autoissa)

Nakutustunnistin

• Nykyaikaisissa sytytysjärjestelmissä on tärkeää tunnistaa nakuttaen tapahtuva palaminen. 
• Nakutustunnistin muuttaa moottorin värähtelyn sähköiseksi signaaliksi.

*Tästä signaalista ohjainlaite saa tiedon                    

nakuttavasta palamisesta ja korjaa tarvittaessa

säätöarvoja sen sen mukaan.                                         

• Nakutusanturin sijainti on valittu niin, että se tunnistaa jokaisen sylinterin nakutuksen. (yleensä ruuveilla sylinterilohkossa)
• Nakuttavasta palamisesta syntyvän värähtelyn taajuus poikkeaa kaikista muista moottorin käydessä syntyvistä värähtelyistä.

Lambda-anturi

• Mittaa palamistapahtuman tehokkuutta pakokaasujen jäännöshappipitoisuudesta ja säätää polttoaineseosta tarvittaessa joko rikkaammalle tai laihemmalle, jotta palamine olisi mahdollisimman tehoksta.

* Ei ole toiminnassa täyskaasulla,

käynnistäessä eikä kylmällä moottorilla,

 koska tällöin seoksen pitää olla tavallista rikkaampaa.

• Sijaitsee pakoputkessa ennen katalysaattoria. (OBD-järjestelmissä myös katalysaattorin jälkeen.)
• Pakokaasuihin jää palamistapahtumassa jonkin verran happea. Tämän niin kutsutun jäännöshapen määrä riippuu moottorin seossuhteesta. 

* Jäännöshapen määrästä käytetään termiä ilmakerroin.

• Kun ilman-polttoaineseoksen suhde on 14,7:1, sanotaan, että labda=1 (stökiömetrinenseos).

* Ilman määrä vastaa palamiseen     

teoriassa tarvittavaa ilmamäärää.

• Lambda-antureita on kahdenlaisia : Zirkoniumoksidiantureita ja titaniumoksidiantureita.

* Zirkoniumoksidianturi kehittää itse jännitteen.

* Titaniumoksidianturi vaatii erillisen jännitteen syötön

Zirkoniumoksidianturi:

• Zirkoniumoksidianturissa on zirkoniumoksidielementti, joka on suorassa kosketuksessa pakokaasujen kanssa. (Sisäpuoli puolestaan on yhteydessä ulkoilmaan.) 
• Peitetty huokoisella platinakerroksella, joka toimii elektrodina.
• Zirkoniumoksidielementti alkaa johtaa sähköä n. 300 asteessa, joka on samalla anturin toimintalämpötila.
• Kun happipitoisuus on erilainen elementin elementin eri puolilla, sen päiden välille syntyy jännite, jota kutsutaan lambdajännitteeksi. 

Titaniumoksidianturi: 

• Titaniumoksidianturi ei saa aikaan jännitettä, vaan titaniumoksidianturi perustuu resistanssin muutoksiin. Kun pakokaasujen jäännöshapen pitoisuus muuttuu, muuttuu myös anturin resistanssi. 
• Titaniumoksidianturi ei tarvitse toimiakseen vertailuilmaa, joten siitä voidaan tehdä pienenmpi kuin zirkoniumoksidianturista.
• Titaniumoksidiantureiden toimintanopeus on zirkoniumoksidiantureita parempi, mutta ne ovat myös kalliimpia. 

Lambda-anturin testaus: 

• Lambda-anturin toiminta voidaan testata oskilloskoopilla tai auton omalla itsediagnoosijärjestelmällä. Lambda-anturin toiminta hidastuu sen vanhentuessa, joten huonokuntoinen anturi voidaan tunnistaa signaalin muuttumisnopeudesta.

Täyskuorma-ajo/max.teho

(Täyskuorma-ajossa käytetään edellisessä kohdassa mainittuja kaasupolkimen asentotunnistimia ja kaasuläpän asentotunnistinta)

Moottorijarrutus

(Moottorijarrutuksessakin käytettävät tunnistimet löytyvät jo ylemmistä kohdista : kaasuläpän asentotunnistin ja pyörintänopeuden tunnistin)

Osakuorma-ajo

(Jälleen kerran jo tutuksi tullut kaasuläpän asentotunnistus)

Ajo vuoristossa

• Vuoristossa ajaessa ilma on ohuempaa, joten ulkoilman ja imusarjan paineita on tarkkailtava, ettei paine ero aiheuta liiallista ilman kiskomista koneeseen.