عملکرد سنسورهای اکسیژن و حذف سنسور اکسیژن دوم

در این مقاله پیرامون عملکرد و نقش سنسورهای اکسیژن و همچنین حذف سنسیور اکسیژن دوم که طی فرایند ریمپ ایسیو در خودروها انجام می گیرد و تاثیرات مثبت آن به تفصیل اطلاعات مهمی را به شما ارایه خواهیم نمود:

کلیاتی در مورد سنسورهای اکسیژن

سنسور های اکسیژن قطعاتی هستند که فقط چن دهه از ساخت و تولید آنها گذشته است؛بسیاری از رانندگان نمی دانند که چند سنسور اکسیژن بر روی خودرو آنها نصب شده است. حتی گاهی اوقات اکثر مردم در هنگام روشن شدن چراغ اخطار موتور و ایجاد یک کد خطا که نشان دهنده خرابی سنسور اکسیژن است و یا مردود شدن خودرو در تست آلاینده ها به دلیل ضعیف شدن یا خرابی سنسور اکسیژن، متوجه وجود سنسور اکسیژن در خودروشان می شوند. اگر موتور خودروشان منظم کار نکند و یا سوخت مصرفی اش غنی باشد، ممکن است کسی به آنها بگویید که موتور خودروشان به یک سنسور اکسیژن جدید نیاز دارد. اما در اکثر شرایط قادر به عیب یابی و تعمیر این قطعه کوچک نیستند؛ قطعه ای که نسبت به وجود انواع آلاینده ها هشدار می دهد.

حذف سنسور اکسیژن دوم 

سنسور اکسیژن در واقع وضعیت مخلوط سوخت را نشان می دهد. بنابراین واحد کنترل الکترونیکی موتور 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 که در درون اگزوز وجود دارد ، واکنش نشان می دهد. این سنسور در ابتدا سیگنال ولتاژ کمی تولید می کند (معمولا کمتر از ۱ ولت) که مقدار آن با غنی شدن مخلوط سوخت و هوا افزایش می یابد. در واقع سنسور اکسیژن شبیه یک کلید عمل می کند که رقیق و غنی شدن مخلوط سوخت را با ارسال سیگنال به ECU گزارش می دهد تا نسبت سوخت و هوا ثابت بماند.

ایسیو از طریق خواندن اطلاعات سنسور اکسیژن، مخلوط سوخت را در شرایط بالانس نگه می دارد. اگر ECU اطلاعاتی 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 موتور 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. ایسیو نیز با افزایش پالس پاشش هر انژکتور نسبت به پیام دریافتی واکنش نشان داده که نتیجهء این امر تزریق سوخت بیشتر در درون موتور است. ایجاد این تغییرات در بالانس سوخت سبب ایجاد یک مخلوط سوخت متعادل شده که تا حدی به شرایط ایده ال نزدیک است. کل این فرآیند، حلقه کنترل فیدبک سوخت است و این امکان را به خودروهای امروزی می دهد که 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 کننده موتور ، 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 که مخلوط سوخت را رقیق نشان می دهد ؛ سبب کارکرد موتور 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 موتور.

فرسوده شدن سنسور :

هنگامی که 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 که این امر از نزدیک شدن مخلوط سوخت و هوای موتور به محدودهء بالانس جلوگیری خواهد کرد. اگر موتور روغن سوزی داشته باشد و یا مایع خنک کننده به درون موتور نشت کند ، امکان آلوده شدن المنت سنسور وسپس خرابی سنسور وجود دارد. در گذشتهء نزدیک که بنزین سرب دار مورد استفاده بود ، سرب موجود در بنزین پس از طی کمتر از ۱۰۰ مایل ، سبب خرابی سنسور می شد ( به همین دلیل سرانجام دولت بنزین سرب دار را حذف کرد ).

زیرا سنسور اکسیژن نسبت به اکسیژن موجود در اگزوز واکنش نشان می دهد و نه نسبت به سوخت موجود در آن. هر نقصی در موتور خودرو که به هوای محترق شده اجازه دهد تا بین سیلندرها جا به جا گردد ، باعث می شود سنسور اکسیژن به اشتباه مخلوط سوخت را رقیق نشان دهد. عدم جرقه زدن شمع ، نشتی سوپاپ دود و یا حتی نشتی در قسمت واشر مانیفولد دود از جمله عواملی هستند که سبب کاهش میزان اکسیژن در سیستم اگزوز می شوند. این امر برای سنسور زیان بار نیست ، اما سبب کارکرد موتور با سوخت غنی شده که پیامد آن افزایش میزان آلاینده ها و فاصله گرفتن از مصرف اقتصادی سوخت است.

داغ شدن سنسور اکسیژن :

بد نیست بدانید که یک سنسور اکسیژن زمانی سیگنال ولتاژ تولید می کند که با دمایی در حدود ۶۱۷ تا ۶۶۲ درجه فارنهایت، گرم شود. اگر سنسور با دمای اگزوز گرم شود، چند دقیقه طول می کشد تا به دمای کارکرد خود برسد. بنابراین اکثر سنسورهای اکسیژن در خودروهای جدید توسط مدار گرم کن الکتریکی که درون سنسور قرار گرفته ، سریعاٌ به درجه حرارت مورد نظر می رسند. این گونه سنسور ها معمولا سه یا چهار سیمه هستند. لازم به ذکر است که سنسور های اکسیژن فاقد گرم کن یک یا دو سیمه می باشند.

اگر مدار گرم کن خراب شود، در عملکرد سنسور اکسیژن خللی ایجاد نمی شود، بلکه سنسور همچون گذشته توسط حرارت اگزوز گرم می شود ؛ اما شکل گیری سیستم حلقه بسته با تاخیر همراه است که این امر ممکن است موجب عدم تایید خودرو در تست آلاینده ها شود.

بررسی سنسور اکسیژن 

سنسور اکسیژن را می توان با روش های مختلف عیب یابی نمود که 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 کردن سنسور اکسیژن وجود ندارد.

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

زمان تعویض سنسور اکسیژن 

برای حفظ حداکثر توان موتور بهتر است که سنسور اکسیژن کمی قبل از خرابی ، تعویض شود. برخی کارشناسان توصیه می کنند، برای جلوگیری از کاهش توان حداکثر موتور 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 که از سال ۱۹۷۶ تا دهه نود مورد استفده بودند ، ۳۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ مایل است. سنسورهای اکسیژن سه یا چهار سیمه ی دارای گرم کن که 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 دارای OBD II توصیه شده که پس از طی ۱۰۰۰۰۰ مایل سنسور اکسیژن تعویض گردد.

شناخت نوع سنسور به کار رفته 

رایج ترین نوع سنسور اکسیژن از جنس زیرکونیوم است؛ اگرچه نوع تیتانیومی و باند گسترده ی آن نیز وجود دارد. سنسورهای اکسیژن زیرکونیومی قدیمی ، فاقد گرم کن هستند. آنها یک یا دو سیمه اند و پس از روشن شدن موتور در شرایط سرد، چند دقیقه طول می کشد تا سیگنال تولید کنند. زیرا تنها گرمای اگزوز آنها را به درجه حرارت عملکردشان می رساند. بنابراین ، ممکن است سنسور فاقد گرم کن در دور آرام سرد شود و یک سیگنال به منظور توقف سیستم کنترل موتور تولید نماید که نتیجه ی آن بازگشت عملکرد سیستم به وضعیت حلقه باز خواهد بود ( یعنی: تنظیم نسبت سوخت و هوای ثابت ).

در سال ۱۹۸۲ ، سنسورهای اکسیژن دارای گرم کن پدیدار شدند که یک مدار گرم کن مخصوص در درونشان تعبیه شده بود. در نتیجه این این سنسورها بسیار سریع (طی ۳۰ تا ۶۰ ثانیه) به درجه حرارت عملکرد خود می رسیدند. در نتیجه موتور می توانست زودتر در وضعیت حلقه بسته قرار گیرد که پیامد این امر ، کاهش میزان آلاینده ها هنگام روشن شدن موتور در هوای سرد بود. همچنین از سرد شدن (عدم تولید سیگنال) سنسور در دور آرام، جلوگیری می شد. برای تامین ولتاژ تغذیه گرم کن به مدار الکتریکی مجزا نیاز است؛ بنابراین سنسورهای اکسیژن دارای گرم کن معمولا سه یا چهار سیمه هستند.

در سنسور اکسیژن تیتانیومی از سرامیک خاصی استفاده شده و سیگنال متفاوتی نسبت به سنسور اکسیژن زیرکونیومی تولید می کند. سیگنال ولتاژ تولید شده با تغییرات نسبت سوخت و هوا دچار تغییر می شود. هنگامی که نسبت سوخت و هوا غنی باشد، مقاومت سنسور دچار افت شده و به کمتر از ۱۰۰۰ اهم می رسد و در زمان رقیق شدن نسبت سوخت و هوا رو به افزایش می نهد و به بیش از ۲۰۰۰۰ اهم خواهد رسید. این کار سبب ایجاد یک نسبت سوخت و هوای استوکیومتریک یا ایده ال می شود. ECU موتور ، ولتاژ تغذیه سنسور را تامین می کند (بسته به عملکرد، ۱ یا ۵ ولت) و سپس تغییرات به وجود آمده در ولتاژ برگشتی از سنسور را که به سبب تغییرات مقاومت سنسور ایجاد شده  می خواند. سنسور اکسیژن تیتانیومی تنها در برخی خودروها مورد استفاده قرار گرفته است. از جمله: برخی نیسان های قدیمی طی ۱۹۸۷ تا ۱۹۹۰، جیپ ها و . . .

در سال ۱۹۹۷ برخی خودروسازان ، استفاده از نوعی سنسور اکسیژن جدید را آغاز کردند. گرم کن این سنسور سطحی هموار و یک المنت زیرکونیومی – سرامیکی، شبیه به یک لوله فلزی دارد. یک لایه ی سرامیکی بر روی الکترودهای رسانا قرار گرفته است. در نتیجه علاوه بر عایق کاری سبب گرم شدن آنی تمامی لایه ها بر روی لوله باریک می شود. این طرح جدید درست مثل سنسورهای زیرکونیومی که از نوع لوله ای هستند، کار می کند. اما با به کار گیری یک فیلم ضخیم ، طول سنسور کاهش یافته، سبک تر شده و مقاومت آن در برابر آلودگی ها افزایش یافته است. همچنین المنت گرم کن جدید، به نیروی الکتریکی کمتری نیاز داشته و تنها پس از ۱۰ ثانیه به درجه حرارت عملکرد خود می رسد.

حذف سنسور اکسیژن دوم 

همچنین در برخی خودروهای جدید از سنسور اکسیژن با باند گسترده استفاده شده که شبیه به سنسور مسطح است؛ اما سیگنال ولتاژ بالاتری تولید می کند که نسبت مستقیمی با نسبت سوخت و هوا دارد ( درست برعکس سایر سنسورهای اکسیژن ). این به ECU موتور اجازه می دهد تا از تدبیری کاملاٌ متفاوت برای کنترل تغییرات نسبت سوخت و هوا استفاده کند. در نتیجه با بالا و پایین کردن نسبت سوخت و هوا از وضعیت غنی به رقیق، یک مخلوط بالانس شده متعادل را تولید می کند. همچنین می تواند در صورت لزوم مقدار سوخت موجود در مخلوط سوخت و هوا را کم یا زیاد کند ، تا نسبت سوخت و هوا در شرایط ایده ال خود ( ۱ : ۱۴.۷ ) قرار گیرد.