Днешните автомобили са пълни с датчици, които помагат за икономисване на гориво, като поддържат двигателя да работи гладко. Тези малки устройства следят какво се случва в двигателя и позволяват на компютърния мозък (наречен ECU) да прави стотици малки корекции всяка секунда. Основните включват кислородни датчици, устройства, които измерват въздушния поток към двигателя, и друг, който проследява положението на коляновия вал във всеки един момент. Всички тези устройства изпращат актуална информация обратно към компютъра, за да може той да регулира количеството гориво, смесвано с въздух, момента на възпламеняване и по същество да поддържа ефективно горене. Когато шофьорът рязко натисне газта, специални датчици се активират, за да синхронизират точно момента на впръскване на горивото според скоростта на въртене на двигателя. Това означава по-малко загубено гориво през изпускателната тръба и по-добра обща производителност за шофьори, които искат техните коли бързо да реагират, без да пият гориво.
Съвременните системи за управление на двигателя включват около 15 до 20 различни сензора както в хибридни, така и в турбозаредени двигатели, всички те работят заедно, за да постигнат оптималното съотношение между мощност и разход на гориво. Сензорите за детонация са особено важни за откриване на опасни предварителни възпламенения при двигатели с по-високи степени на компресия. Когато тези сензори засекат нещо нередно, те сигнализират към ЕСУ (ECU) почти незабавно да коригира моментa на възпламеняване. Според някои скорошни данни от Доклада за управление на двигателя 2024 г., цялата тази мрежа от сензори може да повиши икономичността на горивото с цели 12 процента в сравнение със старите системи, които не могат да се адаптират в реално време. Впечатляващо постижение за нещо, което повечето шофьори дори не забелязват под капака на двигателя.
Производителите на автомобили използват адаптивни стратегии чрез обратни връзки, задвижвани от сензори, за непрекъснато усъвършенстване на работата на двигателя:
| Тип сензор | Влияние на оптимизацията |
|---|---|
| Температура на охлаждаващата течност | Намалява загубите на гориво при студен старт с 18% |
| Налягане в изпускателната система | Подобрява отговора на турбокомпресора с 22% |
| Позиция на коляновия вал | Подобрява точността на моментите за впръскване |
Тези затворени системи помагат за намаляване на годишните разходи за гориво с 200–450 долара за типичен шофьор, като същевременно запазват живота на двигателя, според анализ на Encon Industries (2023 г.).
Сензорите за кислород, известни още като O2 сензори, по същество измерват количеството останал кислород в изгорелите газове след процеса на горене. Тези сензори функционират подобно на химически монитори в реално време, които следят ефективността на горивното горене в двигателя. При бензиновите двигатели те позволяват на управляващия двигателния блок да поддържа оптималното съотношение между въздух и гориво около 14,7 към 1. Съвременните автомобили със затворени системи могат всъщност да правят тези корекции до десет пъти всяка секунда! Такова често наблюдение намалява загубата на гориво с между 12 и 18 процента в сравнение с по-старите системи с отворен цикъл, според проучване на SAE от 2023 година.
Лошите кислородни сензори са сред най-честите виновници за ненужно прахосване на гориво. Според проучване на Агенцията за опазване на околната среда от 2022 г., при около 4 от всеки 10 коли с износени сензори разходът на гориво намалява с 10 до 15 процента. Това означава допълнително около 220 долара разход за гориво годишно за средностатистическия американски шофьор. Какво се случва е доста просто. Когато се натрупва мръсотия върху тези сензори, те започват да изпращат погрешни сигнали към компютъра на колата. Компютърът след това смята, че двигателят има нужда от повече гориво, отколкото всъщност е необходимо, и затопля системата. Това не само кара двигателя да работи по-богато от необходимото, но може също така да увеличи вредните емисии до три пъти спрямо нормалните нива. Освен това, цялото това допълнително изгаряне на гориво обикновено износва скъпите катализатори много по-бързо от предвиденото.
| Функция | Традиционен циркониев | Широколентов |
|---|---|---|
| Диапазон на измерване | Тесен (λ 0,7–1,3) | Широк (λ 0,5–4,0) |
| Време за реакция | 50–200 мс | <50 мс |
| Печалба в икономия на гориво | Базова линия | +2–5% |
Сензорите с широк обхват сега се използват в 78% от турбозаредените модели от 2024 г., като предлагат превъзходен контрол на съотношението въздух-гориво при променливи стойности на наддаване и натоварване — възможности, с които не разполагат традиционните циркониеви устройства.
Датчиците за масов поток въздух (MAF) по същество следят колко въздух постъпва в двигателя и какво е теглото му, за да знае компютърът точно колко гориво да впръсне. Тези датчици помагат сместа от въздух към гориво да се поддържа около оптималното съотношение 14,7 към 1, което прави двигателите по-чисти и по-ефективни, независимо дали шофьорът кара в градския трафик или извън него. Добрата новина е, че тези датчици са доста точни – обикновено остават в диапазона плюс-минус 2 процента. И понеже могат да коригират подаването на гориво до петдесет пъти всяка секунда, те реагират много добре на променящите се условия. Според скорошно проучване на специалистите от Automotive Airflow Technology, колите с MAF датчици имат между 6 и 9 процента по-добър разход на гориво в сравнение с по-старите модели, които използват изчисления чрез плътност на скоростта. Логично е, като се замислиш – подаването на правилното количество гориво в правилния момент просто работи по-добре за всички участници.
Замърсяването от маслени пари, прах или въглеродни отлагания може да изкриви показанията на MAF до 10%, което нарушава баланса между въздух и гориво. Проучване на SAE International (2021) показа, че замърсени датчици MAF намаляват ефективността с 12% при турбодвигатели, увеличавайки градското горивно потребление с 0,8 л/100 км. Чести симптоми включват:
| Функция | Топяща се жица | Топлинен филм |
|---|---|---|
| Време за реакция | 15 ms | 8 ms |
| Устойчивост на замърсяване | Умерена | Висок |
| Дългосрочен дрейф | ±3% на повече от 50 хил. мили | ±1,2% на повече от 50 хил. мили |
Сензорите с топъл филм се използват в 74% от новите превозни средства поради по-високата им издръжливост и с 0,5% по-голяма точност при измерване на съотношението въздух/гориво (AFR) в реални условия. Ламинираната им конструкция намалява топлинните смущения, което ги прави особено ефективни при хибриди с чести цикли на стартиране и спиране.
Съвременните превозни средства разчитат на мрежа от поддържащи автомобилни сензори които работят заедно с основните компоненти за управление на горивото, за да осигурят максимална ефективност при различни механични и околните условия.
Сензорът за обороти следи въртенето на коляновия вал, осигурявайки впръскване на гориво в синхрон с положението на буталото. Дори минимални грешки в синхронизацията – измервани в милисекунди – могат да доведат до непълно изгаряне и загуба на гориво. Правилната синхронизация подобрява икономичността с до 5% в градски условия, където честите спирания и трогания усилват неефективността.
При турбодвигатели сензорите за налягане във впускателния колектор (MAP) и в изпускателната система регулират подаването на надлъжно налягане и противоналягането. Над 87% от турбомоделите от 2023 г. използват двойна обратна връзка по налягане, за да намалят турбинното закъснение с 15–20%, като едновременно осигуряват стехиометрично горене. Това гарантира, че печалбата в мощност не се постига за сметка на разхода на гориво.
Сензорите NTC (с отрицателен температурен коефициент) следят температурата на охлаждащата течност и на всмукания въздух, което помага на ЕСУ да управлява обогатяването при студен старт. Двигателите изразходват с 20–30% повече гориво по време на затопляне поради гъстата масло и богатите смеси. Благодарение на точните температурни данни сензорите NTC намаляват емисиите при студен старт с 18% и позволяват корекции в подаването на гориво според надморската височина, базирани на плътността на въздуха.
| Тип сензор | Принос към ефективността | Влияние върху икономията на гориво |
|---|---|---|
| Обороти на двигател | Синхронизация на момент на възпламеняване | £ 5% |
| Налягане (MAP) | Оптимизация на турбо надлъжното налягане | 7–10% |
| NTC Температура | Корекция на сместа при студен старт | £ 12% |
Заедно тези сензори образуват чувствителна, адаптивна система, която намалява разликата между горивната икономичност в лабораторни условия и в реални условия на път, осигурявайки оптимална производителност при всички режими на движение.
Автосензорите са устройства, монтирани в превозните средства за наблюдение на различни параметри на двигателя. Те изпращат информация към управляващия блок на двигателя (ECU), който прави корекции в реално време, за да оптимизира икономичността на горивото и производителността на двигателя.
Кислородният сензор измерва количеството кислород в изгорелите газове и помага за поддържане на оптимално съотношение въздух-гориво за ефективно горене, което води до по-добра икономичност на горивото.
Повреден кислороден сензор може да причини неправилни показания за сместа на горивото, което води до увеличено разходване на гориво и слаба производителност на двигателя.
Датчиците за масов въздушен поток (MAF) измерват количеството въздух, постъпващ в двигателя, позволявайки на ЕСУ да впръсква точното количество гориво, оптимизирайки изгарянето и горивната икономичност.
MAF датчиците с топяща жица имат умерена устойчивост към замърсяване и време за отклик от 15 ms, докато MAF датчиците с топящ филм притежават по-висока устойчивост към замърсяване, по-бързо време за отклик от 8 ms и по-добра дългосрочна стабилност.
EN