سنسور اکسیژن چیست و چه کاری در خودرو انجام می‌دهد؟

راننده هنگام کار کردن خودرو نیاز به اطلاع از وضعیت بخش‌های مختلف آن دارد. این گزارش توسط سنسورهای مختلف به کاربراتور یا ECU در خودروهای کاربراتوری و انژکتوری اعلام می‌شود. گزارش سنسورها به راننده کمک می‌کند تا شرایط خودرو را به راحتی از درون کابین بررسی کرده و نیاز نباشد تا به صورت مداوم پیاده شده و بخش‌های مختلف را بررسی نماید. گزارش‌های مطرح شده توسط انواع سنسور، شامل اطلاعاتی حاوی وضعیت روغن موتور، بنزین، باد لاستیک‌ها و موارد فنی دیگر می‌شوند. این اطلاعات توسط سنسورهای مختلف که هریک موظف به بررسی یک بخش هستند به دست می‌آید. یکی از این سنسورها که وظیفه مهمی در خودرو دارد و اطلاعات آن حیاتی محسوب می‌شود سنسور اکسیژن است. اکنون قصد داریم وظایف این سنسور را در خودرو بررسی کنیم تا بدانیم توجه به اطلاعات دریافتی از آن در چه درجه اهمیتی قرار دارد و این گزارش چه تفسیری می‌تواند داشته باشد.

سنسور چیست؟

پیش از بررسی دقیق سنسور اکسیژن، نقش و وظایف آن در خودرو، خالی از لطف نیست که درباره سنسور بیشتر بدانیم. سنسور (Sensor) یا حسگر به وسیله‌ای گفته می‌شود که نسبت به محرک‌های فیزیکی واکنش نشان می‌دهد. تغییرات محرک‌ها به عنوان ورودی توسط حسگر دریافت شده و در آن به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل و به سمت ECU یا هر پردازش‌گر دیگری ارسال می‌شود. به این ترتیب سنسور را می‌توان وسیله اندازه‌گیری متغیرهای فیزیکی یا شیمیایی نیز دانست. این اجزا در تمام خودروها اعم از کاربراتوری و انژکتوری استفاده می‌شوند. البته بر اساس نوع منبع دریافت کننده اطلاعات که ECU یا راننده است، تفاوت‌هایی نیز در آن‌ها وجود دارد.

در خودروهای انژکتوری سنسور اطلاعات جمع‌آوری شده خود را به ECU ارسال کرده، کامپیوتر خودرو نیز با تجزیه و خوانش اطلاعات، براساس شرایط متغییر‌ها و محرک‌ها، دستورات لازم را به عملگرها ارسال می‌کند تا شرایط را برطبق ایده‌آل سیستم‌های مختلف خودرو تنظیم نماید. در خودروهای کاربراتوری اما اطلاعات برای راننده ارسال شده و به صورت آلارم و نشانه‌هایی در پشت آمپر نمایش داده می‌شود.

حتما بخوانید:

علائم خرابی سنسور مپ و روش عیب‌یابی آن

در خودروهای کاربراتوری گاهی سنسور‌ها مستقیما به عملگرها متصل هستند و دستورات لازم را خود به آن‌ها ارسال می‌کنند. همین تفاوت‌ها در عملکرد سنسور، ECU و عملگرا می‌تواند گویای تعدد و تنوع سنسورها در خودروهای انژکتوری و محدودیت آن‌ها در خودروهای کاربراتوری باشد. البته هر روز نیز بر این تعداد و تنوع سنسورها افزوده می‌شود و خودروسازان در تلاش هستند تا با بکارگیری سنسورهای جدید‌تر و نوآوری در این زمینه، امنیت، راحتی و امکانات محصولات خود را افزایش دهند. به طوری که امروزه تعدد سنسورها از مزایای اصلی خودروها محسوب می‌شود.

سنسور اکسیژن چیست و چه وظایفی در خودرو دارد؟

گفتیم که سنسورها با بررسی شرایط محرک‌های فیزیکی مشخصی که با آن‌ها در ارتباط هستند، گزارش خرابی، نقص یا هرگونه مشکلی را صادر کرده و اعلام نیاز برای رفع آن می‌نمایند. حسگر اکسیژن که سنسور لامبدا نیز نامیده شده، در صنعت به عنوان یک قطعه الکترونیکی شناخته می‌شود و میزان اکسیژن موجود در سوخت یا گاز را اندازه‌گیری می‌کند. سنسور اکسیژن که یکی از اصلی‌ترین حسگرهای خودرو است، در ورودی مسیر اگزوز قرار دارد و وظیفه آن اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از خودرو یا در واقع موتور است. اکسیژن موجود در این گازها، در واقع میزان اکسیژن سوخته نشده در فرآیند احتراق را نشان می‌دهد. بنابراین، بالا بودن میزان اکسیژن به معنای احتراق ناقص و درصد نامناسب مخلوط سوخت و هوا است. به این ترتیب که در صورت گزارش وجود بیش از حد اکسیژن در گازهای خروجی از موتور، غلظت مخلوط بالا و مصرف سوخت بیش از حد مطلوب است. سنسور اکسیژن گزارش‌های خود را به صورت سیگنال‌های قابل خوانش (تغییر ولتاز ۱ تا ۹ ولت) برای ECU ارسال کرده و در صورت وجود اکسیژن زیاد، ECU تنظیمات لازم را در سیستم سوخت‌رسانی با تغییر زمان پاشش انژکتورها، پیاده می‌کند. به این ترتیب که در صورت غلیظ بودن سوخت، زمان پاشش را کوتاه کرده و در صورت رقیق بودن آن این زمان را افزایش می‌دهد. به این ترتیب می‌توان وظایف سنسور اکسیژن را به شرح زیر بیان کرد:

– تاثیر در کاهش مصرف سوخت

– تاثیر در کاهش سطح آلایندگی خودرو

– تاثیر در بهبود احتراق و افزایش راندمان موتور

اهمیت این سنسور به حدی بالا است که در موتورهای جدید از ۲ سنسور اکسیژن استفاده می‌شود. اگر یک سنسور اکسیژن در خودرویی موجود باشد قبل از کاتالیست نصب می‌شود و اگر دو سنسور به کار رود قبل و بعد از کالیست قرار می‌گیرند. نوک این سنسور یا سنسورها که درون اگزوز است، میزان اکسیژن موجود در دود خروجی از اگزوز را اندازه می‌گیرد و گزارش آن را به ECU می‌دهد تا میزان سوخت تزریقی درون سیلندر را تنظیم کند. به این صورت که کم بودن میزان اکسیژن در اگزوز به معنی زیاد بودن میزان سوخت است و زیاد بودن آن به معنی کم بودن میزان سوخت. لازم به ذکر است امروزه در خودروهایی با موتورها V شکل ۶ یا ۸ سیلندر از ۴ سنسور اکسیژن در سیستمی با نام OBD II استفاده می‌شود. ۲ سنسور اکسیژن اضافی هریک روی یکی بلوک‌های سیلندر نصب می‌شوند و ECU با بررسی اطلاعات این دو جفت سنسور موجود در موتور و مبدل کاتالیزوری اگزوز، آن‌ها را مقایسه کرده به اطلاعات دقیق‌تری دست می‌یابد. این سیستم جدید به کاهش بیشتر سطح آلایندگی خودرو و مصرف آن کمک می‌کند.

انواع سنسور اکسیژن و ساختار آن

سنسورهای اکسیژن در دو نوع تولید می‌شوند:

۱. تک سیم که در خودروهای قدیمی‌تر به کار می‌رفته و فاقد گرم‌کن است.

۲. یک سوکت چهار سیم که دارای گرم‌کن است و دقت بالایی دارد. این نوع سنسور به دلیل دقت بالاتر در در خودرو‌های جدید استفاده می‌شود. این مدل‌های خود در دو نوع پایه کوتاه و پایه بلند تولید می‌شوند که تفاوت آن‌ها در نوع و ارتفاع سوکت‌شان است.

ساختار سنسورهای اکسیژن اما فرمی ثابت دارد که شامل اجزای زیر می‌شود:

• بدنه سرامیکی یا چینی
• الکترودهای پلاتینیومی
• غلاف با جنس دی اکسید زیرکونیوم
• المنت گرم شونده

حتما بخوانید:

با بدفروش‌ترین ماشین‌های زیر ۳۰۰ میلیون آشنا شوید

سنسور اکسیژن مانند یک ژنراتور کار می‌کند. به این ترتیب که با گرم شدن به اندازه کافی از خود ولتاژ تولیدمی‌کند. در واقع بخشی از سنسور که درون منیفولد دود قرار می‌گیرد همان غلاف سنسور است که از جنس سرامیک زیرکونیوم ساخته می‌شود. انتهای پوسته سنسور نیز روی مانیفولد پیچ می‌شود. الکترودها هم که بایک لایه متخلخل پلاتین پوشیده شده‌اند در قسمت سرامیکی و زیر حباب پوسته قرار دارند. قسمت بیرونی این بخش حباب شکل در معرض گازهای داغ منیفولد دود قرار دارد. اما الکترودهای درون آن، بین هوای محیط و دود اگزوز قرار گرفته‌اند. در سنسورهای اکسیژن قدیمی تک سیم فاقد گرم‌کن یک سوراخ کوچک در پوسته سنسور ایجاد می‌شد تا هوا از طریق آن وارد سنسور شود. در سنسورهای جدید دو سیم دارای گرم‌کن فضای کمی بین عایق‌بندی الکترود‌ها ایجاد می‌شود که به کانکتور معروف است. تنفس لازم جهت نفوذ هوا به درون سنسور از طریق کانکتور انجام می‌شود. با تنفس انجام شده، اختلاف درصد اکسیژن موجود در اگزوز و هوای محیط ‌شناسایی شده و موجب تولید ولتاژ در میان حباب سرامیکی می‌شود. هرچه اختلاف اکسیژن بیشتر باشد‌، ولتاژ تولیدی سنسور نیز بیشتر خواهد بود.کارایی گرم‌کن در این سنسورها، تامین گرمای اولیه لازم برای شروع به کار و ارسال ولتاژ توسط آن است. چرا که این سنسورها برای فعالیت نیاز به یک گرمای اولیه دارند. همچنین این المنت‌ها کمک می‌کنند تا در مواقع طولانی شدن دور آرام موتور، فعالیت سنسور اکسیژن متوقف نشود.