Bezpieczeństwo pod nadzorem

Nowoczesne samochody są coraz bardziej „nafaszerowane” elektroniką: w ich wyposażeniu przybywa wciąż nowych systemów poprawiających bezpieczeństwo jazdy. Podstawą każdego z nich są odpowiednie czujniki, które mogą pracować samodzielnie (np. kontrolując ciśnienie w oponach lub poziom oleju), bądź też stanowią część większych układów (np. ABS, ESP, VSC). Jeszcze kilka lat temu większość nowoczesnych systemów była montowana wyłącznie w autach klasy wyższej. Teraz coraz częściej trafiają one też do bardziej popularnych modeli. Jednym z pierwszych upowszechnionych jest system ABS, będący obecnie w wyposażeniu standardowym większości aut.

Wirujące tarcze

Najważniejszą częścią wspomnianego powyżej systemu, są cztery czujniki prędkości obrotowej kół. Składają się one z trzech części: magnesu stałego, cewki indukcyjnej oraz stalowej tarczy zębatej przytwierdzonej do piasty lub przegubu koła. Wirowanie tarczy zębatej zakłóca pole magnetyczne wokół uzwojeń cewki, indukując prąd. (jego częstotliwość i napięcie zależą od prędkości obrotowej koła). Następnie sygnały z czujników trafiają do wzmacniacza, ten zaś wysyła je do urządzenia komputerowego. W tym ostatnim obliczana jest prędkość kół samochodu. Na podstawie wskazań czujników prędkości obrotowej, system ABS reguluje siłę hamowania w momencie uślizgu jednego z kół samochodu. Czujniki prędkości obrotowej są narażone na różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne w czasie normalnej eksploatacji auta: np. na skutek uderzenia kołem w przeszkodę (krawężnik), może dojść do pęknięcia kabla lub obudowy cewki indukcyjnej.

Wyhamować, lub przyspieszyć

Czujnik stanowi również podstawę znanego wszystkim systemu stabilizacji toru jazdy ESP, uaktywniającego się w razie wystąpienia nadsterowności lub podsterowności pojazdu. W nowoczesnych samochodach, moduł ten nazywany czujnikiem położenia koła kierownicy, montowany jest u podstawy kolumny kierownicy. Marcin Zagajewski z katowickiego warsztatu elektromechaniki i mechaniki samochodowej: – Pomimo złożoności układu ESP, czujnik położenia kierownicy jest urządzeniem stosunkowo prostym. Składa się on bowiem z układu kół zębatych, których praca jest monitorowana elektronicznie. W razie potrzeby może nastąpić wyhamowanie jednego lub wszystkich kół samochodu, bądź przyspieszenie kół napędzanych – wyjaśnia. Uwaga! Należy pamiętać, iż mimo tego, że system ESP reaguje bez udziału kierowcy, to jednak w pełni uwzględnia jego oddziaływanie na koło kierownicy. W odróżnieniu od czujników prędkości obrotowej kół wchodzących w skład systemu ABS, czujnik położenia koła kierownicy jest odporny na uszkodzenia mechaniczne. Wyjątek stanowi uderzenie z dołu w kolumnę kierownicy, mogące zakłócić pracę czujnika lub doprowadzić do jego zniszczenia.

Z kamertonem na obroty

W środku ciężkości aut (głównie klasy średniej wyższej), montowany jest bardzo ciekawy czujnik obrotu pojazdu wokół własnej osi. Stanowi on jedną z najważniejszych części składowych systemu stabilizacji pojazdu VSC (nazywanego również systemem kontroli stabilności toru jazdy), będącego jedną z odmian ESP. Czujnik obrotu pojazdu wokół własnej osi ma kształt kamertonu, który zawieszony jest w metalowej obudowie. Jedno z ramion kamertonu znajduje się między cewkami pod napięciem, co powoduje jego wibracje. Są one przekazywane do drugiego ramienia pokrytego płytkami piezoelektrycznymi. Jak to działa w praktyce? Kiedy samochód na skutek poślizgu zaczyna się obracać, kamerton pod wpływem siły odśrodkowej zmienia położenie względem cewek. Powoduje to zmianę amplitudy jego wibracji, co dla komputera pokładowego jest sygnałem do odpowiedniego skorygowania siły hamowania oraz napędu kół. Dzięki tej korekcie pojazd przestaje wirować, zachowując prostoliniowy tor jazdy.

Odzyskana stabilność

Częścią systemu VSC montowanego w nowoczesnych pojazdach, jest również tzw. moduł przyspieszenia/opóźnienia. Współpracuje on z czujnikiem obrotu pojazdu wokół własnej osi. Renault, Mercedes i Toyota montują oba czujniki w jednej obudowie (w przypadku uszkodzenia są wymieniane razem), w modelach Volvo zaś umieszcza się je oddzielnie. Czujnik przyspieszenia/opóźnienia to kawałek metalu w kształcie trójkąta, w którym znajduje się szereg otworów różnej wielkości. Na jednej ściance obudowy, w której trójkąt jest zawieszony, montuje się diodę nadawczą, na przeciwległej zaś odbiornik (fotorezystor). Przyspieszenie lub zwolnienie samochodu powoduje wychylenie się trójkąta siłą bezwładności. Promień padający z diody nadawczej trafia na kolejne szczeliny w trójkącie, dając tym samym odpowiedni sygnał do komputera. W efekcie, jeśli stabilność toru jazdy zostaje zakłócona, następuje niezależne od woli kierowcy przyspieszenie lub przyhamowanie kół. System może wykonać również kombinację obu tych operacji, jeśli jest ona niezbędna dla odzyskania stabilności pojazdu.

Jakie ciśnienie w oponach?

Jeszcze do niedawna system mierzenia ciśnienia opon, był dostępny wyłącznie w autach z tzw. wyższej półki, m.in. w luksusowych Mercedesach. Obecnie barometryczne czujniki montowane są również na felgach kół takich modeli jak np. Volvo S60. Dzięki zespoleniu z nadajnikami radiowymi, dane z czujników (po jednym na każdym kole) są możliwe do odczytania na panelu wyświetlacza w desce rozdzielczej samochodu: wartość ciśnienia jest podawana oddzielnie dla każdego koła. Jeśli parametry te są w granicach normy, wówczas na wyświetlaczu pali się zielona dioda. Natomiast jeśli czujnik wychwyci ubytek powietrza z któregoś z kół, wtedy zapali się dioda czerwona i odezwie się sygnał dźwiękowy (opcjonalnie). Zazwyczaj alarm zostaje „wszczęty” przy spadku ciśnienia w oponach do 75 proc. standardowej wartości lub o ponad 0,2 bara w czasie około 10 minut. Czujniki wchodzące w skład systemu mierzenia ciśnienia opon są narażone na uszkodzenia mechaniczne. Co ciekawe, w większości przypadków do ich zniszczenia przyczyniają się pracownicy warsztatów, którzy nieostrożnie zdejmują opony podczas ich sezonowej wymiany.

„OIL OK”, czy „SERVIS”?

W samochodach klasy średniej i wyższej można też spotkać czujnik poziomu oleju działający na zasadzie termistera, czyli czujnika temperatury, którego wskazania odczytywane są na wyświetlaczu deski rozdzielczej. Zasada działania jest stosunkowo prosta. W misie olejowej znajduje się pionowy drut pod napięciem, który jest schładzany olejem. Od głębokości zanurzenia zależy jego oporność. Po włączeniu stacyjki, procesor w desce rozdzielczej pokazuje na wyświetlaczu poziom oleju. Wyświetlany napis „OIL OK”, świadczy o tym, iż jest on w normie. W przypadku ubywania oleju napis "OIL" zacznie mrugać, aż wreszcie zapali się kontrolka "SERVIS". Czujnik poziomu oleju jest urządzeniem stosunkowo bezawaryjnym, a w sytuacji jego ewentualnego uszkodzenia, poziom oleju można zawsze zmierzyć w tradycyjny sposób – za pomocą bagnetu.