سنسور اکسیژن چیست؟

راننده هنگام رانندگی نیاز دارد از وضعیت بخش‌های مختلف خودرو آگاه باشد. این اطلاعات از طریق سنسورهای گوناگون به سیستم کنترل مرکزی خودرو، مانند ECU در مدل‌های انژکتوری یا کاربراتور در مدل‌های قدیمی‌تر، ارسال می‌شود. داده‌های دریافت‌شده از سنسورها به راننده این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به پیاده شدن و بررسی دستی، شرایط فنی خودرو را از داخل کابین تحت نظر داشته باشد. این گزارش‌ها شامل اطلاعاتی درباره سطح روغن موتور، میزان سوخت، فشار باد لاستیک‌ها و سایر جزئیات فنی خودرو هستند. هر سنسور وظیفه پایش بخش خاصی از خودرو را بر عهده دارد تا عملکرد کلی آن بهینه باشد. در میان این سنسورها، سنسور اکسیژن یکی از مهم‌ترین قطعات محسوب می‌شود، زیرا اطلاعات حیاتی درباره میزان اکسیژن در گازهای خروجی ارائه می‌دهد. در این مقاله از مجله چین اپ، به بررسی عملکرد این سنسور و اهمیت داده‌های آن می‌پردازیم تا مشخص شود چرا توجه به گزارش‌های آن ضروری است و چه تفسیری از این داده‌ها می‌توان داشت.

 

 

سنسور چیست؟

سنسور یا حسگر، وسیله‌ای است که به تغییرات فیزیکی یا شیمیایی محیط واکنش نشان داده و داده‌های مربوطه را ثبت می‌کند. این تغییرات به صورت ورودی دریافت شده و سپس به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌شوند تا به ECU یا دیگر پردازش‌گرهای خودرو ارسال شوند. بنابراین، سنسورها ابزارهایی برای اندازه‌گیری متغیرهای مختلفی همچون دما، فشار، میزان اکسیژن و دیگر عوامل مؤثر در عملکرد خودرو محسوب می‌شوند.

 

در تمامی خودروها، چه مدل‌های کاربراتوری یا انژکتوری، از سنسورها استفاده می‌شود. اما نوع عملکرد آن‌ها بسته به سیستم کنترلی خودرو متفاوت است. در خودروهای انژکتوری، سنسورها داده‌های خود را به ECU ارسال می‌کنند و کامپیوتر خودرو با تحلیل این اطلاعات، دستورات لازم را برای بهینه‌سازی عملکرد بخش‌های مختلف صادر می‌کند. در مقابل، در خودروهای کاربراتوری، اطلاعات مستقیماً به راننده منتقل شده و از طریق نشانگرها و هشدارها در پشت آمپر نمایش داده می‌شود.

 

در برخی از خودروهای کاربراتوری، برخی سنسورها مستقیماً با عملگرها در ارتباط هستند و بدون واسطه ECU، فرامین لازم را اجرا می‌کنند. این تفاوت‌ها نشان‌دهنده‌ی تنوع گسترده‌ی سنسورها در خودروهای انژکتوری در مقایسه با خودروهای کاربراتوری است. با پیشرفت فناوری، تعداد سنسورها در خودروها روز به روز افزایش یافته و خودروسازان در تلاشند تا با بهره‌گیری از حسگرهای پیشرفته‌تر، سطح ایمنی، راحتی و امکانات خودروهای خود را ارتقا دهند. امروزه، وجود تعداد بیشتری از سنسورها یکی از معیارهای مهم برتری خودروها محسوب می‌شود.

 

 

سنسور اکسیژن چیست و چه وظایفی در خودرو دارد؟

سنسورها با تحلیل شرایط فیزیکی مرتبط، هرگونه نقص، خرابی یا مشکل را تشخیص داده و برای رفع آن هشدارهای لازم را صادر می‌کنند. یکی از مهم‌ترین این حسگرها، سنسور اکسیژن یا لامبدا است که در صنعت خودروسازی به‌عنوان یک قطعه الکترونیکی شناخته می‌شود و وظیفه‌ی اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور را بر عهده دارد. این سنسور که در ورودی مسیر اگزوز نصب می‌شود، نشان‌دهنده‌ی میزان اکسیژن سوخته نشده در فرآیند احتراق است.

 

اگر مقدار اکسیژن در گازهای خروجی بیش از حد باشد، نشان‌دهنده‌ی احتراق ناقص و ترکیب نامناسب سوخت و هوا خواهد بود. در چنین شرایطی، مخلوط سوخت بیش از حد رقیق بوده و می‌تواند باعث کاهش کارایی موتور و افزایش مصرف سوخت شود. سنسور اکسیژن این اطلاعات را به‌صورت سیگنال‌های الکتریکی با تغییر ولتاژ بین ۰.۱ تا ۰.۹ ولت به ECU ارسال می‌کند. در صورت بالا بودن میزان اکسیژن، ECU مدت‌زمان پاشش سوخت را افزایش داده و در صورت غلیظ بودن مخلوط، آن را کاهش می‌دهد.

 

 

وظایف سنسور اکسیژن

 

• کاهش مصرف سوخت
• کاهش میزان آلایندگی خودرو
• بهبود فرآیند احتراق و افزایش راندمان موتور

اهمیت این سنسور به‌حدی زیاد است که در بسیاری از خودروهای جدید از دو سنسور اکسیژن استفاده می‌شود. اگر تنها یک سنسور وجود داشته باشد، در قسمت قبل از کاتالیست نصب می‌شود، اما در خودروهایی که دو سنسور دارند، یکی قبل و دیگری بعد از مبدل کاتالیزوری قرار می‌گیرد. این حسگر میزان اکسیژن موجود در دود خروجی را بررسی کرده و داده‌های لازم را برای تنظیم میزان سوخت تزریقی به ECU ارسال می‌کند.

 

در خودروهای مدرن با موتورهای V شکل شش یا هشت سیلندر، معمولاً از چهار سنسور اکسیژن در سیستم OBD II استفاده می‌شود. در این سیستم، دو سنسور اضافی روی هر یک از بلوک‌های سیلندر نصب می‌شوند تا ECU بتواند با دریافت و مقایسه‌ی اطلاعات سنسورها، داده‌های دقیق‌تری از عملکرد احتراق و میزان آلایندگی خودرو به دست آورد. این فناوری نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت و آلودگی محیط‌زیست ایفا می‌کند.

 

 

انواع سنسور اکسیژن

سنسورهای اکسیژن در دو نوع اصلی تولید می‌شوند:

 

• مدل تک سیم: این نوع سنسور در خودروهای قدیمی‌تر استفاده می‌شد و فاقد سیستم گرم‌کن داخلی است.
• مدل چهار سیم با سوکت مخصوص: این سنسور دارای گرم‌کن بوده و دقت بسیار بالایی در اندازه‌گیری دارد. به همین دلیل، در خودروهای مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل‌ها در دو نوع پایه کوتاه و پایه بلند تولید می‌شوند که تفاوت آن‌ها در نوع و ارتفاع سوکت است.

 

 

ساختار سنسور اکسیژن

با وجود تفاوت‌های عملکردی، تمامی سنسورهای اکسیژن از ساختار مشابهی برخوردارند که شامل اجزای زیر است:

• بدنه سرامیکی یا چینی
• الکترودهای پلاتینیومی
• غلاف ساخته‌شده از دی‌اکسید زیرکونیوم
• المنت گرم‌شونده
• نحوه عملکرد سنسور اکسیژن

سنسور اکسیژن عملکردی مشابه یک ژنراتور دارد؛ به این معنا که با گرم شدن تا دمای مشخصی، ولتاژ تولید می‌کند. بخش اصلی سنسور که درون منیفولد دود قرار دارد، غلافی از جنس سرامیک زیرکونیوم است که با قرار گرفتن در معرض گازهای داغ، واکنش نشان می‌دهد. انتهای پوسته سنسور روی منیفولد پیچ می‌شود، درحالی‌که الکترودهای پلاتینیومی که با لایه‌ای متخلخل پوشیده شده‌اند، در قسمت سرامیکی و زیر حباب پوسته قرار دارند.

 

بخش بیرونی این حباب در معرض گازهای خروجی از منیفولد دود است، اما الکترودهای داخلی بین هوای محیط و دود اگزوز قرار گرفته‌اند. در مدل‌های قدیمی تک سیم، که فاقد گرم‌کن بودند، یک سوراخ کوچک در بدنه سنسور تعبیه می‌شد تا امکان ورود هوا فراهم شود. در مدل‌های جدیدتر که دارای گرم‌کن هستند، هوا از طریق یک فضای مخصوص بین عایق‌بندی الکترودها که به کانکتور معروف است، وارد سنسور می‌شود.

 

نقش گرم‌کن در سنسور اکسیژن

این سنسورها با مقایسه میزان اکسیژن موجود در دود اگزوز و هوای محیط، ولتاژ تولید می‌کنند. هرچه اختلاف اکسیژن بین این دو محیط بیشتر باشد، میزان ولتاژ تولیدی نیز افزایش می‌یابد. برای عملکرد صحیح، سنسور اکسیژن نیاز به یک دمای اولیه دارد که توسط المنت گرم‌شونده داخلی تأمین می‌شود. این المنت همچنین از خاموش شدن سنسور در هنگام کارکرد طولانی‌مدت خودرو در حالت دور آرام جلوگیری می‌کند.

 

 

چیناپ مرجع تخصصی لوازم یدکی خودروهای چینی