Šiandienos automobiliai yra prigrūsti jutiklių, kurie padeda sutaupyti kuro, tuo pačiu užtikrindami sklandų variklio veikimą. Šie maži įrenginiai stebi, kas vyksta viduje, ir leidžia kompiuteriniam smegenims (vadinamiesiems ECU) kiekvieną sekundę atlikti šimtus mažyčių koregavimų. Pagrindiniai iš jų – tai deguonies jutikliai, prietaisai, matuojantys oro srautą, patenkantį į variklį, bei kitas jutiklis, sekantis, kurioje padėtyje yra alkūninis velenas bet kuriuo metu. Visi šie įrenginiai siunčia gyvą informaciją atgal į kompiuterį, kad šis galėtų reguliuoti, kiek kuro sumaišoma su oru, kada turi būti paduotas žiebtuvėlio signalas ir praktiškai užtikrinti, kad viskas efektyviai degtų. Kai kas nors stipriai paspaudžia akceleratoriaus pedalą, specialūs jutikliai įsijungia, kad tiksliai suderintų kuro įpurškimo laiką su tuo, koks greitis tuo metu sukasi variklis. Tai reiškia mažiau švaistomo kuro, kuris išeina pro išmetamųjų dujų sistemą, ir gerovesnius bendrus rezultatus vairuotojams, kurie nori, kad jų automobiliai greitai reaguotų, nesunaudodami per daug kuro.
Šiuolaikiniai variklių valdymo sistemos dabar turi apie 15–20 skirtingų daviklių tiek hibridiniuose, tiek turbina varikliuose, kurie visi kartu dirba siekdami optimalaus balanso tarp galios ir kuro sąnaudų. Smūgio davikliai ypač svarbūs aukštesnio kompresijos laipsnio varikliuose pavojingų ankstyvo užsidegimo reiškinių nustatymui. Kai šie davikliai aptinka netinkamą veikimą, jie beveik iš karto siunčia signalą ECU, kad pakoreguotų žvakės uždegimo momentą. Pagal 2024 m. Variklių valdymo ataskaitoje pateiktus naujausius tyrimų duomenis, tokia visų daviklių tinklo konfigūracija gali padidinti kuro efektyvumą iki 12 procentų, palyginti su senosiomis sistemomis, kurios negalėjo prisitaikyti realiuoju metu. Gana įspūdinga technologija, kurią dauguma vairuotojų net nepastebi po kapotu.
Automobilių gamintojai naudoja adaptacines strategijas, remdamiesi daviklių grįžtamojo ryšio kilpomis, kad nuolat tobulintų variklio veikimą:
| Jutiklio tipas | Optimalizavimo poveikis |
|---|---|
| Aušinimo skysčio temperatūra | Sumažina kuro švaistymą šaltam varikliui startuojant 18 % |
| Išmetimo slėgis | Pagerina turbokompresoriaus reakciją 22 % |
| Krumpliaračio padėtis | Padidina įpurškimo momento tikslumą |
Šios uždarosios sistemos padeda tipiškiems vairuotojams sumažinti metinę kuro sąnaudą 200–450 JAV dolerių, remiantis „Encon Industries“ (2023 m.) analize.
Deguonies jutikliai, taip pat žinomi kaip O2 jutikliai, iš esmės matuoja, kiek deguonies lieka išmetamose dujose po degimo proceso. Šie jutikliai veikia panašiai kaip realaus laiko cheminiai stebėtojai, kurie padeda kontroliuoti, kiek efektyviai variklis sudegina kuro mišinį. Benzininiams varikliams jie leidžia variklio valdymo blokui nuolat prižiūrėti oro-kuro santykį, kad jis būtų optimalus – apie 14,7 į 1. Šiuolaikiniai automobiliai su uždarosios kilpos sistemomis gali atlikti tokius reguliavimus net iki dešimties kartų per sekundę! Toks dažnas stebėjimas, pagal SAE tyrimą iš 2023 m., sumažina nepanaudoto kuro kiekį nuo 12 iki 18 procentų, palyginti su senesnėmis atvirosios kilpos sistemomis.
Blogi deguonies jutikliai yra vieni pagrindinių kaltininkų, dėl kurių be reikalo švaistomas kuras. Pagal 2022 m. JAV Aplinkos apsaugos agentūros atliktus tyrimus, apie 4 iš 10 automobilių su nusidėvėjusiais jutikliais patyrė 10–15 procentų sumažėjimą kuro sąnaudose (mylių skaičius vienam galonui). Vidutiniškai tai reiškia papildomus 220 JAV dolerių per metus, išleistus kurui vidutiniam amerikiečių vairuotojui. Iš esmės vyksta gana paprastas procesas. Kai ant šių jutiklių kaupiasi purvas, jie pradeda siųsti neteisingus signalus automobilio kompiuteriui. Kompiuteris tada mano, kad varikliui reikia daugiau kuro nei iš tikrųjų, todėl perteklius užlieja sistemą. Tai ne tik verčia variklį dirbti stora, nei būtina, bet taip pat gali padidinti žalingų išmetamųjų teršalų kiekį iki trijų kartų virš normalaus lygio. Be to, visas šis papildomas kuro sudeginimas linkęs gerokai greičiau susidėvėti brangius katalizatorius, nei turėtų.
| Ypatybė | Tradicinis cirkonio | Plačios juostos |
|---|---|---|
| Matavimo diapazonas | Siauras (λ 0,7–1,3) | Platus (λ 0,5–4,0) |
| Atsakymo laikas | 50–200 ms | <50 ms |
| Kuro efektyvumo padidėjimas | Vidurkis | +2–5% |
Ploti juostos jutikliai dabar naudojami 78 % 2024 m. turbina varomų modelių, užtikrinantys pranašesnį oro-kuro santykio valdymą kintamų stiprinimo ir apkrovos sąlygų metu – galimybės, kurios trūksta tradiciniuose cirkonio vienetuose.
Masės oro srauto (MAF) jutikliai iš esmės stebi, kiek oro patenka į variklį ir koks yra jo svoris, kad kompiuteris tiksliai žinotų, kiek reikia tiekti kuro. Šie jutikliai padeda palaikyti oro ir kuro mišinį apie optimalų 14,7 į 1 santykį, dėl ko varikliai veikia švariau ir efektyviau, ar vairuotojas važiuotų miesto eismo sąlygomis, ar plentu. Gera naujiena ta, kad šie jutikliai yra gana tikslūs – daugumą laiko jų tikslumas nekrenta žemiau ±2 procentų. Be to, kadangi jie gali koreguoti kuro padavimą iki penkiasdešimties kartų per sekundę, jie labai gerai reaguoja į kintančias sąlygas. Naujausias Automatinio Oro Srauto Technologijos specialistų tyrimas parodė, kad automobiliai su MAF jutikliais sunaudoja nuo šešių iki devynių procentų mažiau kuro, palyginti su senesniais modeliais, kurie vietoj to naudojo greičio tankio skaičiavimus. Tai visiškai logiška, nes tinkamas kuro kiekis reikiamu metu tiesiog geriau veikia visiems susijusiems asmenims.
Aliejų garai, dulkės ar anglies nuosėdos gali iškraipyti MAF rodmenis iki 10 %, sutrikdydamos oro-uro balansą. SAE International tyrimas (2021) parodė, kad užteršti MAF jutikliai sumažino efektyvumą 12 % turbina varikliuose, padidindami miesto sąnaudas 0,8 L/100km. Dažni simptomai yra:
| Ypatybė | Kaitrioji vielutė | Kaitrioji plėvelė |
|---|---|---|
| Atsakymo laikas | 15 ms | 8 ms |
| Atsparumas užteršimui | Vidutinis | Aukštas |
| Ilgalaikis poslinkis | ±3 % per 80 tūkst. km | ±1,2 % per 80 tūkst. km |
Dėl pranašesnės ilgaamžiškumo ir 0,5 % didesnio AFR tikslumo realiomis sąlygomis, karšto plėvelės jutikliai dabar naudojami 74 % naujų transporto priemonių. Jų sluoksniuota konstrukcija sumažina šiluminį trukdžius, todėl jie ypač veiksmingi hibridinėse sistemose su dažnais paleidimo-stabdymo ciklais.
Šiuolaikinės transporto priemonės priklauso nuo jutiklių tinklo papildomų automobilių jutiklių kurie dirba kartu su pagrindiniais kuro valdymo komponentais, kad maksimaliai padidintų efektyvumą kintančiomis mechaninėmis ir aplinkos sąlygomis.
Variklio apsukų daviklis stebi veleno sukimosi greitį, užtikrindamas, kad kuro įpurškikliai veiktų sinchronijai su stūmoklio padėtimi. Net mažiausi laiko nustatymo klaidos – matuojamos milisekundėmis – gali sukelti nepilną deginimą ir kuro švaistymą. Tinkama sinchronizacija mieste važiuojant gali pagerinti kuro ekonomiją iki 5 %, kur dažni sustojimai ir pajudėjimai daro didesnį poveikį neefektyvumui.
Turbo varikliuose įsiurbimo kolektoriaus slėgio (MAP) ir išmetimo slėgio davikliai reguliuoja slėgio padidinimą ir atbulinį slėgį. Daugiau nei 87 % 2023 m. turbo modelių naudoja dvigubą slėgio grįžtamąją ryšį, kad sumažintų turbo uždelsimą 15–20 %, tuo pačiu palaikydami stechiometrinį deginimą. Tai užtikrina, kad galios padidėjimas nebūtų pasiekiamas mažinant kuro efektyvumą.
NTC (neigiamo temperatūros koeficiento) jutikliai stebi aušinimo skysties ir įsiurbiamo oro temperatūrą, padėdami ECU valdyti turbinos paleidimą. Varikliai sunaudoja 20–30 % daugiau kuro šildymosi metu dėl tiršto alyvos sluoksnio ir turtingų mišinių. Tiksliais termoinformacijos duomenimis NTC jutikliai sumažina išmetamų teršalų šaltojo paleidimo metu 18 % ir leidžia atlikti kuro koregavimus pagal aukštį, atsižvelgiant į oro tankį.
| Jutiklio tipas | Efektyvumo indėlis | Poveikis kurui taupymui |
|---|---|---|
| Variklio greitis | Uždegimo momento sinchronizavimas | £ 5% |
| Slėgis (MAP) | Turbo pavaros optimizavimas | 7–10% |
| NTC temperatūra | Šaltojo paleidimo mišinio korekcija | £ 12% |
Kartu šie jutikliai sudaro reaguojančią, adaptuojamą sistemą, kuri uždaro prarėpą tarp laboratorijoje nustatytos ir realiomis sąlygomis pasiekiamos kuro efektyvumo, užtikrindama optimalų veikimą visose važiavimo situacijose.
Automobilių jutikliai – tai įrenginiai, sumontuoti transporto priemonėse, skirti stebėti įvairius variklio parametrus. Jie siunčia informaciją į Variklio valdymo bloką (ECU), kuris atlieka realaus laiko koregavimus, kad optimizuotų kuro naudojimą ir variklio našumą.
Deguonies jutiklis matuoja deginiuose esančio deguonies kiekį, padėdamas palaikyti optimalų oro-uro mišinį efektyviam degimui, dėl ko pagerėja kuro efektyvumas.
Gedantis deguonies jutiklis gali sukelti neteisingus kuro mišinio rodmenis, dėl ko padidėja kuro suvartojimas ir blogėja variklio našumas.
Masės oro srauto (MAF) jutikliai matuoja į variklį patenkančio oro kiekį, leidžiant ECU įpurkšti tinkamą kuro kiekį, taip optimizuojant deginimą ir kurui taupų veikimą.
Karštojo vielos MAF jutikliai turi vidutinį atsparumą teršalams ir reakcijos laiką 15 ms, tuo tarpu karštojo plėvelės MAF jutikliai pasižymi didesniu atsparumu teršalams, greitesne reakcija – 8 ms ir geresne ilgalaike stabilumu.
EN