وظيفة مستشعرات سرعة درجة حرارة سائل تبريد المحرك

وظائف مستشعرات سرعة درجة حرارة سائل تبريد المحرك

خلاصة:
كمستخدم لـ أنظمة الطاقة الطارئة من الضروري فهم أنواع المستشعرات الشائعة، وهياكلها، ومبادئ عملها في محركات الديزل. تشمل المستشعرات الرئيسية مستشعرات السرعة، ومستشعرات درجة الحرارة، ومستشعرات ضغط الزيت، ومستشعرات مستوى سائل التبريد. يجب على المشغلين إتقان إجراءات الكشف لكل مستشعر، وتقييم وظائفه واستجابته بدقة بناءً على ظروف تشغيل مولد الديزل. هذا يمنع أعطال المستشعر التي قد تؤدي إلى إنذارات خاطئة.

المبدأ الأساسي هو كما يلي: عند تفعيل مفتاح التشغيل، يبدأ نظام الحماية التلقائي بالعمل ويُجري فحصًا ذاتيًا للتحقق من حالة المستشعر. بعد اكتمال الفحص، يدخل النظام في وضع التشغيل الطبيعي. أثناء التشغيل، إذا اكتشف المستشعر قيمة تتجاوز الحدود المحددة مسبقًا، فيجب على المُشغّلين تشخيص المشكلة وحلها فورًا. في حال عدم حل المشكلة، يُفعّل نظام الحماية إيقاف التشغيل القسري.

أولا: المكونات الرئيسية لأجهزة الاستشعار

تستخدم مولدات الديزل الآلية عادةً ثلاثة مستشعرات أساسية: مستشعرات ضغط الزيت، ومستشعرات درجة الحرارة، ومستشعرات السرعة، مع تزويد بعض الطُرز بمستشعرات مستوى سائل التبريد (انظر الشكلين 1 و2 لمواقع التركيب). تتكون مستشعرات محركات الديزل عادةً من ثلاثة مكونات:

عنصر حساس
يتفاعل مباشرةً مع المعلمة المقاسة (مثل درجة الحرارة والضغط) ويُخرج إشارة فيزيائية مقابلة. غالبًا ما تتطلب المعلمات غير الكهربائية تحويلًا أوليًا. تعمل عناصر حساسة، مثل الأغشية المرنة أو الشرائط ثنائية المعدن، كمحولات أولية.

عنصر التحويل
يُحوِّل خرج العنصر الحساس إلى مُعامل كهربائي (جهد، تيار، أو تردد). من الأمثلة:

مقاييس إجهاد المقاومة (لكشف الضغط)

عناصر هول (لكشف السرعة/المجال المغناطيسي)

دائرة معالجة الإشارة
يعالج المعلمات الكهربائية إلى مخرجات موحدة (مثلًا، 4-20 مللي أمبير، 0-5 فولت). تشمل الدوائر الشائعة ما يلي:

مكبرات الصوت

جسور ويتستون

المذبذبات

محولات المعاوقة

مستشعر درجة حرارة سائل التبريد (CTS)

مستشعر درجة حرارة سائل التبريد (CTS)، المعروف أيضًا باسم مستشعر درجة حرارة سائل تبريد المحرك (ECT)، هو جهاز يعتمد على الثرمستور، حيث تقل المقاومة بارتفاع درجة الحرارة وتزداد بانخفاضها. يُركّب في الغلاف المائي لكتلة أو رأس أسطوانة محرك الديزل، ملامسًا سائل التبريد مباشرةً لمراقبة درجة حرارته. يُركّب عادةً على غطاء مخرج سائل التبريد في المحرك، ويُطلق إنذارات صوتية/مرئيةً عبر نظام الحماية التلقائي عندما تتجاوز درجة حرارة سائل التبريد 95 درجة مئوية.

1. أنواع أجهزة استشعار درجة الحرارة

تنقسم أجهزة استشعار درجة الحرارة لمولدات الديزل إلى أربع فئات

أجهزة استشعار من نوع الثرمستور (الأكثر شيوعًا)

مستشعرات فيريت الثرمستور

أجهزة استشعار من نوع حبيبات الشمع

أجهزة استشعار ثنائية المعدن من النوع الشريطي

تُصنع مستشعرات الثرمستور عن طريق تلبيد مواد شبه موصلة سيراميكية ممزوجة بأكاسيد معدنية لتكوين مقاومات عالية معامل درجة الحرارة. بناءً على خصائص مقاومتها ودرجة حرارتها، تُصنف المقاومات الحرارية إلى ثلاثة أنواع (انظر الشكل 3):

المقاومات الحرارية ذات معامل درجة الحرارة السالب (NTC): تقل المقاومة مع زيادة درجة الحرارة.

المقاومات الحرارية ذات معامل درجة الحرارة الإيجابي (PTC): تزداد المقاومة مع ارتفاع درجة الحرارة.

المقاومة الحرارية الحرجة (CTR): تظهر تغيرات مفاجئة في المقاومة عند درجة حرارة حرجة محددة.

2. الوظيفة

يكتشف نظام CTS درجة حرارة تشغيل المحرك ويرسل إشارات درجة حرارة سائل التبريد إلى وحدة التحكم في المحرك (ECU). تُستخدم هذه الإشارات لما يلي:

ضبط توقيت ومدة حقن الوقود (على سبيل المثال، زيادة الوقود أثناء التشغيل البارد للحصول على تشغيل أكثر سلاسة).

تحسين توقيت الاشتعال لتحقيق كفاءة الاحتراق.

3. موقع التثبيت

يتم تثبيت نظام CTS في غلاف الماء الخاص بالمحرك (كتلة الأسطوانة/الرأس) أو غلاف منظم الحرارة، ويمتد إلى تدفق سائل التبريد (انظر الشكل 4)

4. مبدأ العمل

يُصنع مستشعر درجة حرارة سائل التبريد (CTS) بشكل أساسي باستخدام مقاوم حراري ذي معامل درجة حرارة سالب (NTC)، والذي يُظهر مقاومة متناقصة مع ارتفاع درجة الحرارة، والعكس صحيح. عند درجات حرارة سائل التبريد المنخفضة، تكون مقاومة المستشعر عالية؛ ومع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض المقاومة. يوضح الشكل 5 بنية المستشعر وخصائص المقاومة-درجة الحرارة.

يتصل نظام CTS بوحدة التحكم في المحرك (ECU) عبر حزمة أسلاك ذات طرفين:

سلك الإشارة: ينقل إشارة جهد تتغير بتغير مقاومة الثرمستور. تحسب وحدة التحكم الإلكترونية درجة حرارة سائل التبريد بناءً على هذا التقلب في الجهد.

السلك الأرضي: يوفر مسارًا مرجعيًا للدائرة (انظر الشكل 6).