کار سنسور اکسیژن چیست و چگونه انجام میدهد
کار سنسور اکسیژن چیست؟ این سوالی است که قصد داریم در این مطلب مفصل به آن بپردازیم. سنسورهای اکسیژن یا O2 بخش مهمی از سیستم های کنترل آلایندگی خودروهای مدرن هستند. حسگرهای اکسیژن با کنترل و تنظیم مداوم نسبت هوا به سوخت نقش مهمی در کاهش تولید و انتشار گازهای سمی از اگزوز دارند.
اما هدف از وجود آنها صرفا حفظ محیط زیست نیست. در واقع موجب میشوند سوخت به بهینهترین شکل احتراق یابد تا موتور حداکثر عملکرد خود را به اجرا بگذارد.
با پیشرفت روزافزون فناوریهای تولید خودرو، پیچیدگی کارکرد و اهمیت سنسورهای اکسیژن بیشتر میشود. لذا اگر تعمیرکار یا دانشجوی حوزه برق خودرو هستید آشنایی با این قطعه برای شما امری واجب است. همچنین اگر صرفا به مباجث فنی خودرو علاقمندید نیز این مطلب میتواند برای شما بسیار مفید باشد. باما همراه باشید.
کار سنسور اکسیژن چیست ؟
سنسور اکسیژن یک قطعه برقی خودرو به شمار میرود که در هر خودرو 2 عدد از آن وجود دارد. اولی یا بالایی وظیفه تنظیم نسبت هوا به سوخت را به عهده دارد و نقش مهمی در مدیریت عملکرد موتور به اجرا میگذارد. سنسور دومی یا پایینی نیز نسبت اکسیژن موجود در گازهای خروجی اگزوز را میسنجد. درواقع سنسور دومی نقش نظارت بر عملکرد سنسور اولی را دارد. بدین صورت که اگر سنسور دومی میزان آلایندگی خروجی اگزوز را بیش از حد مجاز تشخیص دهد بدان معناست که سنسور اولی وظیفه خود را بهدرستی انجام نداده است.
سنسور اولی معمولا پایین منیفولد و دومی پس از کاتالیست قرار دارد. پس از اندازهگیری، اطلاعات خواستهشده را به ECU (کامیپوتر مرکزی خودرو) میفرستند تا آنها را برای تنظیم مخلوط هوا به سوخت و احتراق بهینه استفاده کند.
هدف از این دقت بالا در تنظیم نسبت اکسیژن به سوخت، رسیدن به احتراق کامل (خام سوز نشدن بنزین)، حداکثر سازی کارایی موتور و حداقل سازی انتشار گازهای مضر است.
پیشنهاد میشود مطلب ” علائم اصلی خرابی سنسور اکسیژن ” را مطالعه کنید.
انواع سنسور های اکسیژن
تا اینجای کار تا حدودی جواب “کار سنسور اکسیژن چیست” را دریافتیم. در ادامه به انواع آنها میپردازیم.
دو نوع اصلی از سنسورهای اکسیژن در وسایل نقلیه استفاده میشود :
- سنسورهای زیرکنیایی (Zirconia): این سنسورها بر اساس اصل سلول گالوانیکی کار میکنند.
- سنسورهای تیتانیایی (Titania): این سنسورها مقاومتشان با غلظت اکسیژن تغییر میکند و در برخی خودروهای قدیمی یا خاص استفاده میشوند.
- سنسورهای پهنباند (Wideband): این سنسورها قادر به اندازهگیری دقیقتر نسبت هوا به سوخت هستند و در خودروهای ساخت جدید نظیر سمند و دنا استفادهشدهاند.
سنسورهای زیرکُنیا رایج ترین نوع از آنهاست که درواقع جدیدترین نسل از سنسورهای اکسیژن است و در اکثر خودروها از این نوع استفاده میشود. سنسورهای تیتانیا کمیاب هستند و در موارد خاص مورد استفاده قرار میگیرند.
سنسور اکسیژن چگونه کار میکند ؟
سنسورهای اکسیژن ساختهشدهاند تا پارامتر و ولتاژ را بر اساس سطح اکسیژن موجود در مسیر اگزوز تولید کنند. در هر سنسور اکسیژن همانطور که گفتهشد مادهای بهنام زیرکنیا وجود دارد. این ماده جنس سرامیکی دارد و هنگامی که به دمای 350 الی 450 درجه سانتیگراد برسد میتواند به اکسیژن اطراف خود واکنش نشان دهد. این واکنش بصورت تغییر رنگ ماده سرامیکی میباشد. سپس میزان تغییر رنگ به پارامتر تبدیلشده و پارامتر بهعنوان یک داده به کامپیوتر خودرو ارسال میگردد.
حال وظیفه کامپیوتر آن است که دادههای دریافتی را تحلیل کند و متوجه شود در دود خروجی از سیستم احتراق چه میزان اکسیژن وجود دارد. درواقع اگر میزان اکسیژن موجود در دود اگزوز زیاد باشد نشانگر آن است که بنزین کافی در سیستم وجود ندارد و خودرو با کاهش توان مواجه است. بالعکس اگر اکسیژن کم باشد نمایانگر آن است نسبت سوخت و هوا تنظیم نبوده و بنزین بیشتر از اکسیژن است لذا فرآیند خام سوزی و افزایش مصرف سوخت اتفاق میافتد.
دستورات و کدهایی که سنسور اکسیژن به ECU میفرستد شامل موارد زیر است:
- P0135 : گرمکن سنسور با مشکل مواجهشده است.
- P0175 : غلظت اکسیژن بسیار بالاست.
- P0713 : نقص در اصلاح میزان ورودی سوخت.
- P0171 : میزان اکسیژن خیلی کم است.
- P0162 : مدار سنسور اکسیژن قطع شدهاست.
سنسور اکسیژن از چه موادی ساخته شده است ؟
سنسورهای اکسیژن زیرکُنیا بر اساس اصل سلول گالوانیکی کار میکنند که با اختلاف غلظت اکسیژن بین گاز خروجی و هوای محیط فعال میشود. این سنسور شامل یک سرامیک زیرکُنیایی است که در دو طرف آن با لایه نازکی از پلاتین پوشیدهشده است که به عنوان الکترود عمل میکند.
قسمت بیرونی سنسور در معرض هوای بیرون قرار دارد در حالی که قسمت داخلی با گازهای خروجی در تماس است. در صورتی که منفافذ ورودی سنسور در اثر رسوب و کثیفی بسته شوند دیگر قادر به تشخیص صحیح نخواهد بود. لذا پیشنهاد میشود در صورت مشاهده علائم خرابی قطعه پیش از اقدام به تعویض، سنسور را باز کنید و با یک دستمال پارچهای و یا برس سیمی ناحیه ابتدایی آن را تمیز نمایید.
توجه کنید که هرگونه استفاده از بنزین، اسپریها و سایر مواد شیمیایی در تمیز کردن سنسور آسیب جدی به سرامیک داخل آن وارد میکند و احتمال خرابی کامل قطعه را بسیار افزایش میدهد.
اهمیت وجود سنسور اکسیژن در خودرو
در هر خودرو 2 سنسور اکسیژن وجود دارد و این سنسورها به چند دلیل نقش مهمی در خودرو ایفا میکنند. آنها با تنظیم میزان ورودی سوخت به موتور به مصرف بهینه بنزین و همچنین شتاب مناسب کمک میکنند. همچنین تاثیر زیادی بر کاهش میزان گازهای سمی مانند کربن (CO)، هیدروکربن (HC)، اکسید نیتروژن (NOx) میگذارند که برای سلامت انسان و محیط زیست مضر هستند.
همچنین یک سنسور اکسیژن سالم میتواند از خرابی کاتالیزور جلوگیری کند. کاتالیزور یک قطعه گران قیمت خودرو است که عدم وجود آن موجب افزایش آلایندگی خروجی و در نهایت عدم صدور معاینهفنی خواهد شد. درواقع وظیفه کاتالیست جذب حداکثری گازهای مضر و تبدیل آنها به گازهای خنثی و کمتر مضر برای انسان و محیط است.
جمع بندی
سنسور اکسیژن با اندازهگیری غلظت اکسیژن در گازهای خروجی موتور، نسبت دقیق هوا به سوخت را تنظیم میکند و به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) اطلاعات لازم را ارسال میکند. این فرآیند به بهینهسازی احتراق، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگیها کمک میکند. در صورت خرابی یا عملکرد نامناسب سنسور، ممکن است مشکلاتی مانند افزایش مصرف سوخت، کاهش کارایی موتور و آسیب به سیستمهای آلایندگی مانند کاتالیزور ایجاد شود. بنابراین، نگهداری و بررسی منظم سنسور اکسیژن برای حفظ عملکرد بهینه موتور و کاهش اثرات زیستمحیطی ضروری است.
