سنسور اکسیژن چیست؟ | عیب یابی سنسور اکسیژن

سنسور اکسیژن قطعه ای در خودرو است کــه نسبت اکسیژن موجود در گاز یا مایع را اندازه گیری می کند و در تمامی خودروها وجود دارد و در خودروهای جدید به صورت متعدد از آن استفاده می شود. نسبت اکسیژن به مایع یا گاز به نام نسبت لامبدا خوانده می شود. در مـــوتور احتراق داخلی این سنسور نسبت اکسیزن موجود در گازهای خروجی از اگزوز را اندازه گیری می کند . مقادیر حاصل برای مدیریت مـــوتور در سیستم های سوخت رسانی انژکتوری و کنترل آلاینده های حاصل از احتراق می رود. در واقع این سنسور میزان غنی یا رقیق بودن نسبت سوخت به هوای ارسال شده به مـــوتور را اندازه گیری می کند.با استفاده از داده سنسور یک سیستم کنترلی فیدبک حلقه بسته مقدار سوخت ارسال شده به مـــوتور را تصحیح می کند. این سنسور توسط شرکت بوش ابداع گردید و در دهه ۱۹۶۰ توسعه یافت .سنسور اکسیژن‌ شامل‌ بدنه‌ سرامیکی‌ با سره‌ پلاتینیوم‌ اســـت. سره‌ سنسور توسط‌ غلاف‌ فلزی‌ محافظت‌ شده‌ اســـت. محدوده‌ خارجی‌ این‌ سرامیک‌ پوشش‌ داده‌ شده‌ در معرض‌ اکسیژن‌ موجود در اگزوز قرار دارد. قسمت‌ داخلی‌ آن‌ به‌ اکسیژن‌ موجود در اتمسفر مرتبط‌ اســـت. اختلاف‌ بین‌ این‌ دو نقطه‌ باعث‌ تولید ولتاژ در سنسور ميشود.

سنسور اکسیژن در واقع وضعیت مخلوط سوخت را نشان می دهد. بنابراین واحد کنترل الکترونیکی مـــوتور می تواند نسبت سوخت و هوا را به منظور مصرف سوخت اقتصادی و به حداقل رساندن میزان آلاینده ها ، تنظیم نماید. سنسور اکسیژن در واکنش به اکسیژن محترق نشده ای کــه در درون اگزوز وجود دارد ، واکنش نشان می دهد. این سنسور در ابتدا سیگنال ولتاژ کمی تولید می کند ( معمولاٌ کمتر از ۱ ولت ) کــه مقدار آن با غنی شدنمخلوط سوخت و هوا افزایش می یابد. در واقع سنسور اکسیژن شبیه یک کلید عمل می کند کــه رقیق و غنی شدن مخلوط سوخت را با ارسال سیگنال به ECU گزارش می دهد ؛ تا نسبت سوخت و هوا ثابت بماند.

در خودروهای پیشرفته تر امروزی کــه از سیستم عیب یابی نسل ۲ مستقر در خودرو یا (On-Board Diagnostics – OBD-II) استفاده ميکنند، یک سنسور اکسیژن هم بعد از کاتالیست قرار می گیرد تا راندمان این کاتالیست را مورد بررسی قرار دهد. به علاوه هر ساله با تولید مدل‌های جدیدتر خودرو، خودروسازان برای بهبود عملکرد مـــوتور از تعداد بیشتری سنسور اکسیژن استفاده ميکنند. برخی از مـــوتورهای با راندمان بالا همان طور کــه برای پشت مبدل‌های کاتالیستی سنسورهای اکسیژن دارند برای هر سیلندر نیز یک سنسور اکسیژن دارند.

ECU از طریق خواندن اطلاعات سنسور اکسیژن ، مخلوط سوخت را در شرایط بالانس نگه می دارد. اگر ECUاطلاعاتی مبنی بر غنی بودن بیش از حد مخلوط سوخت دریافت کند ، پالس پاشش هر انژکتور را کوتاه تر خواهد کرد ؛ تا میزان سوخت تزریق شده در مـــوتور کاهش یابد.این کار مخلوط سوخت را به سمت رقیق شدن سوق می دهد. اندکی بعد سنسور اکسیژن اطلاعاتی مبنی بر رقیق شدن مخلوط سوخت ( عدم سوخت کافی ) به ECU می فرستد . ECU نیز با افزایش پالس پاشش هر انژکتور نسبت به پیام دریافتی واکنش نشان داده کــه نتیجهء این امر تزریق سوخت بیشتر در درون مـــوتور است . ایجاد این تغییرات در بالانس سوخت سبب ایجاد یک مخلوط سوخت متعادل شده کــه تا حدی به شرایط ایده ال نزدیک است. کل این فرآیند ، حلقهء کنترل فیدبک سوخت است و این امکان را به خودروهای امروزی می دهد کــه حداقل آلاینده ها را ایجاد نمایند. سنسور اکسیزن یک سنسور کلیدی در این حلقه است.

ECU از اطلاعات سایر سنسورها نیز استفاده می کند. از جمله : سنسور دمای مایع خنک کنندهء مـــوتور ، سنسور موقعیت دریچه گاز ، سنسور فشار مطلق مانیفولد ، سنسور جریان هوا و غیره. علاوه براین تصحیح نسبت سوخت هوا مستلزم تغییر مناسب در شرایط عملکرد است. اما اطلاعات اصلی در مورد تغییر نسبت سوخت و هوا توسط سنسور اکسیژن در اختیار قرار می گیرد. بنابراین اگر سنسور اکسیژن بدرستی عمل نکند بالانس کردن نسبت سوخت و هوا سخت خواهد شد.

یک سنسور اکسیژن خراب کــه مخلوط سوخت را رقیق نشان می دهد ؛ سبب کارکرد مـــوتور با سوخت خیلی غنی می شود. رقیق نشان دادن مخلوط سوخت توسط سنسور اکسیژن به چند دلیل است : تمام شدن عمر کارکرد سنسور ، آلوده شدن آن ، اتصال نامناسب سیم ها و یا بروز مشکل در جرقه زنی یا تراکم مـــوتور.

هر ساله با تولید مدل‌های جدید خودرو، تولیدکننده‌ها برای بهبود عملکرد مـــوتور خودرو از تعداد بیشتری سنسور اکسیژن استفاده ميکنند. برخی از مـــوتورهای با راندمان بالا همان طور کــه برای پشت مبدل‌های کاتالیستی سنسورهای اکسیژن دارند، برای هر سیلندر نیز یک سنسور اکسیژن دارند. سنسورها در قسمت تحتانی خودرو و زیر کاپوت قرار دارند. همچنین به منیفولد اگزوز متصل ميباشند. در جلو یا عقب کاتالیزور قرار دارند. سنسور جلویی وظیفه اندازه‌گیری میزان اکسیژن سیستم اگزوز را به عهده دارد.

فرسوده شدن سنسور اکسیژن :

هنگامی کــه عمر سنسور در حال اتمام باشد ، عکس العمل آن نسبت به تغییرات مخلوط سوخت همچون گذشته سریع نخواهد بود. تاخیر زمانی سنسور برای ارسال سیگنال به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) افزایش یافته و سنسور کند عمل می کند کــه این امر از نزدیک شدن مخلوط سوخت و هوای مـــوتور به محدودهء بالانس جلوگیری خواهد کرد. اگر مـــوتور روغن سوزی داشته باشد و یا مایع خنک کننده به درون مـــوتور نشت کند ، امکان آلوده شدن المنت سنسور وسپس خرابی سنسور وجود دارد.

عملکرد سنسورهای جلویی و عقبی

هدف سنسورهای جلویی اندازه‌گیری میزان اکسیژن در گازهای خروجی از محفظه احتراق است. بسته به این کــه گاز خروجی از اگزوز از میزان اکسیژن بالا و یا پایینی برخوردار باشد، میزان سوخت ورودی به مـــوتور توسط کامپیوتر آن تنظیم ميشود. تا ترکیب ایده آلی کــه کمترین میزان تولید گازهای گلخانه‌ای را دارد به مـــوتور ماشین بدهد. سنسورهای عقبی پشت مبدل کاتالیزوری قرار گرفته‌اند. هدف سنسورهای اکسیژن عقبی کنترل میزان اکسیژن گازهای خروجی از مبدل کاتالیزوری است. اگر یکی و یا تعدادی از سنسورهای اکسیژن در عملکرد خود اشتباهی داشته باشند، خودروی شما تست آلایندگی را قبول نخواهد شد. و اگر با همین سنسورها به رانندگی ادامه دهید، میزان مصرف سوخت شما افزایش پیدا ميکند و ميتواند به کاتالیزور شما آسیب برساند.

به هنگام تعویض سنسور اکسیژن به یاد داشته باشید

بسیاری از سنسورها از طریق نشتی روغن و ضدیخ آسیب دیده‌اند و دلیل این نشتی‌ها باید شناسایی شده و تعمیر شود. در غیر این حتی اگر سنسورها را تعویض کنیم این نشتی‌ها باز هم به سنسورهای جدید آسیب وارد ميکند.

پروسه تعمیر سنسور اکسیژن آسیب دیده

-اسکن کردن ECU خودرو توسط دیاگ

-بررسی نشتی‌ها و سوراخ‌های موجود در سیستم اگزوز

-جایگرین کردن سنسورهای آسیب دیده با سنسورهای جدید

-چک کردن اتصالات الکتریکی

-چک کردن عملکرد مناسب سنسورهای اکسیژن

-پاک کردن کدهای مربوط به سنسورهای قبلی از ECU

-آزمایش عملکرد مناسب خودرو در حال رانندگی

بررسی و بازدید سنسور اکسیژن :

سنسور اکسیژن را می توان با روش های مختلف عیب یابی نمود کــه این خود مستلزم داشتن تجهیزات مخصوص است. برای پیدا کردن کدهای خطا در خودروهای جدید یک دستگاه اسکن یا کد خوان مورد نیاز است ؛ ولی در خودروهای قدیمی تر ( قبل از سال ۱۹۹۵ ) از یک نمایشگر کد دستی استفاده می شد. اگر فکر می کنید سنسور اکسیژن دچار مشکل شده است ، می توان با استفاده از دستگاه اسکن ، ولت متر یا اسیلوسکوپ دیجیتال ولتاژ خروجی و واکنش سنسور را مشخص نمود. اگر بررسی ها خرابی یا کند شدن سنسور اکسیژن را تایید نمایید ، تعویض سنسور ، تنها راه ممکن است. هیچ راهی برای تمیز یا تعمیر کردنسنسور اکسیژن وجود ندارد.

نکته : سنسور اکسیژن جدیدی کــه جایگزین سنسور فرسوده می شود ، باید کاملاٌ با آن مطابقت داشته باشد ( دارای گرم کن یا فاقد گرم کن ) . همچنین ویژگی های عملکرد و برق تغذیهء یکسان داشته باشند. نصب یک سنسور اکسیژن متفاوت نسبت به سنسور اصلی در کارکرد مـــوتور تاثیر گذاشته و ممکن است مدار کنترل گرم کن کــه در درون ECU مـــوتور قرار دارد ، دچار آسیب شود.

زمان تعویض سنسور اکسیژن :

برای حفظ حداکثر توان مـــوتور بهتر است کــه سنسور اکسیژن کمی قبل از خرابی ، تعویض شود. برخی کارشناسان توصیه می کنند ، برای جلوگیری از کاهش توان حداکثر مـــوتور باید پس از طی مسافت های مشخص نسبت به تعویض سنسور اقدام نمود. مقدار مسافت توصیه شده برای سنسور های اکسیژن یک یا دو سیمه ی فاقد گرم کن کــه از سال ۱۹۷۶ تا دهه نود مورد استفده بودند ، ۳۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ مایل است. سنسورهای اکسیژن سه یا چهار سیمه ی دارای گرم کن کــه از اواسط دهه هشتاد تا اواسط دهه نود به کار می رفتند ، پس از طی ۶۰۰۰۰ مایل تعویض می شدند. سرانجام از سال ۱۹۹۶ تا کنون در خودروهای دارایOBD II توصیه شده کــه پس از طی ۱۰۰۰۰۰ مایل سنسور اکسیژن تعویض گردد.

در صورتی کــه سنسور اکسیژن به هر دلیلی عملکرد صحیحی نداشته باشد یا خراب شود ولتاژ ارسالی به ECU خارج از محدود تعریف شده خواهد بود کــه معمولاً یک کد خطا تولید می کند؛ این اتفاق معمولاً منجر به روشن شدن چراغ چک خودرو خواهد شد. البته گاهی اوقات ممکن است کــه سنسور اکسیژن به درستی کار نکند اما چون عدد ارسالی در محدوده مجاز تعریف شده قرار دارد چراغ چک روشن نشود؛ در این حالت باید به علائم دیگر مانند افزایش آلاینده های مـــوتور، افزایش میزان سوخت مصرفی خودرو و یا کاهش قدرت مـــوتور توجه کرد و در صورت وجود چنین علائم سنسور اکسیژن را مورد بررسی قرار داد.

وظیفه جدید سنسور اکسیژن به همراه OBD II :

در ابتدا تعداد کمی از خودروها در سال های ۱۹۹۴ و ۱۹۹۵ وسپس تمامی خودروهای ساخته شده از سال ۱۹۹۶ تاکنون ، تعداد سنسور اکسیژنشان دو برابر شد. سنسور اکسیژن دوم پایین تر از مبدل کاتالیزوری نصب شده وراندمان عملکرد مبدل را نشان می دهد. در مـــوتورهای V شکل شش و هشت سیلندر با اگزوز دوگانه از چهار سنسور اکسیژن استفاده شده است. یکی در نزدیکی هر بلوکــه سیلندر و دیگری بعد از هر مبدل کاتالیزوری نصب شده است. سیستم OBD II برای تشخیص میزان آلاینده ها در طی عملکرد مـــوتور طراحی شده است. این امر مستلزم وجود قطعاتی است تا عواملی را کــه امکان افزایش آلاینده ها را فراهم می کنند ، شناسایی کند. سیستم OBD II به منظور دانستن عملکرد صحیح مبدل کاتالیزوری و کاهش میزان آلاینده های اگزوز توسط آن ، میزان اکسیژن گزارش شده از سنسورهای قبل و بعد از مبدل را( کــه به صورت ولتاژ است ) مورد مقایسه قرار می دهد. اگر OBD II دریابد کــه تغییرات ولتاژ بین دو سنسور کم است ویا تغییری وجود ندارد ؛ یعنی مبدل کاتالیزوری به درستی کار نمی کند کــه این امر باعث روشن شدن لامپ نشانگر نقص فنی ( MIL ) می شود.

سنسور اکسیژنی کــه عیب آن مشخص شود ، نیاز به تعوض دارد. از طرفی تعویض سنسور اکسیژن در بازه زمانی مشخص می تواند از بروز برخی مشکلات جلوگیری کند. تعویض نکردن یک سنسور اکسیژن فرسوده کــه فاقد کارایی لازم است ، می تواند سبب کاهش یا از بین رفتن حداکثر راندمان سوخت ، حداقل آلاینده های خروجی و طول عمر مبدل کاتالیزوری شود.

سنسورهای اکسیژن یک یا دو سیمه فاقد گرم کن کــه از سال ۱۹۷۶ تا حدود دهه نود مورد استفاده بودند ، پس از ۳۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ مایل تعویض می شدند. سنسورهای سه یا چهار سیمه دارای گرم کن کــه در اواسط دهه هشتاد تا اواسط دهه نود مورد استفاده بودند ، به ازای هر ۶۰۰۰۰ مایل تعویض می شدند. در خودروهای مبتنی بر OBD II ( از سال ۱۹۹۶ تا کنون ) به ازای پیمودن هر ۱۰۰۰۰۰ مایل نسبت به تعویض سنسور توصیه شده است.