ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ

ΤΜΗΜΑ : ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΤΙΤΛΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ

ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΤΗΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ

ΠΕΙΡΑΙΑΣ, ΟΚΤΩΒΡΗΣ 2007

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ........................................................................................................................3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1...................................................................................................................6ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΞΑΓΟΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ......................61.1 Τα μέρη του αισθητηρίου.......................................................................................71.2. Φαινόμενο Seebeck................................................................................................81.3 Μπλόκ διάγραμμα λειτουργίας............................................................................111.4 Καλώδια σύνδεσης θερμοηλεκτρικού ζεύγους....................................................121.5 Εφαρμογές του αισθητηρίου εξαγόμενων καυσαερίων........................................131.6 Τεχνικές δοκιμών καλής λειτουργίας....................................................................141.7 Κατασκευαστές/προμηθευτές αισθητηρίων........................................................15

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.................................................................................................................16ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΨΥΚΤΙΚΟΥ ΥΓΡΟΥ (ECT)....................162.1 Εισαγωγή...............................................................................................................162.2. Οι πρώτες τεχνολογίες αισθητηρίων....................................................................172.3 Θερμική αντίσταση (thermistor) - περιγραφή λειτουργίας...................................182.3.1 Εξίσωση Steinhart-Hart......................................................................................202.3.2 Εξίσωση παραμέτρου Β.....................................................................................212.4. Περιγραφή λειτουργίας του αισθητηρίου ECT....................................................232.5. Μετατροπέας ADC της θερμικής αντίστασης......................................................242.5.1 Περιγραφή λειτουργίας του κυκλώματος μετατροπής.......................................252.6 Έλεγχος καλής λειτουργίας...................................................................................262.7 Κατασκευαστές/Προμηθευτές...............................................................................28

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3.................................................................................................................30ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΤΗΣ ΑΠΟΛΥΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΕΡΑ...........................................................................................................................303.1 Εισαγωγή...............................................................................................................303.2 Περιγραφή λειτουργίας αισθητηρίου MAP...........................................................313.3 Παράδειγμα λειτουργίας αισθητήρα MAP...........................................................323.4 Σύγκριση κενού....................................................................................................323.4 Βαρόμετρο και υπολογισμοί κενού βασισμένοι στο αισθητήριο MAP...............333.5 Περιγραφή λειτουργίας αισθητηρίου MAP..........................................................343.6 Έλεγχος καλής λειτουργίας...................................................................................353.7 Προμηθευτές/Κατασκευαστές..............................................................................39

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.................................................................................................................41ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΣΗΣ ΕΚΚΕΝΤΡΟΦΟΡΟΥ ΑΞΟΝΑ............................................414.1 Εισαγωγή...............................................................................................................414.2 Τύποι αισθητηρίου θέσης εκκεντροφόρου άξονα (CMP).....................................424.2.1 Αισθητήρια επαγωγικού τύπου (inductive).......................................................424.2.2 Αισθητήρια τύπου Hall Effect...........................................................................444.3 Το φαινόμενο Hall effect.......................................................................................454.4 Έλεγχος καλής λειτουργίας...................................................................................494.4.1 Ανοικτό κύκλωμα...............................................................................................494.4.2.Βραχυκύκλωμα...................................................................................................504.4.3.Έλεγχος συνέχειας..............................................................................................50

1

4.4.4. Έλεγχος αντίστασης (έλεγχος βραχυκυκλώματος)...........................................514.5 Κατάσκευαστές/ Προμηθευτές..............................................................................52

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5.................................................................................................................53ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΟΞΥΓΟΝΟΥ......................................................................................535.1 Τύποι αισθητηρίων οξυγόνου, ανάλυση λειτουργίας και μπλοκ διάγραμμα.......545.1.1 Αισθητήριο ευρείας ζώνης (wideband zirconia sensor).....................................545.1.2 Αισθητήριο οξυγόνου τύπου ζιρκονίου( zirconia sensor)..................................565.1.3 Αισθητήρια οξυγόνου τύπου τιτανίου (titanium sensor)...................................575.2 Θέση του αισθητηρίου οξυγόνου στις μηχανές εσωτερικής καύσης...................585.3 Εφαρμογές αισθητηρίου οξυγόνου.......................................................................595.3.1 Εφαρμογές στην κατάδυση................................................................................595.3.2 Επιστημονικές εφαρμογές.................................................................................605.4. Δοκιμές καλής λειτουργίας.................................................................................615.5 Κατασκευαστές/ Προμηθευτές..............................................................................65

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ.................................................................................67

2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα σημερινά αυτοκίνητα περιέχουν έναν μεγάλο αριθμό αισθητηρίων τα οποία

τροφοδοτούν την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου(ECU) με δεδομένα έτσι ώστε να

επιτυγχάνεται η βέλτιστη απόδοση του κινητήρα, η οικονομία, η ασφάλεια και η άνεση.

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία ασχολούμαστε με πέντε συγκεκριμένα αισθητήρια τα

οποία όλοι σχετίζονται με την μηχανή εσωτερική καύσης. Η μέτρηση της απόλυτης

πίεσης στην πολλαπλή εισαγωγή ήταν μία από τις πρώτες και σημαντικότερες

εφαρμογές των αισθητηρίων στην αυτοκινητοβιομηχανία. Πολλά άλλα αισθητήρια,

μερικά από τα οποία αναλύουμε σε αυτήν την εργασία χρησιμοποιήθηκαν για να

ενισχύσουν την απόδοση και την οικονομία των μηχανών εσωτερική καύσης. Τα

τελευταία είκοσι χρόνια η ξέφρενη ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών επηρέασε και τις

αυτοκινητοβιομηχανίες, έτσι, και ενώ η εξέλιξη της τεχνολογίας των αυτοκινήτων ήταν

σχετικά αργή, ήρθαν οι νέες τεχνολογίες να φέρουν μια εξέλιξη στον χώρο της

αυτοκινητοβιομηχανίας, η οποία αυξάνει με γοργούς ρυθμούς. Η τάση σήμερα τείνει

προς ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο αυτοκίνητο και σε αυτήν την εξέλιξη τα αισθητήρια

διαδραματίζουν πρωτεύοντα ρόλο. Τα παραδοσιακά αισθητήρια έχουν συμπληρωθεί

από την προσθήκη των νέων αισθητηρίων για τις νέες εφαρμογές, πχ, τα συστήματα

ελέγχου πίεσης ελαστικών. Η μελλοντική ανάπτυξη των ενεργών και παθητικών

συστημάτων ασφάλειας θα επιτρέψει στο όχημα να έχει "αίσθηση" και να μπορεί να

αναγνωρίζει το περιβάλλον του και να υπολογίζει τις ενδεχομένως επικίνδυνες

καταστάσεις ώστε να παρέχει στον οδηγό σημαντικές πληροφορίες υποστήριξης. Ένα

αυτοκίνητο που είναι κορυφαίο στην κατηγορία του περιλαμβάνει περίπου εκατό

αισθητήρια. Θα ήταν αδύνατο σε μια πτυχιακή εργασία να αναλύσουμε τόσα πολλά,

έτσι η έρευνά μας έχει επικεντρωθεί στα αισθητήρια μηχανής (engine sensors).

Πρόκειται για τα παραδοσιακά αισθητήρια τα οποία σχετίζονται άμεσα με την μηχανή

εσωτερικής καύσης και έχουν ως κύριο σκοπό να διαφυλάσσουν την απρόσκοπτη

3

λειτουργία του κινητήρα, να αποτρέπουν την καταστροφή του, να επιτυγχάνουν

οικονομία καυσίμων και να προστατεύουν το περιβάλλον από κακές καύσεις των

καυσίμων. Η διαφορά των συγκεκριμένων αισθητηρίων από τους υπόλοιπους είναι πως

λειτουργούν υπό υψηλές θερμοκρασίες, που συνεπάγεται μεγάλες καταπονήσεις, και

εάν συνυπολογίσουμε την υψηλή αξιοπιστία που θέλουμε να έχουν, διότι ελέγχουν

σημαντικές παραμέτρους, κατανοούμε πόσο σημαντικοί είναι αυτοί οι αισθητήρες και

πόσο δύσκολη είναι η υλοποίησή τους από τα ερευνητικά κέντρα των εταιρειών.

Τάσεις της αγοράς

Κατά τη διάρκεια των προηγούμενων δύο δεκαετιών, οι έρευνες αγοράς έχουν

καταγράψει μια αύξηση της αγοράς των αισθητηρίων στην αυτοκινητοβιομηχανία. Από

τις αρχές του 1990 οι έρευνες αγοράς εκτιμούν πως η παγκόσμια αγορά αισθητηρίων

κυμάνθηκε γύρω στα $2.3b (δισεκατομμύρια δολάρια). Από τότε η αγορά αυξανόταν

σταθερά φθάνοντας στα $10.1b το 2006, και προβλέπεται να αυξηθεί έως το 2012 στα

$15.8b

Έτος Αξία αγοράς

1991 $2.3b

1995 $3.8b

1997 $4.7b

2000 $7.0b

2006 $10.1b

2012 $15.8b

Πίνακας 1: Παγκόσμια αγορά αισθητηρίων.

Αν και η παραγωγή επιβατικών αυτοκινήτων αναμένεται να αυξηθεί λιγότερο από 4%

κατά τη διάρκεια των επόμενων ετών, η αγορά των αισθητηρίων στην

αυτοκινητοβιομηχανία προβλέπεται να αυξηθεί κατά 10,1%. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο

4

ποσοστό στους νόμους για την περιβαλλοντική προστασία, στους αυστηρότερους

κανονισμούς ασφαλείας καθώς επίσης και στην προσδοκία των καταναλωτών ότι με

την εισαγωγή των ηλεκτρονικών συστημάτων θα απολαμβάνουν καλύτερη απόδοση,

ασφάλεια, άνεση και ευκολία. Κάθε επιχείρηση κατασκευής αισθητήρων είναι μια

χαρακτηριστική επιχείρηση OEM διότι δεν υπάρχει ουσιαστικά κανένα άμεσο

καταναλωτικό κοινό. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του αισθητηρίου προσδιορίζονται είτε

από την εκάστοτε αυτοκινητοβιομηχανία είτε από τον προμηθευτή, ανάλογα με το

ποιος φέρει την ευθύνη του συστήματος στο οποίο εγκαθίσταται το αισθητήριο. Οι

επιχειρήσεις που σχετίζονται με τη σχεδίαση, κατασκευή και διανομή των αισθητηρίων

μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες:

(α) Οι προμηθευτές συστημάτων που σχεδιάζουν τα αισθητήρια και ορίζουν τα

χαρακτηριστικά κατασκευής.

(β) Επιχειρήσεις κατασκευής ημιαγωγών που κατέχουν επίσης μια επιχείρηση

κατασκευής αισθητηρίων.

(γ) Επιχειρήσεις αισθητηρίων που στοχεύουν στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Η αγορά αισθητηρίων παραμένει μια ελκυστική και ακόμα-αναπτυσσόμενη αγορά που

χαρακτηρίζεται από υψηλή παραγωγικότητα, υψηλή αξιοπιστία και χαμηλό κόστος.

5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΞΑΓΟΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ (EXHAUST GAS TEMPERATURE)

Το αισθητήριο θερμοκρασίας εξαγόμενων καυσαερίων χρησιμεύει στην καταμέτρηση

της θερμοκρασίας που εξάγεται από την εξάτμιση μιας οποιαδήποτε μηχανής

εσωτερικής καύσης. Η θερμοκρασία των καυσαερίων μπορεί να μας δώσει πολύτιμες

πληροφορίες για την κατάσταση στην οποία βρίσκεται η μηχανή. Για παράδειγμα, ένα

φραγμένο φίλτρο αέρος θα μας δώσει χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας ενώ μια

κακή τροφοδοσία καυσίμου θα αυξήσει την θερμοκρασία των εξαγόμενων καυσαερίων.

Αυτό μας δίνει την δυνατότητα να επέμβουμε και να διορθώσουμε το πρόβλημα πριν η

μηχανή υποστεί βλάβες. Εκτός από την λειτουργία χωρίς λιπαντικό ή τον εφοδιασμό με

νοθευμένα καύσιμα λίγα πράγματα μπορούν να καταστρέψουν μια μηχανής εσωτερικής

καύσης τόσο όσο η αύξηση θερμοκρασίας των εξαγόμενων καυσαερίων. Αυτό δηλώνει

το πόσο σημαντικό είναι το συγκεκριμένο αισθητήριο για την προστασία των μηχανών

και πόσο χαμηλό το κόστος εγκατάστασης συγκρινόμενο με την προστασία που

παρέχει. Τα αισθητήρια τοποθετούνται άμεσα στους κυλίνδρους των μηχανών για να

μετρήσουν τη θερμοκρασία εξάτμισης, και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες στους

οδηγούς για την απόδοση του κινητήρα.

Τα στοιχεία που συλλέγονται από το αισθητήριο βοηθούν στη βελτιστοποίηση της

λειτουργίας μιας μηχανής, και μπορεί να είναι ένα κρίσιμο στοιχείο ενός

ολοκληρωμένου συστήματος πρόβλεψης προβλημάτων. Η ανίχνευση ακόμη και των

λεπτών αλλαγών στην εξάτμιση ενός κυλίνδρου μπορεί να δώσει στους χειριστές τη

δυνατότητα να διακόψουν τη λειτουργία μιας μηχανής για να εκτελεστεί μια

προληπτική συντήρηση, προτού να εμφανιστεί μια βλάβη στη μηχανή.

6

Το αισθητήριο βοηθάει επίσης κατά τη διάρκεια της κανονικής συντήρησης, όπου

παρέχει συνεχώς στοιχεία όσον αφορά τις αλλαγές μέσα σε μια μηχανή. Αυτές οι

πληροφορίες συλλέγονται και αποθηκεύονται με την βοήθεια μικροϋπολογιστών

(ECMs ή PCMs) μέχρι να χρησιμοποιηθούν. Κατά τη διάρκεια της κανονικής

συντήρησης, οι πληροφορίες ελέγχονται και αναλύονται, επιτρέποντας στους χειριστές

να αξιολογήσουν την απόδοση μιας μηχανής και να εντοπίσουν οποιαδήποτε

υπάρχοντα ή πιθανά προβλήματα. Πάλι, τα στοιχεία που παρέχονται από το αισθητήριο

μπορούν να αποδειχθούν πολύ σημαντικά στην αποτροπή των διακοπών λειτουργίας

της μηχανής.

1.1 Τα μέρη του αισθητηρίου

Το αισθητήριο αποτελείται από τρία μέρη, από το θερμοηλεκτρικό ζεύγος

(thermocouple), από το πυρόμετρο (gauge) και φυσικά από το καλώδιο που συνδέει

αυτά τα δύο (εικόνα 1).

Εικόνα 1: θερμοηλεκτρικό ζεύγος, μετρητής και καλώδιο σύνδεσης

Οι βασικές αρχές του θερμοηλεκτρικού ζεύγους ανακαλύφθηκαν το 1821 από τον

Thomas Seebeck. Το θερμοηλεκτρικό ζεύγος αποτελεί το ζωτικό όργανο του όλου

7

αισθητηρίου διότι είναι αυτό που κάνει την μέτρηση της θερμοκρασίας των εξαγόμενων

καυσαερίων και μετατρέπει τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό. Υπάρχουν αρκετοί

διαφορετικοί τύποι θερμοηλεκτρικών ζευγών (Εικόνα 2), που χρησιμοποιούν

διαφορετικά υλικά για διαφορετικές θερμοκρασίες, αλλά όλα βασίζονται στην ίδια

αρχή λειτουργίας, δηλαδή στο φαινόμενο Seebeck.

Εικόνα 2: θερμοηλεκτρικό ζεύγος(thermocouple)

1.2. Φαινόμενο Seebeck

Όταν δύο διαφορετικά μέταλλα συνδεθούν και τα σημεία συνδέσεων βρίσκονται σε

διαφορετικές θερμοκρασίες, τότε αναπτύσσεται μια διαφορά τάσεως στα δύο μη

συνδεδεμένα άκρα που είναι ανάλογη προς τη διαφορά θερμοκρασίας, όπως φαίνεται

στην Εικόνα 3.

Εικόνα 3 . Βασικό κύκλωμα θερμοζεύγους .

Η διάταξη ονομάζεται θερμοζεύγος. Έτσι, εάν το σημείο Τ1 κρατείται σε γνωστή

θερμοκρασία, η μέτρηση της τάσεως V θα δώσει την άγνωστη θερμοκρασία T2. Η

σύνδεση στην T1 ονομάζεται σύνδεση αναφοράς καθώς η θερμοκρασία T1 μετριέται σε

8

σχέση με την T1. Η τάση V, ανάλογη προς τη διαφορά θερμοκρασίας Τ2 - Τ1, είναι

γνωστή σαν το φαινόμενο Seebeck και ο συντελεστής α ονομάζεται θερμοηλεκτρική

ισχύς. Μέταλλα που συνηθέστερα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή θερμοζευγών

είναι ο σίδηρος, ο χαλκός, η πλατίνα και διάφορα κράματα όπως χρώμελ (κράμα

νικελίου και χρωμίου), αλούμελ (κράμα αλουμινίου και νικελίου), κονσταντάν (κράμα

χαλκού και νικελίου) και πλατίνα - ρόδιο. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται ανά ζεύγη

έτσι ώστε να αναπτύσσουν τη μεγαλύτερη θερμοηλεκτρική ισχύ. Για τις περισσότερες

εφαρμογές, τα θερμοζεύγη κατασκευάζονται από τα μέταλλα που αναφέρονται

παραπάνω σε μορφή σύρματος. Εφόσον η θερμοηλεκτρική ισχύς των θερμοζευγών

είναι αρκετά μικρή, το μέγεθος της αναπτυσσόμενης τάσης περιορίζεται σε λίγα

μίλινολτ(mV) για κάθε διαφορά θερμοκρασίας 100 °C . Έτσι, για ακριβείς μετρήσεις

θερμοκρασίας απαιτείται η χρήση οργάνων υψηλής ευαισθησίας. Στις περισσότερες

περιπτώσεις χρησιμοποιείται ένα ποτενσιόμετρο ή μικροβολτόμετρο. Μια τέτοια

διάταξη μετρήσεως θερμοκρασίας φαίνεται στην Εικόνα 4. Το μπάνιο νερού-πάγου

μπορεί να αντικατασταθεί με μια ισοδύναμη πηγή τάσεως (μπαταρία) . Η τελευταία

διάταξη είναι γνωστή σαν θερμοζεύγος ηλεκτρικά αντισταθμιζόμενο .

Εικόνα 4: Θερμοηλεκτρικό ζεύγος ηλεκτρικά αντισταθμιζόμενο

Η επιλογή του βέλτιστου τύπου θερμοηλεκτρικών ζευγών (μέταλλα που

χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τους) είναι βασισμένη στη θερμοκρασία εφαρμογής,

την ατμόσφαιρα, το απαραίτητο μήκος , την ακρίβεια και το κόστος. Ένα πραγματικό

επίτευγμα της μηχανικής είναι ότι αυτά τα θερμοηλεκτρικά ζεύγη είναι εντυπωσιακά

αξιόπιστα και ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες. Τα λεπτά μέρη που απαρτίζουν το

θερμοηλεκτρικό ζεύγος θεωρείται ότι είναι σχεδόν αδύνατον να σπάσουν εκτός και εάν

9

ξεπεραστεί η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας. Αυτή η παραδοχή είναι πολύ

σημαντική διότι η θέση στην οποία τοποθετούνται τα ζεύγη δεν επιτρέπει την

αποκόλληση τμημάτων του θερμοηλεκτρικού ζεύγους γιατί κάτι τέτοιο θα κατάστρεφε

τμήματα της μηχανής.

Εικόνα 4: Είδη θερμοηλεκτρικών ζευγών και οι μέγιστες θερμοκρασίες αντοχής

10

Εικόνα 5: Διάγραμμα ενός θερμοηλεκτρικού ζεύγους τύπου Κ

1.3 Μπλόκ διάγραμμα λειτουργίας

Η τάση που παράγει το θερμοηλεκτρικό ζεύγος οδηγείται στο ολοκληρωμένο κύκλωμα

AD595 (Εικόνα 6) το οποίο λαμβάνει μια τάση σε μV και έχει ως σκοπό να μας δώσει

στην έξοδό του ενισχυμένη τάση η οποία μέσω ενός μετρητή θα μετατραπεί σε

βαθμούς κελσίου . Στην Εικόνα 6 βλέπουμε το block διάγραμμα ενός ολοκληρωμένου

κυκλώματος AD595 το οποίο είναι κατάλληλο για ένα θερμοηλεκτρικό ζεύγος τύπου

Κ. Οι δύο άκρες του ζεύγους συνδέονται στις επαφές 1 και 14,

Εικόνα 6: Θερμοηλεκτρικό ζεύγος συνδεδεμένο με το AD595

Η τροφοδοσία του ολοκληρωμένου είναι 12.30V, ιδανική λύση για την χρησιμοποίηση

του σε αυτοκίνητα και μπορεί να φθάσει μέχρι τα 36V. Ο πυκνωτής που συνδέεται

μεταξύ της επαφής 11 και 10 λειτουργεί ως φίλτρο θορύβου. Η έξοδος δίνεται από τις

επαφές 8 και 9 όπου οδηγείται σε έναν οπτικό μετρητή και δίνει 1mV για κάθε βαθμό

κελσίου.

11

Εικόνα 7: μετρητής EGT

1.4 Καλώδια σύνδεσης θερμοηλεκτρικού ζεύγους

Το καλώδιο, χρησιμοποιείται σε ένα θερμοηλεκτρικό ζεύγος από το σημείο όπου

καταγράφεται το σήμα μέχρι το σημείο εκείνο όπου το σήμα μπορεί να μετρηθεί.

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται το χρησιμοποιήσιμο μήκος

του καλωδίου ενός θερμοηλεκτρικού ζεύγους. Δύο από τους κύριους παράγοντες είναι

η συνολική αντίσταση βρόχων και η παρεμβολή του ηλεκτρικού θορύβου στο σήμα.

Επειδή τα διαφορετικά καλώδια θερμοηλεκτρικών ζευγών αποτελούνται από

διαφορετικά υλικά, η αντίσταση θα ποικίλει ανάλογα με τον τύπο καθώς επίσης και τη

διάμετρο και το μήκος των καλωδίων. Η επιτρεπόμενη αντίσταση βρόχων επηρεάζεται

από την αντίσταση εισόδου του κυκλώματος ενισχυτών με το οποίο είναι συνδεμένη.

Το καλώδιο θερμοηλεκτρικών ζευγών δημιουργεί ένα σήμα χαμηλής τάσης και δεν

πρέπει να τοποθετηθεί κοντά στα καλώδια ισχύος των μηχανών και σε παρόμοια

σημεία όπου υπάρχουν έντονες ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Τα υλικά από τα οποία

κατασκευάζονται τα καλώδια είναι ποικίλα. Μερικά από αυτά είναι ο χαλκός, το

νικέλιο, το αλουμίνιο, ο λευκόχρυσος κλπ.

12

Εικόνα 8: Καλώδιο θερμοηλεκτρικού ζεύγους τύπου Κ

1.5 Εφαρμογές του αισθητηρίου εξαγόμενων καυσαερίων

Εκτός από τις εφαρμογές σε μηχανές εσωτερικής καύσεως που προαναφέραμε, το

αισθητήριο εφαρμόζεται και σε αρκετούς άλλους τομείς της βιομηχανίας. Τα

αισθητήρια θερμοκρασίας εξαγόμεμων καυσαερίων (EGT) είναι τα καταλληλότερα για

ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών, μέχρι 1800 °C . Είναι λιγότερο κατάλληλα για τις

εφαρμογές όπου οι μικρότερες διαφορές θερμοκρασίας πρέπει να μετρηθούν με υψηλή

ακρίβεια, παραδείγματος χάριν για κλίμακα μετρήσεως 0-100 °C με 0.1 °C ακρίβεια.

Για τέτοιες εφαρμογές, οι θερμικές αντιστάσεις και τα RTDs είναι καταλληλότερα.

Τα αισθητήρια χρησιμοποιούνται εκτενώς στη βιομηχανία χάλυβα και σιδήρου για να

ελέγξουν τις θερμοκρασίες και τις χημικές διεργασίες καθ’ όλη τη χαλυβουργική

διαδικασία. Επίσης χρησιμοποιούνται τακτικά στην επεξεργασία λεβήτων ηλεκτρικών

τόξων για να μετρήσουν ακριβώς τη θερμοκρασία του χάλυβα πριν τον τρυπήσουν. Η

καμπύλη ψύξης ενός μικρού δείγματος χάλυβα μπορεί να αναλυθεί και να

χρησιμοποιηθεί για να υπολογίσει την περιεκτικότητα σε άνθρακα του λιωμένου

χάλυβα.

Πολλές εφοδιασμένες με αέριο συσκευές θέρμανσης όπως οι φούρνοι και οι

θερμοσίφωνες χρησιμοποιούν μια φλόγα έναυσης για να αναφλέξουν τον κύριο

καυστήρα αερίου όπως απαιτείται. Εάν η φλόγα έναυσης πάψει να υφίσταται για

13

οποιοδήποτε λόγο, το αέριο απελευθερώνεται στην περιβάλλουσα περιοχή,

δημιουργώντας κίνδυνο πυρκαγιάς και κίνδυνο για την σωματική υγεία των

παρευρισκομένων. Για να αποτρέψουν έναν τέτοιο κίνδυνο, μερικές συσκευές

χρησιμοποιούν ένα αισθητήριο όταν καίει η φλόγα έναυσης. Συγκεκριμένα, η άκρη

ενός θερμοηλεκτρικού ζεύγους τοποθετείται στην φλόγα έναυσης. Η τάση των

θερμοηλεκτρικών ζευγών είναι περίπου 20 mV και ενεργοποιεί τη βαλβίδα

ανεφοδιασμού αερίου που είναι αρμόδια για την παροχή της φλόγας. Εφόσον η φλόγα

έναυσης παραμένει αναμμένη, το θερμοηλεκτρικό ζεύγος παραμένει καυτό και κρατά

τη βαλβίδα αερίου ανοικτή. Εάν η φλόγα έναυσης σβήσει, η θερμοκρασία θα μειωθεί

μαζί με μια αντίστοιχη πτώση στην ηλεκτρική ενέργεια, αφαιρώντας τη δύναμη από τη

βαλβίδα. Η βαλβίδα έπειτα αυτόματα θα αποκλείσει το αέριο, σταματώντας την

διαρροή.

1.6 Τεχνικές δοκιμών καλής λειτουργίας

Για την δοκιμή ενός αισθητηρίου εξαγόμενων καυσαερίων (EGT) απαιτείται να έχουμε

θέσει σε λειτουργία τη μηχανή ώστε το αισθητήριο να φθάσει μέχρι τη θερμοκρασία

λειτουργίας του και έπειτα με ένα βολτόμετρο μεγάλης ευαισθησίας να μετρήσουμε την

έξοδό του. Η επιλογή της ευαισθησίας του βολτομέτρου θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε

να ανταποκρίνεται στη μετρούμενη τιμή. Πιο συγκεκριμένα, σε θερμοκρασία δωματίου

και όταν πρόκειται για θερμοηλεκτρικά ζεύγη j και k το βολτόμετρο θα διαβάσει

λιγότερο από μισό μίλοβολτς (0.0005 volt). Και όταν το θερμοηλεκτρικό ζεύγος είναι

τύπου Κ και θερμαίνεται σε μια θερμοκρασία 760 °C βαθμών κελσίου το αισθητήριο

βγάζει περίπου 25 μίλιβολτς (millivolts). Έτσι το βολτόμετρο θα πρέπει να έχει την

δυνατότητα να διαβάζει κλάσματα του μίλιβολτ (millivolt). Τα (+) συν και πλήν (-)

καλώδια εξαρτώνται από τον τύπο του αισθητηρίου που έχουμε. Σε ένα

θερμοηλεκτρικό ζεύγος τύπου Κ, το κίτρινο καλώδιο είναι συν και το κόκκινο καλώδιο

είναι μείον. Σε ένα ζεύγος τύπων J, το μαύρο καλώδιο είναι συν και το κόκκινο

καλώδιο είναι μείον.

1.7 Κατασκευαστές/προμηθευτές αισθητηρίων

1. Εταιρεία Westach

http :// www . westach . com

14

ADDRESS - 3400 Westach Way, Sonoma, CA, 95476 U.S.A.

2. Εταιρεία Dastek UK Ltd

http :// www . dastek . co . uk

Dastek House 16 Ridgeway, Hillend Business Park, Dalgety Bay, Fife.

3. Εταιρεία MGL Avionics

http :// www . mglavionics . co . za

5 Fuchsia stree, Heldervue, Somerset West, South Africa

4. Εταιρεία GE Sensing Worldwide Headquarters:

http://www.gesensing.com

The Boston Center, 1100 Technology Drive, Billerica, MA 01821-4111, USA

5. Εταιρεία Dwyer Instruments Inc.

http://www.dwyer-inst.com

P.O. Box 373, 102 Indiana Hwy. 212, Michigan City, IN 46361 USA

6. Εταιρεία Thermo-Couple Products(TCP)

http://www.marshbellofram.com State Route 2, Box 305, Newell, WV 26050, USA

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΨΥΚΤΙΚΟΥ ΥΓΡΟΥ (ECT)

2.1 Εισαγωγή

Οι σύγχρονες μηχανές εσωτερικής καύσεως παράγουν ένα τεράστιο ποσό θερμότητας.

Αυτή η θερμότητα δημιουργείται όταν αναφλέγεται το μίγμα βενζίνης με τον αέρα στην

αίθουσα καύσης. Αυτή η ανάφλεξη (έκρηξη) αναγκάζει το έμβολο να κινηθεί προς τα

κάτω, το οποίο μέσω ειδικά διαμορφωμένων γραναζιών μεταδίδει την ενέργεια στον

στροφαλοφόρο άξονα, δημιουργώντας την κίνηση. Οι θερμοκρασίες των μετάλλων

γύρω από την αίθουσα καύσης μπορούν να υπερβούν τους 550 βαθμούς κελσίου (°C).

15

Προκειμένου να αποτραπεί η υπερθέρμανση του λαδιού των μηχανών, των κυλίνδρων,

των εμβόλων, των βαλβίδων, και άλλων μετάλλων από αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες,

είναι απαραίτητο να απάγουμε αποτελεσματικά τη θερμότητα. Το αισθητήριο

θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού της μηχανής (ECT) μας δίνει την αξιοπιστία και την

αποτελεσματικότητα που χρειαζόμαστε για την απαγωγή της θερμότητας. Το

αισθητήριο τροφοδοτεί συνεχώς με πληροφορίες την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

(ECM) του αυτοκινήτου για την τρέχουσα θερμοκρασία της μηχανής, έτσι η βέλτιστη

απόδοση της μηχανής πραγματοποιείται ενώ αυτή θερμαίνεται και μέχρι να φθάσει την

κανονική θερμοκρασία λειτουργίας της. Παλαιότερα, πριν αναπτυχθούν οι υπολογιστές,

η απόδοση της μηχανής πριν ζεσταθεί ήταν υπό τον έλεγχο μιας αυτόματης έμφραξης

(choke) της οποίας η ρύθμιση ήταν πολύ σημαντική. Ακόμα και όταν ήταν κατάλληλα

ρυθμισμένη, η μηχανή έπρεπε να ζεσταθεί για να αρχίσει το αυτοκίνητο να αποδίδει

κατάλληλα. Συχνά η μηχανή έπρεπε να αυξήσει τις στροφές της ανά λεπτό, στο νεκρό,

ώστε να συνεχίσει να λειτουργεί όταν η εξωτερική θερμοκρασία ήταν πολύ χαμηλή.

Έπειτα η μηχανή θα έκανε διακοπές στη λειτουργία της έως ότου θερμαινότανε. Μόλις

η μηχανή έφθανε στη θερμοκρασία λειτουργίας της, η μόνη πλέον ανησυχία ήταν για

υπερθέρμανση. Το αισθητήριο θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού της μηχανής ήρθε να

επιλύσει τα παραπάνω προβλήματα συνεπικουρούμενο από την ηλεκτρονική μονάδα

ελέγχου, όπου ελέγχεται η απόδοση της μηχανής μέσω όλων των σταδίων της

θερμοκρασίας και έτσι επιτυγχάνεται η βέλτιστη οικονομία των καυσίμων, οι χαμηλές

εκπομπές και η ομαλή απόδοση της μηχανής.

2.2. Οι πρώτες τεχνολογίες αισθητηρίων

Τα παλαιότερα συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών χρησιμοποιούσαν ένα πολύ

απλό κύκλωμα που περιλάμβανε ένα διακόπτη θερμοκρασίας.

16

Εικόνα 9: θερμικός-ευαίσθητος διακόπτης συνδεόμενος με το PCM

Ο διακόπτης ήταν ένας θερμικός-ευαίσθητος διακόπτης που τοποθετήθηκε στο

σύστημα ψυκτικού υγρού για να ελέγξει τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού. Εφ'

όσον η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού των μηχανών ήταν κάτω από τη

λειτουργούσα θερμοκρασία των μηχανών, ο διακόπτης παρέμενε ΑΝΟΙΚΤΟΣ.

Αντίθετα, τα 14 βολτ στην επαφή D PCM (14V που προήλθε από το PCM) λένε στο

PCM ότι η μηχανή δεν έχει φθάσει στη λειτουργούσα θερμοκρασία (Εικόνα 9).

Κατά τη διάρκεια λειτουργίας της μηχανής σε κρύα κατάσταση, το PCM θα

καθυστερήσει το συγχρονισμό σπινθήρων και θα τρέξει το μίγμα καυσίμων της

μηχανής λίγο πλουσιότερο για να βοηθήσει να αντισταθμίσει την απόδοση της μηχανής

σε αυτήν την κατάσταση, μία ρύθμιση τόσο χαρακτηριστική μιας βενζινοκίνητης

μηχανής. Το PCM ελέγχει συνεχώς την επαφή των 14volts για να καθορίσει πότε η

μηχανή φθάνει στη λειτουργούσα θερμοκρασία της, όπως φαίνεται στην εικόνα 10.

Εικόνα 10: . θερμικός-ευαίσθητος διακόπτης (κλειστός) συνδεόμενος με το PCM

17

Μόλις η μηχανή φθάνει στη λειτουργούσα θερμοκρασία, ο διακόπτης αποκρίνεται με το

κλείσιμο των επαφών γειώνοντας την επαφή D. Η τάση στην επαφή D μειώνεται

σχεδόν στα 0 volts. Τα 14 βολτ που παρέχονται από το PCM εφαρμόζονται μέσα στο

PCM σε έναν αντιστάτη φορτίων και έτσι καμία ζημιά δεν γίνεται στο PCM. Μόλις το

PCM βλέπει 0 βολτ στην επαφή D, αρχίζει αμέσως να τροποποιεί την τροφοδοσία

καυσίμων, αλλάζοντας το μίγμα καυσίμων και τον συγχρονισμό σπινθήρων ώστε να

υφίστανται οι κατάλληλοι όροι για μια θερμή μηχανή. Το κύκλωμα είναι πολύ απλό,

αλλά έτσι γινόταν ο έλεγχος του υπολογιστή για την βέλτιστη απόδοση μηχανών με

τον έλεγχο για το κλείσιμο ή άνοιγμα των επαφών διακοπτών. Δεν υπήρχε κάποια

ενδιάμεση κατάσταση . Το PCM σκέφτεται ότι η μηχανή είναι κρύα, ακόμα και όταν η

μηχανή είναι σχεδόν θερμή. Εάν ο διακόπτης είναι κλειστός, το PCM σκέφτεται ότι η

μηχανή είναι θερμή ακόμα κι αν η μηχανή είναι ελάχιστα θερμή. Ο πεπερασμένος

έλεγχος του συγχρονισμού μιγμάτων και σπινθήρων καυσίμων δεν είναι δυνατός με

έναν διακόπτη ψυκτικού υγρού.

2.3 Θερμική αντίσταση (thermistor) - περιγραφή λειτουργίας

Η επόμενη γενιά της τεχνολογίας των αισθητηρίων θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού

χρησιμοποίησε μια θερμική αντίσταση (thermistor), η οποία παρέχει μεγαλύτερο έλεγχο

της απόδοσης των μηχανών καθ’ όλη την διάρκεια της λειτουργίας αυτών. Μια

θερμική αντίσταση είναι μια μεταβλητή αντίσταση φτιαγμένη από στερεάς κατάστασης

υλικό που αλλάζει την αντίσταση με τη θερμοκρασία. Το σύμβολο για μια θερμική

αντίσταση είναι ένα σύμβολο αντιστατών με ένα βέλος μέσα του, όπως φαίνεται στην

εικόνα 11.

18

Εικόνα 11: Σύμβολο θερμικού-ευαίσθητου διακόπτη συνδεόμενο με το PCM

Εάν υποθέτουμε ότι η σχέση μεταξύ της αντίστασης και της θερμοκρασίας είναι

γραμμική, κατόπιν μπορούμε να πούμε ότι:

ΔR = kΔT

όπου

ΔR = Διαφορά αντίστασης

ΔT = Διαφορά θερμοκρασίας

Κ = συντελεστής θερμοκρασίας της αντίστασης

Οι θερμικές αντιστάσεις μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους ανάλογα με τo

συντελεστή θερμοκρασίας Κ. Εάν το Κ είναι θετικό, η αντίσταση αυξάνεται με την

αυξανόμενη θερμοκρασία, και η συσκευή καλείται θερμική αντίσταση με θετικό

συντελεστή θερμοκρασίας (PTC). Εάν το Κ είναι αρνητικό, η αντίσταση μειώνεται με

την αυξανόμενη θερμοκρασία, και η συσκευή καλείται θερμική αντίσταση με αρνητικό

συντελεστή θερμοκρασίας (NTC).

19

Εικόνα 12: Σχηματικό διάγραμμα μιας θερμικής αντίσταση(thermistor)

2.3.1 Εξίσωση Steinhart-Hart

Στην πράξη, η γραμμική προσέγγιση λειτουργεί μόνο για ένα μικρό εύρος

θερμοκρασιών. Για τις ακριβείς μετρήσεις θερμοκρασίας, η καμπύλη

αντίστασης/θερμοκρασίας της συσκευής πρέπει να περιγραφεί λεπτομερέστερα. Η

εξίσωση Steinhart-Hart είναι μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση τρίτης-τάξης:

31ln( ) ln ( )a b R c R

T

όπου το a, το b και το c καλούνται παράμετροι Steinhart-Hart, και πρέπει να

διευκρινιστούν για κάθε συσκευή. Το T είναι η θερμοκρασία Kelvin και το R είναι η

αντίσταση σε Ω (ώμ). Για να πάρουμε την αντίσταση ως συνάρτηση της θερμοκρασίας,

τα παραπάνω μπορούν να γραφτούν εκ νέου ως:

1 1

3 3( ) ( )2 2R e

όπου

1

C

και

23( )

3 4

b a

c

20

Εικόνα 13: Χαρακτηριστική θερμικής αντίστασης

Το λάθος στην εξίσωση Steinhart-Hart είναι γενικά λιγότερο από 0.02°C στη μέτρηση

της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, χαρακτηριστικές τιμές για μια θερμική αντίσταση

με μια αντίσταση 3000 Ω στη θερμοκρασία δωματίου (25°C) είναι:

3

4

8

1.40 10

2.37 10

9.90 10

a

b

c

2.3.2 Εξίσωση παραμέτρου Β

Οι θερμικές αντιστάσεις NTC μπορούν επίσης να χαρακτηριστούν με την εξίσωση

παραμέτρου β, η οποία είναι ουσιαστικά η εξίσωση Steinhart-Hart με c=0

0 0

1 1 1ln

R

T T B R

21

Εικόνα 14: Θερμική αντίσταση NTC

0

1 1

0

BT TR R e

B

TR r e

ln /

BT

R r

όπου 0R είναι η αντίσταση στη θερμοκρασία 0T (συνήθως 25°C)

0

0

B

Tr R e

Η θερμική αντίσταση (thermistor) που χρησιμοποιείται στις εφαρμογές οχημάτων έχει

έναν αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας, του οποίου η αντίσταση μειώνεται καθώς η

θερμοκρασία αυξάνεται.

22

2.4. Περιγραφή λειτουργίας του αισθητηρίου ECT

Το κύκλωμα αισθητηρίων θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού παρουσιάζεται στην εικόνα

11, όπου ο αισθητήρας αναφέρεται ως ECT. Το ECT γειώνεται συνήθως μέσω του

PCM. Εάν το ECT έχει μόνο ένα καλώδιο σημαίνει ότι γειώνεται στη μηχανή όπου και

τοποθετείται. Μέσα στο PCM και συνδεμένος με την επαφή D είναι ένας αντιστάτης

φορτίων 350Ω ohms,η R1, που συνδέεται με το κύκλωμα αναφοράς 5 volts. Ο

αντιστάτης R1 και το ECT διαμορφώνουν έναν διαιρέτη τάσης της τροφοδοσίας

αναφοράς των 5volts. Δεδομένου ότι η R1 είναι σταθερά 350 ohms, η τάση στην επαφή

D εξαρτάται από την τιμή της τάσης του ECT. Όταν η μηχανή είναι κρύα, η αντίσταση

ECT είναι πολύ υψηλή. Μερικά οχήματα χρησιμοποιούν ένα ECT που έχει μια

αντίσταση 100.000 ohms, ενώ σε άλλα μπορούν να είναι και 50.000 ohms. Όταν η

μηχανή είναι κρύα, το ECT έχει τo μεγαλύτερο μέρος της αντίστασης στο κύκλωμα και

καταναλώνει τo μεγαλύτερο μέρος της τάσης. Η αντίσταση R1 που είναι μόνο 350Ω,

έχει πολύ μικρή πτώση τάσης σε σύγκριση με το ECT. Αυτό κάνει την τάση στην

επαφή D σχεδόν 5 volts όταν η μηχανή είναι κρύα. Υποθέτουμε ότι το ECT είναι

100.000Ω όταν είναι κρύο. Δεδομένου ότι η μηχανή αρχίζει να θερμαίνει, η αντίσταση

του ECT αρχίζει να μειώνεται και αυτό οφείλεται στην αρχή λειτουργίας των θερμίστορ

στην οποία θα αναφερθούμε στη συνέχεια. Στα αρχικά στάδια της προθέρμανσης της

μηχανής, το ECT μπορεί να είναι 75.000 ohms αλλά η αντίσταση R1 είναι ακόμα 350

ohms. Η τάση στην επαφή D θα είναι ακόμα κοντά στα 5 volts. Η τάση στην επαφή D

για να μειωθεί σε 2,5 volts απαιτεί η θερμότητα της μηχανής να φθάσει μέχρι τη

λειτουργούσα θερμοκρασία, οπότε το ECT είναι επίσης 350 ohms. Κατόπιν η

αντίσταση R1, στα 350 ohms, ρίχνει τη μισή τάση, και το ECT, στα 350 ohms, ρίχνει

το άλλο μισό της τάσης και κάνει την τάση στην επαφή D 2,5 volts. Εν συνεχεία, η

αντίσταση του ECT μειώνεται γρήγορα μέχρι τους 100 βαθμούς κελσίου °C και η

αντίσταση του ECT μπορεί να είναι μόνο 70-80 ohms. Η τάση στην επαφή D είναι

έπειτα περίπου 1,0 volt στη λειτουργούσα θερμοκρασία. Δεδομένου ότι η τάση ECT

αρχίζει να πέφτει, το PCM είναι προγραμματισμένο για να ρυθμίσει το μίγμα

αέρα/καύσιμο καθώς και την ανάφλεξη πολλές φορές κάθε δευτερόλεπτο για να

ανταποκριθεί στις αλλαγές της τάσης των σημάτων ECT που κινούνται συνεχώς προς

τα κάτω. Αυτό παρέχει πεπερασμένο έλεγχο της απόδοσης μηχανών κατά τη διάρκεια

23

της προθέρμανσης μηχανών. Για αυτό ένα όχημα με μια θερμική αντίσταση σε ένα ECT

μπορεί να έχει άριστη απόδοση και χαρακτηριστικά κατά τη λειτουργία του σε κρύα

κατάσταση. Κατά τη διάρκεια της προθέρμανσης μηχανών, δεν υπάρχει καμία

αξιοπρόσεχτη διαφορά στην απόδοση μηχανών ακόμα και αν συγκρίνουμε με τη

μηχανή να δουλεύει στη λειτουργούσα θερμοκρασία.

Εικόνα 15: Χαρακτηριστική αντίστασης- θερμοκρασίας του αισθητήρα ECT

2.5. Μετατροπέας ADC της θερμικής αντίστασης

Μια εφαρμογή τελεστικών ενισχυτών μετατρέπει και ρυθμίζει τα σήματα των εισόδων

του, σε σήματα που άλλες συσκευές, ειδικά αναλογικοί /ψηφιακοί μετατροπείς (ADC),

μπορούν να χρησιμοποιήσουν. Αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιεί μια θερμική αντίσταση

αρνητικού συντελεστή (NTC). Επειδή οι θερμικές αντιστάσεις NTC είναι μη

γραμμικές, διάφοροι προμηθευτές παρέχουν στις θερμικές αντιστάσεις περιορισμό

περισσότερων από μιας συσκευών, με σκοπό να κάνουν γραμμική τη θερμοκρασία-

εξάρτηση της αντίστασης.

24

Εικόνα 16: Κύκλωμα μετατροπής της θερμοκρασίας του θερμίστορ

Το κέρδος του κυκλώματος μπορεί να υπολογιστεί με τη διαίρεση της τάσης εξόδου με

την τάση εισόδου.

100

MAX MIN

O SENSOR C

OUTPUT OUTPUTm

R I R

2.5.1 Περιγραφή λειτουργίας του κυκλώματος μετατροπής

Η θερμοκρασία της θερμικής αντίστασης μετατρέπεται σε μια τάση που αυξάνεται από

την R3 και ενισχύεται από τον τελεστικό ενισχυτή U1b. Η αντίσταση R3

χρησιμοποιείται επειδή επιβάλλεται να έχουμε μια υψηλότερη τάση αναφοράς. Αυτή η

τάση αναφοράς αναπτύσσεται από την R1 και αποθηκεύεται από τον U1a. Η

υψηλότερη τάση αναφοράς προκαλεί την έξοδο να κινηθεί πιο κοντά προς την αρνητική

τάση στο σημείο των 100 °C. Ο τελεστικός ενισχυτής U1a είναι ένας ενισχυτής του

οποίου η έξοδος είναι η ίδια τάση (αλλά με χαμηλότερη σύνθετη αντίσταση) με αυτήν

στην είσοδό του . Ο άλλος τελεστικός ενισχυτής, U1b, χρησιμοποιείται για να ενισχύσει

και να φιλτράρει το σήμα από τη θερμική αντίσταση. Η ακόλουθη εξίσωση καθορίζει

το κέρδος αυτών των τελεστικών ενισχυτών:

25

1F

G

Rm

R

Όταν ένας μετατροπέας συνδέεται σε μια είσοδο, η καλωδίωση υποβάλλεται σε θόρυβο

λόγω του ηλεκτρικού και μαγνητικού περιβάλλοντος που περιβάλλει το μετατροπέα και

την καλωδίωση. Για να μην παρεμποδιστεί η μέτρηση λόγω του θορύβου, ένα

προστατευτικό κάλυμμα είναι απαραίτητο. Ο θόρυβος μπορεί να είναι μειωμένος με τη

χρησιμοποίηση ενός συνεστραμμένου ζεύγους καλωδίων από το μετατροπέα στο

κύκλωμα μετατροπής, καθώς και από την προστασία αυτού του ζεύγους.

Χωρίς ένα φίλτρο εισόδου, οι τελεστικοί ενισχυτές θα ενεργήσουν ως ανιχνευτές

ραδιοσυχνοτήτων υψηλής συχνότητας σημάτων από άλλες συσκευές και ως

μετατροπείς των σημάτων αυτών σε σήματα που θα είναι χαμηλής συχνότητας. Η

τοποθέτηση ενός αντιστάτη και ενός πυκνωτή στην είσοδο διαμορφώνει ένα χαμηλής

διέλευσης φίλτρο που αποτρέπει τα υψηλής συχνότητας σήματα να παρεμποδίσουν το

σήμα θερμοκρασίας. Η συχνότητα αποκοπής ενός φίλτρου RC είναι:

1

2CC

FR

Όταν ο αντιστάτης Rf και ο πυκνωτής C2 συνδέονται από την έξοδο του U1b με την

μη αναστρέφουσα είσοδο του τελεστικού ενισχυτή , ένα χαμηλής διέλευσης φίλτρο

δημιουργείται. Ο σκοπός αυτού του φίλτρου είναι να αφαιρεθεί οποιοσδήποτε θόρυβος

παραγμένος από τα στοιχεία σε αυτό το κύκλωμα καθώς επίσης και ο θόρυβος που ήταν

αρκετά χαμηλής συχνότητας ώστε να περάσει από το προηγούμενο φίλτρο. Επιπλέον,

αφαιρεί οποιαδήποτε συχνότητα που είναι κοντά ή μεγαλύτερη από τη συχνότητα

δειγματοληψίας του μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό σήμα (ADC).

2.6 Έλεγχος καλής λειτουργίας

Το αισθητήριο θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού της μηχανής (ECT) λειτουργεί με

τάση που κυμαίνεται από 0.2-4.8 Volts . Ένας κώδικας σφαλμάτων θα εμφανισθεί

μόνο εάν η τάση του αισθητηρίου κυμανθεί έξω από αυτές τις τιμές. Αυτό σημαίνει ότι

26

μια μηχανή μπορεί να λειτουργήσει με ένα ελαττωματικό αισθητήριο. Αποτέλεσμα

αυτού είναι ότι το αισθητήριο (ECT) θα δείχνει μέσω της ECU ότι η μηχανή είναι κρύα,

δηλαδή ότι λειτουργεί σε χαμηλή θερμοκρασία, ενώ στην πραγματικότητα η

θερμοκρασία της να είναι πολύ υψηλή. Ένα άλλο αποτέλεσμα είναι ότι η μηχανή

πιθανόν να προσπαθήσει να λειτουργήσει με ένα μίγμα το οποίο να είναι πολύ πιο

πλούσιο από ότι πραγματικά θα χρειαζόταν.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU) θα ανιχνεύσει την τάση όπως μετρήθηκε στα

άκρα των αισθητηρίων και αυτό σημαίνει ότι ένα βολτόμετρο ή ένας παλμογράφος

μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του αισθητήρα. Στην εικόνα 17 βλέπουμε

έναν Bosch φορητό παλμογράφο που χρησιμοποιείται για να εξετάσει το αισθητήριο

θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού της μηχανής

Εικόνα 17: Έλεγχος του αισθητηρίου (ECT)

Σε αυτή τη δοκιμή μετράμε την πτώση τάσης στα άκρα των αισθητηρίων. Η ανάφλεξη

είναι αναμμένη, αλλά η μηχανή δεν κινείται. Τα καλώδια του αισθητήρα είναι

27

συνδεδεμένα με τον παλμογράφο, έτσι η τάση θα είναι υψηλή επειδή η αντίσταση του

αισθητήρα είναι κρύα. Έπειτα η μηχανή αρχίζει και θερμαίνει και καθώς προσεγγίζει τη

θερμοκρασία λειτουργίας της, η τάση του αισθητηρίου θα αλλάξει (εικόνα 18).

1. Υψηλή θερμοκρασία

2. Μείωση θερμοκρασίας λόγω αύξησης της αντίστασης του αισθητήρα

3. Χαμηλή θερμοκρασία

Εικόνα 18: Κυματομορφή τάσης από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας του ψυκτικού

υγρού

2.7 Κατασκευαστές/Προμηθευτές

1. Εταιρεία Walker Products Inc.

http://www.walkerproducts.com/

Corporate HQ Walker Products, Inc. 3600 South San Pedro St.

Los Angeles, CA 90011 USA

2. Εταιρεία Ametherm

http://www.ametherm.com

3111 N. Deer Run Rd#4 Carson City, NV 89701 USA

3. Εταιρεία Quality Thermistor, Inc.

http://www.thermistor.com

28

2108 Century Way ,Boise, ID 83709 USA

4. Εταιρεία RTI Electronics, Inc.

http://www.rtie.com

1800 E. Via Burton St. Anaheim, CA 92806-1213 USA

5. Εταιρεία Siemens VDO

http://www.siemensvdo.com

Siemens Region Deutschland Nonnendammallee 101 13629 Berlin.

6. Εταιρεία Mitsubishi Materials Group

http://www.mmc.co.jp

Corporate Communications&IR Dept.5-1, Otemachi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo

100-8117 Japan

29

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΤΗΣ ΑΠΟΛΥΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΟΛΛΑΠΛΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΕΡΑ (MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE).

3.1 Εισαγωγή

Σχεδόν όλα τα νέα οχήματα, έχουν μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα με

αισθητήρια και ενεργοποιητές η οποία αποτελεί το σύστημα ελέγχου μηχανών. Μια

από τις σημαντικότερες εισόδους αυτού του συστήματος είναι το αισθητήριο της

απόλυτης πίεσης στην πολλαπλή εισαγωγή αέρα (MAP). Το αισθητήριο μετράει την

πυκνότητα του αέρα που ρέει στη μηχανή και επιτρέπει τον έλεγχο του μίγματος

αέρα/καυσίμου καθώς και την ανάφλεξη ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη λειτουργία. Οι

δεκάδες των εκατομμυρίων του αισθητηρίου MAP που παράγονται ετησίως, και η

επικράτησή τους κατά τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαετίας έχει δημιουργήσει

διάφορα μοντέλα αισθητηρίων. Σήμερα, το κυρίαρχο μοντέλο για τα αισθητήρια ΜAP

είναι το αισθητήριο πίεσης πυριτίου(piezoresistive). Εφαρμόστηκε στα περισσότερα

επιβατικά οχήματα, και οδήγησε της εξελίξεις στην τεχνολογία αισθητηρίων πίεσης που

χρησιμοποιείται σε άλλες αναδυόμενες εφαρμογές αυτοκινήτων, όπως η μέτρηση της

πίεσης στα συστήματα επανακυκλοφορίας αερίου εξάτμισης (EGR), τις διαρροές στα

συστήματα καυσίμων για τις εκπομπές εξάτμισης, και την πίεση συστημάτων

ψεκασμού καυσίμων.

Εικόνα 19: Μονολιθικό αισθητήριο πίεσης που χρησιμοποιεί ένα κύκλωμα

επεξεργασίας ψηφιακού σήματος

30

3.2 Περιγραφή λειτουργίας αισθητηρίου MAP

Το αισθητήριο της απόλυτης πίεσης στην πολλαπλή εισαγωγή αέρα χρησιμοποιείται για

να μετρήσει την ποσότητα των καυσίμων που απαιτείται ώστε να έχουμε βέλτιστη

απόδοση . Το ποσό καυσίμων που απαιτείται συσχετίζεται άμεσα με τη μάζα του αέρα

που εισάγει η μηχανή. Η μάζα του αέρα είναι ανάλογη προς την πυκνότητα του αέρα,

η οποία είναι ανάλογη προς την απόλυτη πίεση και αντιστρόφως ανάλογη προς την

απόλυτη θερμοκρασία. Η ταχύτητα λειτουργίας των μηχανών καθορίζει τη συχνότητα,

ή το ποσοστό, στο οποίες η μάζα του αέρα αφήνει την πολλαπλή εισαγωγής και

εισάγεται στους κυλίνδρους.

(Engine Mass Airflow Rate) ≈ RPM × (Air Density)

ή ισοδύναμα

(Engine Mass Airflow Rate) ≈ RPM × MAP / (absolute temperature)

όπου

Engine Mass Airflow Rate: ρυθμός μαζικής ροής αέρα μηχανής

RPM: στροφές ανά λεπτό

Air Density: πυκνότητα αέρα

Εικόνα 20: Σχεδιάγραμμα αισθητήρα MAP

31

3.3 Παράδειγμα λειτουργίας αισθητήρα MAP

Αυτό το παράδειγμα θεωρεί πως οι ταχύτητες λειτουργίας των μηχανών όπως και η

θερμοκρασία του αέρα είναι ίδιες.

Κατάσταση 1:

Μια μηχανή που λειτουργεί σε αυξημένες στροφές (ευρεία ανοικτή ρυθμιστική

βαλβίδα) πάνω από ένα πολύ υψηλό βουνό το αισθητήριο ΜΑΡ μετράει περίπου 50

kPa(kilopascal)

Κατάσταση 2:

Η ίδια μηχανή στο επίπεδο της θάλασσας θα επιτύχει 50 kPa σε κατάσταση ρελαντί

λόγω της υψηλότερης βαρομετρικής πίεσης.

Η μηχανή απαιτεί την ίδια μάζα των καυσίμων και στις δύο καταστάσεις επειδή η μάζα

του αέρα που εισέρχεται στους κυλίνδρους είναι η ίδια. Εάν οι στροφές της μηχανής

αυξηθούν στην κατάσταση 2 τόσο όσο και στην κατάσταση 1, τότε η μέτρηση του

αισθητήρα MAP θα αυξηθεί από 50 kPa σχεδόν στα 100 kPa . Η υψηλότερη απόλυτη

πίεση στην πολλαπλή εισαγωγή αυξάνει την πυκνότητα του αέρα, και στη συνέχεια

περισσότερα καύσιμα μπορούν να καταναλωθούν με συνέπεια την υψηλότερη

απόδοση. Οποιοσδήποτε που έχει οδηγήσει επάνω σε ένα υψηλό βουνό παρατηρεί την

μείωση της απόδοσης των μηχανών καθώς το ύψος αυξάνεται.

3.4 Σύγκριση κενού

Το κενό είναι η διαφορά μεταξύ των απόλυτων πιέσεων της πολλαπλής εισαγωγής και

της ατμόσφαιρας. Το κενό είναι μια πίεση "μετρητών", δεδομένου ότι οι μετρητές από

τη φύση μετρούν μια διαφορά πίεσης, όχι μια απόλυτη πίεση. Η μηχανή αποκρίνεται

πλήρως στη μάζα αέρα, μη κενή, και η απόλυτη πίεση είναι απαραίτητη για να

υπολογίσει τη μάζα. Η μάζα του αέρα που εισάγεται στη μηχανή είναι άμεσα ανάλογη

προς την πυκνότητα του αέρα, η οποία είναι ανάλογη προς την απόλυτη πίεση, και

αντιστρόφως ανάλογη προς την απόλυτη θερμοκρασία.

32

3.4 Βαρόμετρο και υπολογισμοί κενού βασισμένοι στο αισθητήριο MAP

Ο αισθητήρας MAP μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει άμεσα το BAP

(βαρομετρική απόλυτη πίεση).

BAP = MAP (όταν τουλάχιστον ένας των ακόλουθων όρων είναι αληθινός.)

1.Όταν η μηχανή δε γυρίζει.

2.Κατά τη λειτουργία σε υψηλές στροφές

Μόλις είναι γνωστό το BAP, το αισθητήριο MAP μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να

υπολογίσει το κενό στην πολλαπλή εισαγωγή.

BAP - MAP = κενό στην πολλαπλή

ή

BAP = MAP + κενό στην πολλαπλή

ή

MAP = BAP - κενό στην πολλαπλή

Όταν η μηχανή είναι αναμμένη, η διαφορά μεταξύ του BAP και του αισθητηρίου MAP

είναι γνωστή ως κενό στην πολλαπλή εισαγωγής. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

(ECU) μαθαίνει το BAP αμέσως πριν την εκκίνηση της μηχανής, δηλαδή όταν ο

αισθητήρας MAP είναι ίσος με το BAP. Δεδομένου ότι η ατμοσφαιρική πίεση

μειώνεται με το αυξανόμενο ύψος, το κενό πρέπει επίσης να μειωθεί για να διατηρηθεί

η ίδια μέτρηση του αισθητηρίου MAP προκειμένου να διατηρηθεί η ίδια κατανάλωση

ροπής. Αυτό πραγματοποιείται με το να ανοίξει η ρυθμιστική βαλβίδα της μηχανής

περισσότερο καθώς το ύψος αυξάνεται. Ωστόσο, το BAP που το μαθαίνουμε στην αρχή

του ταξιδιού, πλέον δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω των αλλαγών του υψομέτρου.

Μερικές φορές ένα σύστημα ελέγχου μηχανών θα χρησιμοποιήσει και ένα αισθητήριο

BAP και ένα αισθητήριο MAP για να έχει συνεχώς μια ακριβής μέτρηση της

βαρομετρικής πίεσης όπως και το κενό στην πολλαπλή . Ωστόσο, ούτε το κενό στην

33

πολλαπλή ούτε η βαρομετρική πίεση είναι απαραίτητα, για τον καθορισμό της

ποσότητας του καυσίμου, αν και είναι χρήσιμα για άλλες λειτουργίες της μηχανής. Οι

κρίσιμες πληροφορίες είναι η πυκνότητα του αέρα στην πολλαπλή εισαγωγή, και η

ταχύτητα της μηχανής, δηλαδή η μέθοδος ταχύτητα-πυκνότητα. Το αισθητήριο BAP

βρίσκεται συχνά μέσα στο ECU, και ο αισθητήρας MAP βρίσκεται συνήθως κοντά

στην πολλαπλή εισαγωγή.

3.5 Περιγραφή λειτουργίας αισθητηρίου MAP

Μια σταθερή τάση εισόδου εφαρμόζεται στις δύο αντίθετες πλευρές της γέφυρας όπως

φαίνεται στην εικόνα 21. Η τάση εξόδου μετριέται στις άλλες δύο πλευρές όπου

χρησιμοποιείται ένας διαφορικός ενισχυτής, μια συσκευή που εκπέμπει ένα σήμα

εξόδου μόνο όταν οι είσοδοί του είναι διαφορετικοί. Σε κατάσταση ηρεμίας, η

αντίσταση μέσα στο κύκλωμα ισορροπεί την τάση, έτσι η τάση εξόδου είναι μηδέν.

Όταν το διάφραγμα είναι συνεστραμμένο, η αντίσταση αυξάνει κατά πλάτος του ενός

ποδιού του κυκλώματος και μειώνει κατά πλάτος του άλλου ποδιού. Αυτή η

ανισορροπία είναι η αιτία ώστε η τάση εξόδου να μεταβάλλεται σε άμεση αναλογία με

τις αλλαγές στις αντιστάσεις του κυκλώματος. . Τα παραδοσιακά αισθητήρια πίεσης

παχιάς επίστρωσης (thick-film) έχουν μικροσκοπικά καλώδια συγκεκριμένου μήκους

και διατομής που δημιουργούν ένα ακριβές επίπεδο αντίστασης. Αυτά τα καλώδια

"βαθμονομημένης αντίστασης" είναι τυπωμένα σε μια επίστρωση και συχνά συνδέονται

με ένα κεραμικό υπόστρωμα. Στο κέντρο είναι μια μικρή αεροφυσαλίδα μεταξύ της

επίστρωσης και του υποστρώματος. Η επίστρωση λειτουργεί σαν διάφραγμα και το

ενισχυτικό υπόστρωμα περιορίζει την πλήρη απόκλιση του διαφράγματος προς

αποφυγή διαρροών. Η φυσαλίδα μπορεί να είναι μόνο λίγα τετραγωνικά χιλιοστόμετρα

και συνολικά η απόκλιση να είναι μόνο μερικές φορές το πάχος της επίστρωσης.

Ακόμα, είναι αρκετά ανθεκτική και έχει αρκετή ανάλυση ώστε να διαβάσει τις μεσαίες

πιέσεις. Οι αισθητήρες πίεσης ημιαγωγών χρησιμοποιούνται συχνά για την μέτρηση

χαμηλών πιέσεων σε δύσκολα περιβάλλοντα. Λειτουργούν όπως οι τύποι-επίστρωσης

(film-type), αλλά το διάφραγμα είναι ένα τσιπ υπολογιστών, το οποίο είναι πραγματικά

μια πολυστρωματική πλάκα πυριτίου. Η γέφυρα Wheastone κατασκευάστηκε

χαράζοντας τα στρώματα του υλικού για να ρυθμίσουν (calibrate) την αντίσταση του

34

τσιπ στα σωστά επίπεδα και σε συγκεκριμένες "κατευθύνσεις." Τα στρώματα στο τσιπ

λειτουργούν όπως το διάφραγμα, και παρόλο που είναι μόνο μερικά

εκατομμυριοστόμετρα (εκατό χιλιοστά της ίντσας) πάχους με αμελητέα κίνηση, η

ευαισθησία και η ακρίβειά τους είναι καλύτερη από τον τύπο-επίστρωσης (film type).

Επίσης, είναι μικρότερη, αλλά πολύ ανθεκτικότερη.

Εικόνα 21: Κυκλωματικό διάγραμμα αισθητηρίου MAP

3.6 Έλεγχος καλής λειτουργίας

Ξεκινώντας τις δοκιμές καλής λειτουργίας ενός αισθητηρίου μια οπτική επιθεώρηση

είναι πολύ σημαντική, επειδή μερικές φορές υπάρχει περίπτωση ο σωλήνας κενού από

την πολλαπλή εισαγωγή προς το αισθητήριο MAP να έχει γίνει χαλαρός ή να έχει

βλάβη. Η εικόνα 22 παρουσιάζει τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η σύνδεση του

παλμογράφου για αυτήν τη δοκιμή.

Η εικόνα 23(α) δίνει την εικόνα της κυματομορφής της τάσης από ένα αναλογικό

αισθητήριο όπως παρατηρείται για μία περίοδο περίπου 3 sec. Στην εικόνα 23(β) ένα

τμήμα αυτής της κυματομορφής είναι μεγενθυμένο. Eπίσης, παρακάτω επεξηγούμε

κάποια σημεία της κυματομορφής:

35

1. χαμηλό φορτίο μηχανών

2. υψηλό φορτίο μηχανών

3. υψηλή τάση (χαμηλό κενό στην πολλαπλή)

4. καθώς η ρυθμιστική βαλβίδα ανοίγει οι κενές πτώσεις και η τάση αυξάνονται

5. μια χαμηλή τάση δείχνει το υψηλό κενό στην πολλαπλή.

Η εικόνα 24 παρουσιάζει την κυματομορφή τάσης για ένα αισθητήριο MAP που δίνει

μια μεταβλητή συχνότητα ψηφιακού σήματος εξόδου. Οι αλλαγές στο σήμα

συχνότητας με το κενό στην πολλαπλή εισαγωγή και το φάσμα της συχνότητας είναι

περίπου 50-110 Hz

Εικόνα 22: Σύνδεση παλμογράφου με το αισθητήριο MAP

36

Εικόνα 23: Κυματομορφές τάσης ενός αναλογικού αισθητηρίου MAP

Η περιοδική λειτουργία εγγραφής είναι ένας εύκολος τρόπος να παρακολουθήσουμε το

σήμα κατά τη διάρκεια του χρόνου. Αυτή η λειτουργία μας δίνει το χρόνο να

ενεργοποιήσουμε τον αισθητήρα ενώ η καταγραφή είναι υπό εξέλιξη, και έπειτα η

καταγραφή σταματάει ώστε να δούμε τα αποτελέσματα.

37

Εικόνα 24: Η κυματομορφή τάσης για ένα αισθητήριο MAP μεταβλητής συχνότητας

(ψηφιακό)

1. Οι πάνω οριζόντιες γραμμές πρέπει να φθάσουν στην τάση αναφοράς

2. Οι αλλαγές τάσης πρέπει να είναι ευθείες και κάθετες

3. Η τάση από κορυφή σε κορυφή πρέπει να είναι ίση με την τάση αναφοράς

4. Οι κάτω οριζόντιες γραμμές πρέπει σχεδόν να φθάσουν στη γείωση

Η πτώση τάσης στη γείωση δεν πρέπει να υπερβεί τα 400mv. Εάν η τάση είναι

μεγαλύτερη από 400 mv, τότε ευθύνεται μια κακή γείωση στο αισθητήριο ή την

ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU). Το αισθητήριο MAP μπορεί να δοκιμαστεί με την

βοήθεια μιας αντλίας κενού, για να εξομοιώσει το κενό στην πολλαπλή εισαγωγή και

ένα βολτόμετρο όπως φαίνεται στην εικόνα 25.

38

Εικόνα 25: Δοκιμή ενός αισθητηρίου MAP με τη βοήθεια μιας αντλίας κενού

Αυτή η δοκιμή (εικόνα 25) προϋποθέτει ότι ο σωλήνας κενού από την πολλαπλή

εισαγωγή στο αισθητήριο θα πρέπει να είναι αποσυνδεμένος και το άκρο του

σωλήνα που συνδέεται στην πολλαπλή εισαγωγή πρέπει να συνδεθεί

με την αντλία κενού. Ο θετικός ακροδέκτης του βολτόμετρου πρέπει

να συνδεθεί με το σήμα εξόδου του αισθητηρίου και ο αρνητικός

ακροδέκτης με μια γείωση. Το πλεονέκτημα με την αντλία κενού είναι ότι η

έξοδος του αισθητηρίου μπορεί να ελεγχθεί ακριβώς σε σχέση με το μετρημένο κενό

και αυτό έχει τα περισσότερα πλεονεκτήματα έναντι των άλλων μεθόδων.

3.7 Προμηθευτές/Κατασκευαστές

1. Εταιρεία DENSO

https://www.denso.co.jp/en/

Japan , Tokyo

2. Εταιρεία SIEMENS VDO

http://www.siemensvdo.com

Germany

39

3. Εταιρεία FREESCALE SEMICONDUCTOR

http://www.freescale.com/

4. Εταιρεία DELPHI

http :// www . delphi . com /

5725 Delphi Drive,Troy, Michigan 48098-2815 USA

5. Εταιρεία Joint Sensor Instruments (Shenzhen) Ltd

http://www.szjoint.com

Xiameilin,Futian District , Shenzhen Guangdong 518049 China

6. Εταιρεία HONEYWELL

http://www.honeywell.com

101 Columbia Road Morristown, NJ 07962 USA

7. Εταιρεία TOMCO INC

http://www.tomco-inc.com

Tomco Inc. 6241 Lemay Ferry Road St. Louis, MO 6312 USA

8 . Εταιρεία ELECTROMOTIVE INC

http://www.electromotive-inc.com

9131 Centreville Road Manassas, Virginia 20110

40

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.

ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΘΕΣΗΣ ΕΚΚΕΝΤΡΟΦΟΡΟΥ ΑΞΟΝΑ(CAMSHAFT POSITION SENSOR)

4.1 Εισαγωγή

Το αισθητήριο θέσης του εκκεντροφόρου άξονα (CMP or G sensor) μαζί με το

αισθητήριο θέσης του στροφαλοφόρου άξονα παρέχει τις εισόδους στο ECM για να

καθορίσει το συγχρονισμό ψεκασμού καυσίμων (fuel injection) και τον προσδιορισμό

της θέσης των κυλίνδρων. Από αυτές τις εισόδους, το ΕCM καθορίζει τη θέση του

στροφαλοφόρου άξονα. Tο αισθητήριο θέσης εκκεντροφόρου άξονα είναι συνδεμένο

με το οπίσθιο τμήμα της κεφαλής των κυλίνδρων (εικόνα 26).

Εικόνα 26: Αισθητήριο θέσης εκκεντροφόρου άξονα (CMP)

Ένας μαγνήτης στόχων συνδέεται με το οπίσθιο τμήμα του εκκεντροφόρου άξονα

(εικόνα 27). Ο μαγνήτης στόχων έχει τέσσερις διαφορετικούς πόλους τοποθετημένους

μέσα σε ένα ασύμμετρο σχήμα. Δεδομένου ότι ο μαγνήτης στόχων περιστρέφεται, το

αισθητήριο θέσης αλλάζει την πολικότητά του. Η έξοδος του αισθητηρίου

μεταβάλλεται από υψηλή τάση (5,0 volts) σε χαμηλή (0,5 volts) καθώς ο μαγνήτης

στόχων περιστρέφεται. Όταν ο βόρειος πόλος του μαγνήτη στόχων περνά κάτω από το

αισθητήριο, η έξοδος του αισθητηρίου είναι υψηλή (5,0 volts). Η έξοδος του

αισθητηρίου είναι χαμηλή όταν περνά ο νότιος πόλος του μαγνήτη στόχων κάτω από

αυτό. Το αισθητήριο ενεργεί επίσης ως πιάτο ώθησης για να ελέγξει την αρχή και το

τέλος του εκκεντροφόρου άξονα.

41

Εικόνα 27: Μαγνήτης στόχων τοποθετημένος στο οπίσθιο τμήμα του εκκεντροφόρου

Εικόνα 28: Πολικότητα του μαγνήτη στόχου.

4.2 Τύποι αισθητηρίου θέσης εκκεντροφόρου άξονα (CMP)

Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του αισθητηρίου είναι δύο

τύπων:

1. Επαγωγικού τύπου(inductive) και

2. Hall effect

4.2.1 Αισθητήρια επαγωγικού τύπου (inductive)

42

Τα επαγωγικού τύπου αισθητήρια περιέχουν ένα μόνιμο μαγνήτη που εσωκλείεται εν

μέρει σε ένα μαλακό πυρήνα σιδήρου και εν μέρει σε ένα τύλιγμα τομέων. Η άκρη του

αισθητήριου τοποθετείται κοντά στο εργαλείο δαχτυλιδιών σφονδύλων, μια χωριστή

οδοντωτή ρόδα ώθησης που συνδέεται με την τροχαλία στροφαλοφόρων αξόνων. Σε

ορισμένες εφαρμογές του αισθητηρίου ενσωματώνεται στην αντλία ψεκασμού

καυσίμων.

Εικόνα 29: αισθητήρας τύπου inductive

1. Μαλακός πυρήνας σιδήρου

2. Τύλιγμα τομέων

3. Μόνιμος μαγνήτης

4. Εργαλείο δαχτυλιδιών σφονδύλων

5. Οπή TDC

Δεδομένου ότι τα δόντια του άξονα ώθησης περιστρέφονται, αλλάζει το μαγνητικό

πεδίο του αισθητηρίου προκαλώντας ένα σήμα τάσης που στέλνεται στην ηλεκτρονική

μονάδα ελέγχου (ECU). Επειδή τα συγκεκριμένου τύπου αισθητήρια δεν

χρησιμοποιούνται συχνά στην αυτοκινητοβιομηχανία δε θα ασχοληθούμε μαζί τους στη

συνέχεια της εργασίας.

43

4.2.2 Αισθητήρια τύπου Hall Effect

Το αισθητήριο hall effect είναι ένας ημιαγωγός, το οποίο διατρέχει ένα ρεύμα,

εσωκλειόμενο από ένα μαγνητικό πεδίο κάθετα στην τρέχουσα ροή (Εικόνα 30).

Εικόνα 30

1. Αισθητήριο

2. Ηλεκτρικός συνδετήρας

Ο άξονας ώθησης περιστρέφεται (Εικόνα 31[1]) επιτρέποντας στο μαγνητικό πεδίο να

περάσει μεταξύ των μαγνητικών πόλων του αισθητηρίου όταν αυτοί είναι

ευθυγραμμισμένοι (Εικόνα 31[2]).

Εικόνα 31: Περιστροφή άξονα ώθησης

44

Αυτό το μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται για να ελέγξει τη ροή του ρεύματος μέσω

ενός ημιαγωγού που ενεργοποιεί έπειτα ένα κύκλωμα ελέγχου. Το αισθητήριο

τροφοδοτείται με ένα ρεύμα ελέγχου από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ECU το

οποίο οδηγείται στη γη καθώς το αισθητήριο λειτουργεί παράγοντας μια τετραγωνική

κυματομορφή.

4.3 Το φαινόμενο Hall effect

Το φαινόμενο Hall effect ανακαλύφθηκε από το Δρ Edwin Hall το 1879 ενώ ήταν

υποψήφιος διδάκτορας στο πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη. Το φαινόμενο

Hall προσπαθούσε να ελέγξει τη θεωρία της ροής ηλεκτρονίων που προτάθηκε από τον

Kelvin περίπου 30 έτη νωρίτερα. Ο Δρ. Hall ανακάλυψε ότι όταν ένας μαγνήτης

τοποθετούνταν έτσι ώστε το πεδίο του να ήταν κάθετο σε μια πλευρά ενός λεπτού

ορθογωνίου αποτελούμενο από χρυσό μέσω του οποίου το ρεύμα έρεε, μια διαφορά

τάσης εμφανιζόταν στις αντίθετες άκρες. Διαπίστωσε ότι αυτή η τάση ήταν ανάλογη

προς την τρέχουσα ροή του αγωγού, και της μαγνητικής επαγωγής στον αγωγό. Αν και

τα πειράματα του φαινομένου ήταν επιτυχή, καμία εφαρμογή έξω από τη σφαίρα της

θεωρητικής φυσικής δε βρέθηκε για πάνω από 70 έτη. Με την εμφάνιση των

ημιαγωγών υλικών στη δεκαετία του '50, το φαινόμενο hall effect βρήκε τις πρώτες

εφαρμογές του, με μια από αυτές στο αισθητήριο θέσης εκκεντροφόρου άξονα (CMP).

Από τότε η βιομηχανία έχει παράγει και παραδώσει προς εφαρμογή σχεδόν

εκατομμύρια συσκευές hall effect στα προϊόντα αισθητηρίων.

Εικόνα 32: Αρχές του φαινομένου hall effect χωρίς μαγνητικό πεδίο

45

Όταν ένας κινούμενος αγωγός τοποθετείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, μια τάση θα

παραχθεί κάθετη τόσο στο ρεύμα όσο και στο πεδίο. Αυτή η αρχή είναι γνωστή ως

φαινόμενο Hall effect. Στην εικόνα 32 βλέπουμε τη βασική αρχή του φαινομένου Hall

effect. Παρουσιάζει ένα λεπτό φύλλο ημιαγωγού υλικού (στοιχείο hall) μέσω του

οποίου ένα ρεύμα περνάει. Οι έξοδοι του ημιαγωγού υλικού είναι κάθετοι στην

κατεύθυνση του ρεύματος. Όταν δεν εφαρμόζεται κάποιο μαγνητικό πεδίο στις εξόδους

δεν εμφανίζεται καμιά διαφορά τάσης. Όταν ένα κάθετο μαγνητικό πεδίο εφαρμοσθεί,

όπως φαίνεται στην εικόνα 33, μια δύναμη Lorentz ασκείται στο ρεύμα. Αυτή η δύναμη

μετακινεί το ρεύμα, με συνέπεια μια πιθανή διαφορά τάσης να εμφανίζεται στην έξοδο.

Αυτή η τάση είναι η τάση Hall (VH).

Εικόνα 33: Αρχές του φαινομένου hall effect με μαγνητικό πεδίο

Η τάση hall είναι ανάλογη προς το ρεύμα (I) και το μαγνητικό πεδίο (B). Αυτή

κυμαίνεται περίπου στα 7mv/Vs / Gauss στο πυρίτιο και απαιτεί έτσι την ενίσχυσή της

για να χρησιμοποιηθεί σε πρακτικές εφαρμογές. Το πυρίτιο παρουσιάζει το

πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, μια αλλαγή στην ηλεκτρική αντίσταση ανάλογη προς την

πίεση που ασκείται. Απαιτείται να ελαχιστοποιήσουμε αυτήν την επίδραση σε ένα

αισθητήριο hall. Αυτό πραγματοποιείται προσανατολίζοντας το στοιχείο hall (εικόνα

34) στο ολοκληρωμένο κύκλωμα έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση της πίεσης

όπως επίσης και με την χρησιμοποίηση πολλαπλάσιων στοιχείων hall. Η εικόνα 34

παρουσιάζει δύο στοιχεία hall που βρίσκονται πολύ κοντά μέσα σε ένα ολοκληρωμένο

κύκλωμα. Αυτά τοποθετούνται με αυτόν τον τρόπο έτσι ώστε να μπορούν και τα δύο

να δέχονται την ίδια πίεση , που δίνεται από το ΔR. Το πρώτο στοιχείο Hall εφαρμόζει

την τάση του κατά μήκος του κάθετου άξονα και το δεύτερο κατά μήκος του οριζόντιου

46

άξονα. Προσθέτοντας τις δύο εξόδους απαλείφουμε το σήμα που οφείλεται στην πίεση

που ασκείται.

Εικόνα 34: Προσανατολισμός στοιχείου Hall

Το στοιχείο hall είναι το βασικό αισθητήριο μαγνητικών πεδίων. Αυτό απαιτεί ένα

ρυθμιζόμενο σήμα ώστε η έξοδος να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις εφαρμογές. Η

ηλεκτρονική ρύθμιση του σήματος χρειάζεται έναν ενισχυτή και έναν αντισταθμιστή

θερμοκρασίας. Ο ρυθμιστής τάσης απαιτείται στις περιπτώσεις όπου η τροφοδοσία δεν

είναι σταθερή. Η εικόνα 35 δείχνει το βασικό μπλοκ διάγραμμα ενός αισθητηρίου

θέσης εκκεντροφόρου άξονα (CMP). Εάν η τάση hall μετριέται όταν δεν υπάρχει

κανένα μαγνητικό πεδίο, η έξοδος είναι μηδέν (εικόνα 35). Ωστόσο, εάν η τάση σε κάθε

έξοδο μετριέται με βάση αναφοράς τη γη, μια διαφορετική από το μηδέν τάση θα

εμφανιστεί. Αυτό είναι η μέθοδος κοινής τάσης (CMV), και είναι ίδια σε κάθε έξοδο.

Εικόνα 35: Μπλοκ διάγραμμα βασικού αισθητηρίου θέσης εκκεντροφόρου

άξονα(CMP)

47

Ο ενισχυτής που παρουσιάζεται μέσα στο διάγραμμα της εικόνας 35 πρέπει να είναι

ένας διαφορικός ενισχυτής ώστε να ενισχύει μόνο τη διαφορά δυναμικού ή τάση hall η

οποία είναι περίπου 30 μικροβόλτς (microvolts) παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου του

ενός Gauss. Αυτή η χαμηλού επιπέδου έξοδος απαιτεί έναν ενισχυτή με χαμηλό

θόρυβο, υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου και μέτριο κέρδος. Ένας διαφορικός

ενισχυτής με αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα μέσα στο

στοιχείο hall χρησιμοποιώντας ένα τυποποιημένο διπολικό τρανζίστορ. Όπως

αναφέρθηκε και προηγουμένως, η τάση hall είναι συνάρτηση του ρεύματος εισόδου. Ο

σκοπός του ρυθμιστή στην εικόνα 35 είναι να κρατήσει αυτό το ρεύμα σταθερό έτσι

ώστε η έξοδος του αισθητηρίου να απεικονίζει μόνο την ένταση του μαγνητικού πεδίου.

Προηγουμένως αναλύσαμε ένα αισθητήριο αναλογικής εξόδου ως μια συσκευή που

έχει μια έξοδο ανάλογη προς την είσοδό του. Εδώ θα αναφερθούμε στο ψηφιακό

αισθητήριο θέσης Αυτό το αισθητήριο έχει μια έξοδο που έχει δύο καταστάσεις : τη

θέση ON ή τη θέση OFF. Η βασική συσκευή αναλογικής εξόδου που αναφέρεται στην

εικόνα 35 μπορεί να μετατραπεί σε ένα αισθητήριο ψηφιακής εξόδου με την προσθήκη

ενός κυκλώματος Schmitt trigger . Η εικόνα 36 μας δίνει το μπλοκ διάγραμμα ενός

αισθητηρίου θέσης ψηφιακής εξόδου Ο trigger Schmitt συγκρίνει την έξοδο του

διαφορικού ενισχυτή με μια τάση αναφοράς. Όταν η έξοδος του ενισχυτή υπερβεί την

τάση αναφοράς, ο trigger Schmitt ανοίγει. Αντιθέτως, όταν πέφτει η έξοδος του

ενισχυτή κάτω από το σημείο αναφοράς, η έξοδος του trigger Schmitt κλείνει.

Εικόνα 36: Αισθητήριο (CMP) με ψηφιακή έξοδο

48

Η υστέρηση παρουσιάζεται στην εικόνα 37. Τα κύρια σημεία της χαρακτηριστικής

είναι το σημείο λειτουργίας, το σημείο release και η διαφορά μεταξύ των δύο. Kαθώς

το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται, καμία αλλαγή δε θα υπάρξει στην έξοδο του

αισθητηρίου παρά μόνο όταν η αύξηση προσεγγίσει το σημείο λειτουργίας. Μόλις η

αύξηση του μαγνητικού πεδίου φθάσει την τιμή του σημείου λειτουργίας τότε το

αισθητήριο θα αλλάξει κατάσταση (ON). Επιπλέον αύξηση του μαγνητικού πεδίου

πέρα από ένα σημείο δε θα έχει καμία επίδραση στην έξοδο του αισθητηρίου. Εάν το

μαγνητικό πεδίο μειωθεί κάτω από το σημείο λειτουργίας, η έξοδος θα παραμείνει η

ίδια μέχρι το σημείο release, σε αυτό το σημείο, η έξοδος του αισθητηρίου θα

επιστρέψει στην αρχική κατάσταση (OFF).

Εικόνα 37: Χαρακτηριστική αισθητηρίου (CMP) ψηφιακής εξόδου.

4.4 Έλεγχος καλής λειτουργίας

4.4.1 Ανοικτό κύκλωμα

Το ανοικτό κύκλωμα θα μπορούσε να οφείλεται σε ένα αποσυνδεμένο καλώδιο, μια

ελαττωματική επαφή του συνδετήρα και σπάνια μπορεί να οφείλεται σε ένα καλώδιο

σπασμένο στη μέση του. Οι περισσότερες περιπτώσεις εμφανίζονται στο συνδετήρα.

Ειδικότερα, θα πρέπει να ελεγχθούν οι συνδετήρες των αισθητηρίων. Η ελαττωματική

επαφή θα μπορούσε να οφείλεται στην οξείδωση του συνδετήρα, στα ξένα υλικά που

εισάγουν οι συνδετήρες του αισθητηρίου ή σε μια παραμόρφωση στα άκρα των

49

συνδετήρων. Απλά αποσυνδέοντας και επανασυνδέοντας τους συνδετήρες μία φορά

μπορεί να οδηγήσει στην επίλυση του προβλήματος.

Εικόνα 38: Προβληματικό καλώδιο

4.4.2.Βραχυκύκλωμα

Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται σε μια επαφή μεταξύ του καλωδίου και του εδάφους ή

σε ένα βραχυκύκλωμα που εμφανίστηκε μέσα στο διακόπτη. Σε πολλές περιπτώσεις

όταν υπάρχει ένα βραχυκύκλωμα μεταξύ του καλωδίου και του εδάφους, ελέγχουμε

λεπτομερώς εάν το καλώδιο ακουμπάει στο σώμα ή εάν στερεώνεται κατάλληλα. Κατά

την εφαρμογή των ακροδεκτών ελέγχου σε ένα συνδετήρα, αυτό γίνεται από το πίσω

τμήμα του συνδετήρα ώστε να μην καταστρέψουμε τα μεταλλικά του στοιχεία.

4.4.3.Έλεγχος συνέχειας

(α) Αποσυνδέουμε τους συνδετήρες από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU) αλλά

και από το αισθητήριο.

(β) Μετράμε την αντίσταση μεταξύ των άκρων από τους συνδετήρες ενώ συγχρόνως

κουνάμε το καλώδιο κάθετα και οριζόντια.

Η Αντίσταση θα πρέπει να είναι: 1 Ω ή λιγότερο

50

Εικόνα 39: Έλεγχος συνέχειας

4.4.4. Έλεγχος αντίστασης (έλεγχος βραχυκυκλώματος)

(α) Αποσυνδέουμε τους συνδετήρες και στις δύο άκρες.

(β) Μετράμε την αντίσταση μεταξύ των άκρων των συνδετήρων και της γης. Πάλι μετράμε την αντίσταση κουνώντας το καλώδιο κάθετα και οριζόντια

Αντίσταση θα πρέπει να είναι: 1 ΜΩή υψηλότερη

Εικόνα 40: Έλεγχος βραχυκυκλώματος

4.5 Κατάσκευαστές/ Προμηθευτές .

51

1. Εταιρεία SIEMENS VDO

http :// www . siemensvdo . com

Germany.

2. .Εταιρεία HONEYWELL

http://www.honeywell.com

101 Columbia Road Morristown, NJ 07962 USA

3. Εταιρεία Allegro Microsystems inc.

http://www.allergomicro.com

Worcester, MA 01606 USA

4. Εταιρεία Melexis Microelectronic Systems

http://www.melexis.com

Concord NH, 03301 USA.

5. Εταιρεία HAMLIN

www . hamlin . com

Seattle, WA USA.

6. Εταιρεία Pucheng Sensors (Shanghai) Co., Ltd.

www.globalsources.com/pucheng.co 98 Taopu East Road, Putuo Shanghai China

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟ ΟΞΥΓΟΝΟΥ (OXYGEN SENSOR)

52

Ένα αισθητήριο οξυγόνου (oxygen sensor) είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που μετρά

το ποσοστό του οξυγόνου (O2) στο αέριο ή το υγρό που αναλύεται σε κάθε περίπτωση.

Αναπτύχθηκε από τον Robert Bosch την δεκαετία του '60. Το αισθητήριο γίνεται

συνήθως με έναν κεραμικό βολβό ζιρκονίου (zirconium) που επιχρυσώνεται και στις

δύο πλευρές με ένα λεπτό στρώμα από λευκόχρυσο. Η πιο διαδεδομένη εφαρμογή είναι

η μέτρηση της απόδοσης των μηχανών εσωτερικής καύσεως στα αυτοκίνητα. Επίσης οι

δύτες χρησιμοποιούν μια παρόμοια συσκευή για να μετρήσουν τη μερική πίεση του

οξυγόνου στον αέρα της αναπνοής τους.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τα αισθητήρια οξυγόνου για να μετρήσουν την αναπνοή

ή την παραγωγή του οξυγόνου, επίσης χρησιμοποιούνται στις συσκευές ανάλυσης

οξυγόνου που βρίσκουν συχνή χρήση στις ιατρικές εφαρμογές, όπως τα όργανα ελέγχου

αναισθησίας, οι αναπνευστικές συσκευές και οι συμπυκνωτές οξυγόνου. Υπάρχουν

πολλοί διαφορετικοί τρόποι μέτρησης του οξυγόνου και αυτοί περιλαμβάνουν τις

ακόλουθες τεχνολογίες όπως zirconia, ηλεκτροχημικό (επίσης γνωστό ως γαλβανικό),

υπέρυθρο, υπερηχητικό και πολύ πρόσφατα το λέιζερ.

Εικόνα 38: Αισθητήριο οξυγόνου τοποθετημένο πριν και μετά τον καταλύτη

Το αισθητήριο οξυγόνου (oxygen sensor) που αναφέρεται στη βιβλιογραφία και ως

αισθητήριο Ο2, αισθητήριο λάμδα και αισθητήριο EGO (exhaust gas oxygen), είναι ένα

μικρό αισθητήριο που παρεμβάλλεται στο σύστημα εξάτμισης μιας μηχανής εσωτερική

καύσης για να μετρήσει τη συγκέντρωση του οξυγόνου που παραμένει στο αέριο

53

εξάτμισης και να τροφοδοτήσει με πληροφορίες την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

(ECU) του οχήματος ώστε να ελέγξει την αποδοτικότητα της διαδικασίας καύσης στη

μηχανή. Στα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα, αυτά τα αισθητήρια είναι συνδεμένα

με την πολλαπλή εισαγωγή της μηχανής για να καθορίσουν εάν το μίγμα

αέρα/καυσίμου που πηγαίνει στη μηχανή είναι πλούσιο (λίγο οξυγόνο) ή φτωχό (πάρα

πολύ οξυγόνο). Αυτές οι πληροφορίες στέλνονται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

της μηχανής (ECU), η οποία ρυθμίζει το μίγμα ώστε να δώσει στη μηχανή την

καλύτερη δυνατή οικονομία καυσίμων και τις χαμηλότερες πιθανές εκπομπές

καυσαερίων. Η βλάβη αυτών των αισθητηρίων, είτε λόγω της παλαιότητάς τους, είτε

λόγω της χρήσης των μολυβδούχων καυσίμων, είτε λόγω της νοθεία των καυσίμων,

μπορεί να οδηγήσει σε ζημιά τους καταλύτες των αυτοκινήτων. Ένα μειονέκτημα των

αισθητηρίων οξυγόνου είναι ότι μπορούν να δημιουργήσουν πρόβλημα όταν

χρησιμοποιείται μια τεχνολογία εξοικονόμησης καυσίμων η οποία δημιουργεί ένα

φτωχό μίγμα αέρα/καυσίμου. Το αισθητήριο θα ανιχνεύσει το μίγμα ως πάρα πολύ

φτωχό, και η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου(ECU) θα κάνει την ανάλογη ρύθμιση , έτσι

ώστε το μίγμα αέρα/καυσίμου να συνεχίζει να μένει μέσα στη στοιχειομετρική

αναλογία 14.7:1.

5.1 Τύποι αισθητηρίων οξυγόνου, ανάλυση λειτουργίας και μπλοκ διάγραμμα

Τα αισθητήρια οξυγόνου χωρίζονται σε διάφορους τύπους, εμείς θα αναλύσουμε τους

σημαντικότερους οι οποίοι είναι: αισθητήριο ζιρκονίου (Zirconia sensor), αισθητήριο

ευρείας ζώνης (wideband Zirconia sensor) και αισθητήριο τιτανίου (Titania sensor).

5.1.1 Αισθητήριο ευρείας ζώνης (wideband zirconia sensor)

Το αισθητήριο ευρείας ζώνης (wideband zirconia sensor), εισήχθη από τον Robert

Bosch το 1994. Εσωτερικά, τα νεότερα αισθητήρια ευρείας ζώνης μοιάζουν με τα

επίπεδα αισθητήρια οξυγόνου. Υπάρχει μια επίπεδη κεραμική λουρίδα μέσα στον

προστατευτικό κώνο μύτης των μετάλλων στο τέλος του αισθητηρίου. Η κεραμική

λουρίδα είναι στην πραγματικότητα ένα διπλό αισθητήριο στοιχείο που συνδυάζει ένα

54

"αισθητήριο στοιχείο οξυγόνου επίδρασης Nernst" με μια "αντλία οξυγόνου" που

χωρίζεται από ένα "χάσμα διάχυσης." Και τα τρία στοιχεία είναι τοποθετημένα σε

στρώματα στην ίδια λουρίδα κεραμικού στοιχείου. Το αέριο εξάτμισης εισέρχεται στο

αισθητήριο μέσω των διεξόδων ή των τρυπών στο μεταλλικό περίβλημα στην άκρη του

αισθητηρίου και αντιδρά με το διπλό στοιχείο αισθητηρίων. Το οξυγόνο διασκορπίζεται

μέσω του κεραμικού υποστρώματος πάνω στο στοιχείο αισθητηρίων. Η αντίδραση

αναγκάζει το κύτταρο Nernst να παραγάγει μια τάση ακριβώς όπως ένα συνηθισμένο

αισθητήριο οξυγόνου. Η αντλία οξυγόνου συγκρίνει την αλλαγή στην τάση με την τάση

ελέγχου από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου(ECU) και ισορροπεί το ένα ενάντια στο

άλλο για να διατηρήσει μια εσωτερική ισορροπία οξυγόνου. Αυτό αλλάζει το ρεύμα

που διαρρέει μέσω του αισθητηρίου το οποίο δημιουργεί ένα θετικό ή αρνητικό ρεύμα

το οποίο δείχνει την ακριβή αναλογία αέρα/καύσιμου της μηχανής. Το ρεύμα δεν είναι

πολύ, συνήθως μόνο περίπου 0,02 αμπέρ ή λιγότερο.

Εικόνα 39: Αισθητήριο ευρείας ζώνης (wideband zirconia sensor)

Αυτό το αισθητήριο ξεπερνά το μέσο όρο καθυστέρησης που εμφανίζεται στους άλλους

τύπους, και έτσι επιτρέπει στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU) να ρυθμίσει το

συγχρονισμό τροφοδοσίας και ψεκασμού καυσίμων της μηχανής γρηγορότερα. Στην

αυτοκινητοβιομηχανία αυτό το αισθητήριο καλείται επίσης και αισθητήριο UEGO

(universal exhaust gas oxygen). Το ευρείας ζώνης αισθητήριο zirconia χρησιμοποιείται

για τα στρωματοποιημένα συστήματα ψεκασμού καυσίμων και μπορεί να

55

χρησιμοποιηθεί και στις πετρελαιομηχανές ως αισθητήριο ανατροφοδότησης της

ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου (ECU) για την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο αέριο

εξάτμισης.

5.1.2 Αισθητήριο οξυγόνου τύπου ζιρκονίου( zirconia sensor)

Το αισθητήριο οξυγόνου τύπου ζιρκονίου είναι βασισμένο σε ένα στερεάς κατάστασης

ηλεκτροχημικό στοιχείο αποκαλούμενο στοιχείο Nernst. Δύο ηλεκτρόδιά του, παρέχουν

μια τάση εξόδου που αντιστοιχεί στην ποσότητα οξυγόνου στην εξάτμιση σχετιζόμενη

με αυτήν της ατμόσφαιρας. Μια τάση εξόδου 0,2 volt συνεχούς ρεύματος

αντιπροσωπεύει ένα φτωχό μίγμα. Μια έξοδος 0,8 volt συνεχούς ρεύματος

αντιπροσωπεύει ένα πλούσιο μίγμα. Το ιδανικό σημείο είναι 0,45volt συνεχές ρεύμα

όπου η ποσότητα αέρα/καύσιμου είναι σε βέλτιστη αναλογία, η οποία λέγεται

στοιχειομετρικό σημείο.

Εικόνα 40: Αισθητήριο οξυγόνου τύπου ζιρκονίου (zirconia)

Η τάση εξόδου που παράγεται από το αισθητήριο είναι τόσο μη γραμμική όσον αφορά

τη συγκέντρωση οξυγόνου, που είναι μη πρακτικό για την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

(ECU) να μετρήσει τις ενδιάμεσες τιμές, και έτσι καταχωρείται μόνο "το πλούσιο" ή

56

"το φτωχό" και ρυθμίζει το μίγμα αέρα/καυσίμων για να ισορροπήσει την έξοδο του

αισθητηρίου που κυμαίνεται μεταξύ αυτών των δύο τιμών.

Αυτός ο τύπος αισθητηρίου καλείται στενής ζώνης (narrow band), λόγω της στενής

σειράς των αναλογιών καυσίμων/αέρα στην οποία το αισθητήριο αποκρίνεται. Το κύριο

μειονέκτημα των αισθητηρίων στενής ζώνης είναι η αργή απόκρισή τους. Η μονάδα

ελέγχου καθορίζει τη σύνθεση του αερίου εξάτμισης με τον υπολογισμό του μέσου

όρου της υψηλής και χαμηλής κυματομορφής στην έξοδο του αισθητηρίου, και αυτή η

διαδικασία δημιουργεί μια αναπόφευκτη καθυστέρηση.

5.1.3 Αισθητήρια οξυγόνου τύπου τιτανίου (titanium sensor)

Πρόκειται για ένα λιγότερο χρησιμοποιούμενο τύπο αισθητηρίου οξυγόνου στενής

ζώνης ο οποίος έχει ένα κεραμικό στοιχείο από διοξείδιο του τιτανίου (titania). Αυτός ο

τύπος δεν παράγει την τάση του, αλλά αλλάζει την ηλεκτρική αντίστασή του

αντιδρώντας στη συγκέντρωση οξυγόνου. Η τιμή της είναι 20 ΚΩ για ένα φτωχό

μίγμα και περίπου 1 ΚΩ για ένα πλούσιο μίγμα. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου

τροφοδοτεί το αισθητήριο με ένα ρεύμα 12 volts και μετρά την τάση εξόδου του

αισθητηρίου στα άκρα του. Όπως και με το αισθητήριο ζιρκονίου (zirconia sensor),

αυτός ο τύπος είναι τόσο μη γραμμικός που στην πράξη χρησιμοποιείται απλά ως

δυαδικός δείκτης “πλούσιου” ή “φτωχού”. Τα αισθητήρια τιτανίου (titanium) είναι

ακριβότερα από τα αισθητήρια τύπου ζιρκονίου (zirconia sensor), αλλά αποκρίνονται

επίσης γρηγορότερα.

57

Εικόνα 40: Αισθητήριο οξυγόνου τύπου τιτανίου

5.2 Θέση του αισθητηρίου οξυγόνου στις μηχανές εσωτερικής καύσης.

Στην εικόνα 41 το Α δείχνει το προς τα πάνω αισθητήριο οξυγόνου που είναι από την

πλευρά της μηχανής και δίπλα στον καταλύτη. Αυτό το αισθητήριο παρέχει το σήμα

ανατροφοδότησης το οποίο η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου χρησιμοποιεί για τον έλεγχο

της αναλογίας αέρα/καυσίμου. Το δεύτερο αισθητήριο οξυγόνου στο Β στέλνει

πληροφορίες στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου η οποία τις χρησιμοποιεί για να

καθορίσει την αποδοτικότητα του καταλύτη. Το πλάτος τάσης αυτού του δεύτερου

σήματος είναι το κλειδί στην αξιολόγηση της αποδοτικότητας του καταλύτη .Όταν οι

καταλύτες είναι μεγάλης ηλικίας ή έχουν πάθει ζημιές από τα νοθευμένα καύσιμα, το

πλάτος τάσης του δεύτερου αισθητηρίου αυξάνεται.

58

Εικόνα 41: θέση του αισθητηρίου οξυγόνου

Τόσο η νομοθεσία στις ΗΠΑ όσο και η ευρωπαϊκή απαιτούν τα συστήματα εκπομπών

των οχημάτων να είναι εξοπλισμένα με τις απαραίτητες εγκαταστάσεις ώστε σε

περίπτωση που πάψει να λειτουργεί ο καταλύτης να υπάρχει μια ένδειξη, κατά

προτίμηση κάποια λυχνία η οποία να προειδοποιεί για την παύση της λειτουργίας του

καταλύτη. Προκειμένου να καλυφθεί αυτή η απαίτηση είναι απαραίτητο να

εγκατασταθεί ένα δεύτερο αισθητήριο οξυγόνου προς το κάτω μέρος του καταλύτη,

όπως φαίνεται στην εικόνα 41.

5.3 Εφαρμογές αισθητηρίου οξυγόνου

Εκτός από τη χρησιμοποίηση του αισθητηρίου οξυγόνου στην αυτοκινητοβιομηχανία

όπως εκτενώς περιγράψαμε παραπάνω, το αισθητήριο βρίσκει εφαρμογή σε πολλούς

άλλους τομείς, μερικούς από τους οποίους θα περιγράψουμε παρακάτω.

5.3.1 Εφαρμογές στην κατάδυση

Το αισθητήριο οξυγόνο τύπου κατάδυσης, που ονομάζεται και αναλυτής οξυγόνου ή

μετρητής ppO2,(εικόνα 42) χρησιμοποιείται στην αυτοκατάδυση με αναπνευστική

59

συσκευή. Χρησιμοποιείται για να μετρήσει τη συγκέντρωση οξυγόνου των μιγμάτων

του αερίου της αναπνοής. Χρησιμοποιείται επίσης στους μηχανισμούς ελέγχου

οξυγόνου του κλειστού κυκλώματος του αναπνευστήρα για να κρατήσει τη μερική

πίεση του οξυγόνου μέσα σε ασφαλή όρια. Αυτός ο τύπος αισθητηρίου λειτουργεί με τη

μέτρηση της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ένα μικρό ηλεκτρογαλβανικό

στοιχείο μετατροπής της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική (fuel cell).

Εικόνα 42: Αναλυτής οξυγόνου αερίου αναπνοής μιας συσκευή κατάδυσης

5.3.2 Επιστημονικές εφαρμογές.

Στην βιολογία ή λιμνολογία των θαλασσών οι μετρήσεις οξυγόνου γίνονται συνήθως

προκειμένου να μετρηθεί η αναπνοή μιας κοινότητας ή ενός οργανισμού, αλλά έχει

χρησιμοποιηθεί επίσης ως μέθοδος για να μετρήσει την αρχική ανάπτυξη των φυκιών.

Στον παραδοσιακό τρόπος της συγκέντρωσης οξυγόνου με δειγματοληψία ύδατος

χρησιμοποιούνται οι τεχνικές χημείας των υγρών π.χ. η μέθοδος τιτλοδότησης Winkler.

Υπάρχουν εντούτοις εμπορικά διαθέσιμα αισθητήρια οξυγόνου που μπορούν να

μετρήσουν τη συγκέντρωση οξυγόνου στα υγρά με μεγάλη ακρίβεια. Υπάρχουν δύο

τύποι αισθητηρίων οξυγόνου που είναι διαθέσιμοι: τα ηλεκτρόδια (ηλεκτροχημικοί

αισθητήρες) και οι οπτικοί αισθητήρες.

60

5.4. Δοκιμές καλής λειτουργίας

Εάν αποσυνδεθεί το αισθητήριο οξυγόνου, δε θα υπάρξει καμία ανατροφοδότηση προς

την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECM) η οποία πιθανώς θα έχει προγραμματιστεί

ώστε να χρησιμοποιήσει μια συγκεκριμένη τιμή, ορισμένη από πριν, η οποία θα

ελαχιστοποιήσει τη δυνατότητα βλάβης στον καταλύτη. Προσθέτουμε σε αυτό το

γεγονός ότι το αισθητήριο οξυγόνου θα πρέπει να είναι σε θερμοκρασία λειτουργίας

πάνω από 300 βαθμούς Κελσίου για να λειτουργήσει με την μέγιστη αποδοτικότητα.

Αυτό μας φανερώνει πως ο ηλεκτρονικός έλεγχος ενός αισθητηρίου οξυγόνου είναι μια

εργασία που απαιτεί μεγάλη προσοχή στις λεπτομέρειες. Εάν πάρουμε ένα παράδειγμα

ενός κώδικα ελαττωμάτων αισθητηρίων οξυγόνου μπορούμε να βρούμε μερικές από τις

λεπτομέρειες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την προσπάθεια της διάγνωσης και

επισκευής. Απαιτείται ένας έλεγχος της τάσης με την βοήθεια ενός παλμογράφου για

να εντοπίσουμε το πρόβλημα. Θα πρέπει να αναφέρουμε ότι η ηλεκτρονική μονάδα

ελέγχου (ECM) έχει καταχωρήσει έναν κώδικα ελαττωμάτων, έτσι, όταν η τιμή που

παραλαμβάνει δε βρίσκεται μέσα σε κάποια προγραμματισμένα όρια δίνει αυτόν τον

κώδικα που στην περίπτωσή μας είναι το 51. Μπορεί το αισθητήριο να λειτουργεί

σωστά αλλά το σήμα δε φθάνει στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECM) λόγω μιας

ατέλειας μεταξύ των άκρων της εξόδου του αισθητηρίου και των άκρων της μονάδας

ελέγχου (ECM). Αυτό δείχνει ότι αυτό το αισθητήριο οξυγόνου πρέπει να ελεγχθεί

σύμφωνα με τους ακόλουθους τρόπους:

1. Στην διαγνωστική πόρτα της μονάδας ελέγχου (ECM) εισάγουμε τον παλμογράφο,

που στη συγκεκριμένη περίπτωση πρόκειται για έναν Bosch KTS 500 . Αυτός θα

δημιουργήσει μία κυματομορφή της τάσης του αισθητηρίου οξυγόνου, παρόμοια με

αυτήν που παρουσιάζεται στην εικόνα 43. Αυτή η κυματομορφή λήφθηκε με τη μηχανή

να βρίσκεται σε κατάσταση ρελαντί και τη συχνότητα να είναι αρκετά χαμηλή.

61

Εικόνα 43: Έλεγχος τάσης της διαγνωστικής πόρτας της μονάδας ελέγχου (ECM)

2. Έλεγχος των ακροδεκτών του αισθητηρίου οξυγόνου όπως φαίνεται στην εικόνα 44.

Όταν το σύστημα είναι στη θερμοκρασία λειτουργίας του και το αισθητήριο και το

κύκλωμα είναι σε καλή κατάσταση, και οι δύο κυματομορφές, αυτές δηλαδή που

παρουσιάσαμε στην εικόνα 43 και 44, θα πρέπει να είναι ίδιες. Ωστόσο, εάν η

κυματομορφή στο αισθητήριο είναι σωστή και αυτή στην μονάδα ελέγχου δεν είναι

σωστή, θα πρέπει να υποθέσουμε ότι υπάρχει βλάβη στο κύκλωμα μεταξύ του

αισθητηρίου και της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου (ECM). Τα καλώδια και οι

συνδετήρες πρέπει να ελεγχθούν για να βρεθούν σημάδια της βλάβης. Με τη μηχανή

σβησμένη θα πρέπει να ελεγχθούν οι άκρες των καλωδίων, καθώς επίσης και το

καλώδιο του αισθητηρίου που οδηγείται στην γη. Εάν οι έλεγχοι στο αισθητήριο και

την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου δώσουν παρόμοια προβληματικά σήματα,

οδηγούμαστε στο συμπέρασμα πως πιθανόν υπάρχει πρόβλημα με το αισθητήριο.

Σημαντικές πληροφορίες για την απόδοση του αισθητηρίου οξυγόνου παίρνουμε από

τις κυματομορφές του παλμογράφου .

62

Εικόνα 44: Έλεγχος τάσης του αισθητηρίου χρησιμοποιώντας το φορητό παλμογράφο

Bosch PMS 100

Τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα των αισθητηρίων οξυγόνου

περιγράφονται παρακάτω:

Καθώς η αναλογία αέρα/καυσίμου κινείται από την τέλεια καύση

(λάμδα=1) (εικόνα 45) προς ελαφρώς πλούσια αναλογία

(λάμδα=0,98), η τάση του αισθητηρίου αυξάνει γρήγορα, και όταν η

αναλογία αέρα/καυσίμου κινείται από το λάμδα=1 στο λάμδα=1.02,

του οποίου η αναλογία είναι ελαφρώς φτωχή, η τάση του

αισθητηρίου πέφτει γρήγορα. Αυτό το χαρακτηριστικό

χρησιμοποιείται από τη μονάδα ελέγχου (ECU) για να ρυθμίσει την

ποσότητα των καυσίμων που εγχέεται (fuel injected) ώστε να ελέγχει

το λάμδα και να παρέχει ασφαλείς συνθήκες για την λειτουργία του

καταλύτη.

63

Εικόνα 45: Αισθητήριο οξυγόνου τύπου ζιρκόνια στην

περιοχή λάμδα=1

Οι κυματομορφές ενός αισθητηρίου οξυγόνου τύπου ζιρκονίου

φαίνονται στην εικόνα 46

Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά είναι τα ακόλουθα.

1. Η μέγιστη τάση πρέπει να είναι μεταξύ 800 mV και 1 volt. (εικόνα

46)

2.Η κλίση στην άνοδο και την κάθοδο της κυματομορφής γίνεται

λιγότερο απότομη καθώς το αισθητήριο είναι αρκετά παλιό ή είναι

χαλασμένο από τα νοθευμένα καύσιμα ή τα λιπαντικά

3. Οι τάσεις κορυφής πρέπει να είναι τουλάχιστον 600 mV με έναν

μέσο όρο 450 mV.

4. Η ελάχιστη τάση θα πρέπει να είναι περίπου 200 mV.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα αισθητήρια αντικαθίστανται

είτε επειδή είναι παλαιά ή είναι χαλασμένα. Στην εικόνα 47

παρουσιάζεται μια σύγκριση μεταξύ της κυματομορφής τάσης για

ένα καλό αισθητήριο και για ένα προβληματικό, το καλό

64

Εικόνα 46: Κυματομορφή αισθητηρίου οξυγόνου τύπου

ζιρκονίου

αισθητήριο είναι η συνεχής γραμμή και το προβληματικό είναι η διακεκομμένη

γραμμή.

Εικόνα 47:Σύγκριση της κυματομορφής ενός καλού ασθητηρίου και ενός

προβληματικού.

5.5 Κατασκευαστές/ Προμηθευτές.

1. Εταιρεία BOSCH

www . bosch . us

Robert Bosch LLC ,38000 Hills Tech Dr. ,Farmington Hills, MI 48331 USA

2. Εταιρεία CHANGZHOU LAMBDA ELECTRONIC CO., LTD

http://www.lambdasensor.cn

65

Tongzi West Road, Zhonglou Economic Development Zone, Changzhou, 213023,

P.R.China.

3. Εταιρεία DELPHI

http :// www . delphi . com /

5725 Delphi Drive,Troy, Michigan 48098-2815 USA

4. Εταιρεία MARATHON SENSOR INC.

www.marathonsensors.com

8904 Beckett Rd. West Chester, OH 45069 USA

5. Εταιρεία NGK SPARK PLUGS INC

www.ngksparkplugs.com

46929 Magellan Drive Wixom, MI 48393 USA

6. Εταιρεία SENSORTECHNICS INC

www.sensortechnics.com

Boschstr. 10 82178 Puchheim Germany.

7. Εταιρεία TELEDYNE ANALYTICAL INSTRUMENTS

www.teledyne-ai.com

16830 Chestnut Street City of Industry, California 91748-1020, USA

8. Εταιρεία UNISENSE A/S www.unisense.com Brendstrupgaardsvej 21 F DK-8200 Aarhus N Denmark.

66

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ

Α. Αισθητήριο θερμοκρασίας εξαγώμενων καυσαερίων (EGT)

1. http://www.foxvalleykart.com/egt.html

2. http://www.landy110.co.za/egt.htm

3. http://www.bankspower.com/Tech_whyegt.cfm

4. http://www.ultralightnews.com/engineinfo/egtwiringdia.htm

5. http://www.omega.com/prodinfo/ThermocoupleWire.html

6. http://www.iotech.com/handbook/chapt_6.html

7. http://www.temperatures.com/tcs.html

8. http://alex.eled.duth.gr/kekkeris/course/kef12005.html

9. Automotive Computer Controlled Systems, Diagnostic tools and techniques

Allan W. M. Bonnick, Butterworth-Heinemann, First published 2001

Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

10. Understanding Automotive Electronics

By: William B. Ribbens, Ph.D. With Contributions to Previous Editions

by:Norman P. Mansour,Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C.Jones, Leslie E.

Mansir, Newnes is an imprint of Butterworth–Heinemann Copyright © 1998 by

Butterworth–Heinemann

67

11. Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris,

Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

B. Αισθητήριο θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού της μηχανής (ECT)

12. http://www.asashop.org/autoinc/may98/techtotech.htm

13. http://www.centuryperformance.com/coolingsys.asp

14. http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/elessonshtml/Sensors/TempR.html

15. http://www.temperatures.com/thermistors.html

16. http://fordfuelinjection.com/index.php?p=28

17. http://autorepair.about.com/cs/troubleshooting/l/aa042603a_04.htm

18. focus.ti.com/lit/an/sloa052/sloa052.pdf

19. Automotive Computer Controlled Systems, Diagnostic tools and techniques

Allan W. M. Bonnick, Butterworth-Heinemann, First published 2001

Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

20. Understanding Automotive Electronics

By: William B. Ribbens, Ph.D. With Contributions to Previous Editions

by:Norman P. Mansour,Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C.Jones, Leslie E.

Mansir, Newnes is an imprint of Butterworth–Heinemann Copyright © 1998 by

Butterworth–Heinemann

21. Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris,

Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

68

C. Αισθητήριο της απόλυτης πίεσης στην πολλαπλή εισαγωγή(MAP)

22. http :// autorepair . about . com / cs / troubleshooting / l / aa 042603 a _06. htm

23. http :// archives . sensorsmag . com / articles /0599/0599_ p 52/ main . shtml

24. http :// members . rennlist . com / pbanders / manifold _ pressure _ sensor . htm

25. http :// www . sensorsmag . com / articles /0103/19/ main . shtml

26. http :// www . automotivedesignline . com / howto /196702491

27. http :// www . sensorsmag . com / articles /0700/62/ main . shtml

28. http :// xtronics . com / reference / xprimer . htm

29. Automotive Computer Controlled Systems, Diagnostic tools and techniques

Allan W. M. Bonnick, Butterworth-Heinemann, First published 2001

Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

30. Understanding Automotive Electronics

By: William B. Ribbens, Ph.D. With Contributions to Previous Editions

by:Norman P. Mansour,Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C.Jones, Leslie E.

Mansir, Newnes is an imprint of Butterworth–Heinemann Copyright © 1998 by

Butterworth–Heinemann

69

D. Αισθητήριο θέσης του εκκεντροφόρου άξονα

31.www.autozone.com/az/cds/en_us/0900823d/80/19/8d/e9/0900823d80198de9/

repairInfoPages.htm

32. www.bba-reman.com/content.aspx?content=NEXT_DTC_P0341

33. www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_1/backbone/r1_3_4.html

34. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/hall.html

35. www.sensorsmag.com/sensors/Sensor+Technology+Alert/Siemens-VDO-Drives-

Opportunities-in-Noncontact-Pos/ArticleStandard/Article/detail/323981

36. www.educypedia.be/electronics/sensorshall.htm

37.www.mgfcar.de/library/ENGINE_MANAGEMENT_SYSTEM_

%20MPi_VVC_MEMS_3.htm

38. www.melexis.com/prodfiles/0004759_MLX90217_rev9.pdf

39. http://content.honeywell.com/sensing/%20prodinfo/solidstate/technical/hallbook.pdf

40. Automotive Computer Controlled Systems, Diagnostic tools and techniques

Allan W. M. Bonnick, Butterworth-Heinemann, First published 2001

Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

41. Understanding Automotive Electronics

70

By: William B. Ribbens, Ph.D. With Contributions to Previous Editions

by:Norman P. Mansour,Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C.Jones, Leslie E.

Mansir, Newnes is an imprint of Butterworth–Heinemann Copyright © 1998 by

Butterworth–Heinemann

Ε. Αισθητήριο οξυγόνου

42. http :// www . aa 1 car . com / library / wraf . htm

43. http :// www . olyonline . com / Bos 02 update . htm

44. http :// www . forparts . com / BoswidebandO 2. htm

45. http :// www . forparts . com / BoswidebandO 2 diag . htm

46. http :// fordfuelinjection . com /? p =31

47. http :// www . picotech . com / auto / waveforms / lambda . html

48. http :// en . wikipedia . org / wiki / Oxygen _ sensor

49. http :// el . wikipedia . org / wiki /Αισθητήρας_λ

50. Automotive Computer Controlled Systems, Diagnostic tools and techniques

Allan W. M. Bonnick, Butterworth-Heinemann, First published 2001

Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

51. Understanding Automotive Electronics

By: William B. Ribbens, Ph.D. With Contributions to Previous Editions

by:Norman P. Mansour,Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C.Jones, Leslie E.

Mansir, Newnes is an imprint of Butterworth–Heinemann Copyright © 1998 by

Butterworth–Heinemann

71

52. Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris,

Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP

72

73