سنسور اکسیژن چیست؟

سنسور اکسیژن : در فرایند ساخت انواع مختلف خودروها از سنسورهای گوناگونی استفاده می‌کنند. این سنسورها می‌توانند وضعیت بخش‌های مختلف خودرو را به راننده گزارش کنند تا وی شرایط خودرو را تحت بررسی و کنترل قرار دهد. یکی از این سنسورهای بسیار مهم و ضروری برای خودروها، سنسور اکسیژن است. در این مقاله از سایت پارسیان صنعت خودرو قصد داریم به ارائه مطالبی در زمینه‌ حسگر اکسیژن بپردازیم و نحوه‌ کارکرد، اجزا، انواع و علائم خرابی این قطعه را بررسی نماییم.

یکی دیگر از سنسورهایی که در دوره آموزش تعمیرات ای سی یو در مجموعه ما آموزش داده می شود نحوه کارکرد این سنسور می باشد. همچنین در صورت تهیه پکیج ریمپ ایسیو نیز می توانید نحوه حذف این سنسور را بیاموزید.

[فیلم عملکرد سنسور اکسیژن] 

سنسور(حسگر) اکسیژن چیست؟

همان‌طور که می‌دانید سنسور و یا حسگر به قطعه‌ای گفته می‌شود که می‌تواند در برابر محرک‌های فیزیکی و یا شیمیایی واکنش نشان دهد. در حقیقت هرگونه تغییری در محرک‌ها توسط حسگرها دریافت شده و سپس به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌گردند. پس‌ از آن به پردازشگر ارسال می‌شوند. این اجزا در ساخت خودروها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین شما می‌توانید سنسورهای اکسیژن را در انواع مختلف خودروها از جمله خودروهای انژکتوری و کاربراتوری پیدا کنید‌.

حسگر اکسیژن در حقیقت به یک قطعه‌ الکترونیکی گفته می‌شود. این قطعه وظیفه دارد میزان اکسیژن موجود در سوخت و یا گاز خودروی شما را اندازه بگیرد. این سنسور در حقیقت یکی از مهم‌ترین انواع حسگرهایی است که در فرایند ساخت یک خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این قطعه‌ الکترونیکی در ورودی اگزوز واقع شده و به اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور خودرو و یا اگزوز آن دست می‌زند.

نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که میزان اکسیژن موجود در گاز نشان می‌دهد که چه میزان از اکسیژن در فرایند احتراق، سوخته نشده است. در این‌ صورت بالا بودن میزان اکسیژن به‌ معنای این است که خودرو با احتراق ناقص مواجه شده‌ و درصدی نامناسب از مخلوط سوخت و هوا به‌ وجود آمده است.

اگر در گازهای خروجی در موتور و یا اگزوز، غلظت مخلوط اکسیژن و سوخت بالا باشد، مصرف سوخت نیز بیش‌ از اندازه خواهد شد.

این سنسور گزارش‌های خود را به‌ صورت سیگنال‌هایی خاص برای کامپیوتر خودرو ارسال می‌کند. اگر اکسیژن زیاد شده باشد کامپیوتر خودرو این امکان را دارد که تنظیمات مورد نیاز را برای سیستم سوخت رسانی پیاده‌سازی و اجرا کند و زمان پاشش انژکتور ها را تغییر دهد.

در این شرایط اگر سوخت غلظت بالایی داشته باشد کامپیوتر و یا ایسیو خودرو زمان پاشش را کوتاه خواهد کرد. بنابراین سنسور اکسیژن در کاهش مصرف سوخت نقش قابل‌ توجهی دارد و به کاهش آلایندگی خودرو کمک می‌کند. بهبود عملکرد احتراق و افزایش راندمان موتور خودرو از دیگر تأثیرات این قطعه است.

سنسور اکسیژن وظیفه دارد اطلاعات مربوط به میزان غنی یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور را از دود خروجی موتور اندازه گیری نموده و به صورت پیوسته به واحد کنترل الکترونیکی ارسال می کند و واحد کنترل الکترونیکی نیز از اطلاعات دریافتی از این سنسور جهت موارد زیر استفاده می کند :

• محاسبه نسبت اختلاط سوخت به هوا
• تنظیم نسبت اختلاط سوخت و هوا جهت عملکرد بهینه موتور

واحد کنترل الکترونیکی ( ایسیو ECU ) با استفاده از اطلاعات سنسور اکسیژن که به صورت ولتاژ دریافت می کند ( بین 0/1 الی 0/9 ولت ) اقدام به تنظیم نسبت سوخت و هوا به موتور ، جهت عملکرد بهینه کاتالیست می نماید .

نکته 1 : 

مخلوط رقیق : ولتاژ ارسالی از حسگر اکسیژن کمتر از 0/5 ولت

مخلوط غنی : ولتاژ ارسالی از سنسور اکسیژن بیشتر از 0/5 ولت و حداکثر تا 1 ولت

نکته 2 :

اطلاعات حسگر اکسیژن به واحد الکترونیکی جهت بهینه کردن مصرف سوخت بسیار حائز اهمیت بوده و به عنوان سنسور فیدبک دهنده به واحد کنترل الکترونیکی محسوب می شود.

همچنین ببینید : خرید دیاگ وی مکس

نحوه کارکرد سنسور اکسیژن

در حال‌ حاضر بسیاری از خودروها و موتورهای جدید از ۲ سنسور اکسیژن استفاده می‌کنند. چرا که این قطعات اهمیت بسیار بالایی داشته و نحوه عملکرد آن‌ها هم بسیار مهم است.

در صورتی‌ که در یک خودرو از یک سنسور اکسیژن استفاده‌ شده باشد این قطعه قبل از کاتالیست نصب خواهد شد. اما اگر خودرو دارای دو حسگر اکسیژن باشد یکی قبل‌ از کاتالیست قرار می‌گیرد و دیگری هم بعد از کاتالیست واقع خواهد شد.
این سنسورها درون اگزوز جای می‌گیرند و می‌توانند میزان اکسیژن خارج‌ شده از اگزوز را اندازه‌گیری کنند. سپس گزارش این میزان را به ایسیو منتقل سازند تا میزان سوخت درون سیستم از طریق آن تنظیم شود.

در این شرایط، کم بودن میزان اکسیژن نشان‌ دهنده زیاد بودن میزان سوخت خواهد بود. در حالی‌ که زیاد بودن اکسیژن، کم بودن میزان سوخت را نشان می‌دهد.

حسگر اکسیژن در حقیقت تولید کننده ولتاژ ( برق ) به روش شیمیایی ( از طریق دود خروجی ) همانند یک باتری کوچک است . که با توجه به میزان اکسیژن موجود در دود ولتاژ تولید می کند . به این صورت که اختلاف تعداد اتمهای اکسیژن بر روی لایه داخلی و خارجی سنسور اکسیژن باعث شده که لایه دی اکسید زیر کونیوم با لایه سرامیکی یونیزه شده و باعث ایجاد اختلاف پتانسیل ( ولتاژ ) در لایه داخلی و خارجی می شود .

که اگر میزان اکسیژن موجود در دود کم باشد ( مخلوط غنی باشد ) اختلاف اکسیژن بین هوای داخل سنسور اکسیژن و اکسیژن موجود در دود زیاد شده و در نتیجه ولتاژ بیشتری تولید می کند ( حدودا 500 الی 900 میلی ولت ) و بلعکس اگر میزان اکسیژن موجود در دود زیاد باشد ( مخلوط رقیق باشد ) اختلاف اکسیژن بین هوای داخل سنسور اکسیژن و اکسیژن موجود در دود کم شده و در نتیجه ولتاژ کمتری تولید می کند ( حدودا 50 الی 500 میلی ولت )

انواع سنسور اکسیژن

تولیدکنندگان سنسورهای اکسیژن را در ۲ نوع اصلی تولید می‌کنند. برخی از این قطعات، سنسور های اکسیژن تک سیم هستند. از این قطعات در خودروهای قدیمی استفاده‌ شده و گرم‌کن نیز ندارند.

نوع دیگر این قطعات به شکل یک سوکت چهار سیم طراحی و تولید می‌شوند. این قطعات شامل گرم‌کن هم هستند و از دقت بالایی هم برخوردار شده‌اند. به دلیل داشتن دقت بسیار بالا، از این قطعات در خودروهای جدیدتر استفاده می‌کنند.
سوکت‌های چهار سیم خود دارای دو نوع اصلی پایه کوتاه و پایه بلند هستند. تفاوت اصلی این محصولات در نوع آن‌ها و همچنین ارتفاع سوکت است. اما با این‌ حال سنسورهای اکسیژن از نظر فرم و شکل از ساختار ثابتی برخوردار شده‌اند.

گرمکن حسگر اکسیژن از نوع مقاومت PTC ( Psitive Temperature Coefficient ) ( یعنی با افزایش دما مقاومت نیز افزایش می یابد و بالعکس ) می باشد . برای اینکه واحد کنترل الکترونیکی بتواند از همان لحظه اول روشن شدن خودرو و خروج دود موتور ، اطلاعاتی را دریافت کند که بتواند پیوسته نسبت اختلاط سوخت به هوا را کنترل کند ، سنسور اکسیژن نیاز به گرمکن پیدا می کند .

برای اینکه سنسور اکسیژن بتواند از همان لحظه اول روشن شدن موتور اطلاعات غلیظ یا رقیق بودن سوخت را از روی دود موتور به واحد کنترل الکترونیکی ( ایسیو ) ارسال کند نیاز به این دارد که دمای سنسور اکسیژن حداقل به 300 درجه سانتی گراد برسد . که دمای دود خروجی موتور در اوایل روشن شدن موتور به این دما ( 300 درجه سانتی گراد ) نمی رسد .

بنابراین برای رسیدن به این دما نیاز به این دما نیاز به یک گرمکن می باشد که بتواند از همان لحظه اول روشن شدن موتور بلکه قبل از آن ( لحظه باز شدن کامل سوئیچ ) دمای سنسور اکسیژن را به دمای حداقل کارکرد سنسور برساند تا بتواند اطلاعات را به واحد کنترل الکترونیکی جهت اصلاح مصرف سوخت ارسال کند .

سنسور اکسیژن بکار رفته در خودرو ها از نظر جنس نیز دو نوع بوده ، یکی از نوع زیرکونیم و دیگری از نوع تیتانیوم ، که هر دو نوع بر اساس فراوانی اکسیژن موجود در دود با نسبت λ =0/99 الی λ =1/01 عمل می کند که در اکثر خودروها از نوع زیرکونیم بکار رفته است .

توجه : 

تفاوت حسگر اکسیژن نوع زیرکونیومی و تیتانیومی در این است که در نوع زیر کونیومی در اثر تغییر مقدار اکسیژن بر روی آن ولتاژ تولید می کند ولی در نوع تیتانیومی در اثر تغییر مقدار اکسیژن بر روی آن مقاومت الکتریکی تغییر می کند .( در حالت غنی λ<1 مقاومت کم و در حالت رقیق λ >1 مقاومت زیاد می شود )

اجزاء سنسور اکسیژن

به‌ طور کلی سنسورهای اکسیژن از اجزایی از قبیل یک بدنه از جنس سرامیک و یا چینی به‌ وجود آمده‌اند و شامل الکترودهای پلاتینیومی نیز هستند. دی‌اکسید زیرکونیوم از دیگر اجزای به‌ وجود آورنده‌ سنسورها و حسگرهای اکسیژن است. این قطعات از المنت گرم شونده نیز به وجود آمده‌اند.

تشخیص خرابی سنسور اکسیژن

دستگاه دیاگ فقط به شما می‌گوید که سنسور اکسیژن پیام نامناسبی را ارسال می‌کند. به شما نمی‌گوید که سنسور خراب است یا خیر. برای برخی از وسایل نقلیه، به شما می‌گوید که کدام سنسور سیگنال بد ارسال می‌کند، که می‌تواند موجب صرفه‌جویی در زمان شما شود.

ساده‌ترین راه برای تعیین خرابی یکی از سنسورهای اکسیژن، آزمایش تمام سنسورهای اکسیژن با یک ولت‌متر دیجیتال است. بررسی سنسورهای اکسیژن فرآیندی آسان است که حدود 10 تا 30 دقیقه طول می‌کشد.

توجه: ممکن است بین یک تا چهار سنسور اکسیژن در سراسر سیستم اگزوز شما وجود داشته باشد. تعداد آن‌ها بسته به‌وسیله نقلیه و موتور شما متفاوت است. به دفترچه راهنمای خود مراجعه کنید تا بدانید وسیله نقلیه شما چه تعداد داشته و هرکدام در کجا قرار دارند. اگر کدخوان دارید، فقط سنسوری که  سیگنال بد ارسال می‌کند را تست نمایید.

ولتاژ سیگنالها را بررسی کنید

1. موتور را تا 20 دقیقه در حالت دور آرام قرار دهید (یا به همان میزان با ماشین، آرام رانندگی کنید).
2. یک پیراهن آستین‌بلند ضخیم و دستکش‌های ضخیم بپوشید تا از سوختن در برخورد با اجزای سیستم اگزوز جلوگیری کنید.
3. اختیاری: وسیله نقلیه خود را با پایه‌های جک یا بالابر خودرویی که برای مصارف خانگی طراحی شده است  بلند کنید.
4. ولت‌متر خود را روی مقیاس میلی ولت DC تنظیم کنید.
5. ولت‌متر خود را به سنسور اکسیژن وصل کنید و سیگنال‌های ولتاژ را بخوانید. یک سنسور اکسیژن خوب بین 100 تا 900 میلی ولت در نوسان است. هر چیزی که بالاتر یا کمتر از آن محدوده باشد، نشانگر خراب بودن سنسور اکسیژن است. سنسور ممکن است عددی را نشان دهد که در رنج طبیعی است اما در یک نقطه گیر کرده است. اگر این اتفاق بیفتد یا سنسور خراب است یا مشکل دیگری در موتور دارید.

اگر ولت‌متر شما کمتر از 100 میلی ولت یا بالاتر از 900 میلی ولت است، با انجام مراحل زیر، روند تشخیص را ادامه دهید.

عملکرد سبک موتور

اگر می‌خواهید مطمئن شوید که حسگر اکسیژن می‌تواند عدم تعادل در مخلوط هوا/سوخت را تشخیص دهد. می‌توانید این کار را با اضافه کردن هوای بیشتر به مخلوط انجام دهید:

1. ارتباط شیلنگ PCV و منیفولد مکنده را قطع کنید.
2. موتور را روشن کرده و سپس عدد ولت‌متر را بررسی کنید. باید به‌سرعت حدود 200 میلی ولت را ببینید. اگر عدد بالاتر باشد یا سنسور به‌کندی واکنش نشان دهد، سنسور اکسیژن خراب شده است. باید در اسرع وقت تعویض شود.
3. این عمل را برای هر سنسور تکرار کنید.
4. موتور را خاموش کرده و سپس شلنگ را به همان حالت قبلی برگردانید.

اگر سنسور اکسیژن در طول این فرآیند خوانش دقیقی ارائه دهد، گام بعدی این است که ببینیم چگونه به موتوری که بیش‌ازحد سنگین کار می‌کند واکنش نشان می‌دهد.

عملکرد سنگین موتور

1. مجموعه تمیزکننده هوا را پیدا کرده و سپس مجرای پلاستیکی را از آن جدا کنید.
2. فیلتر هوا را تا حدی با پارچه مسدود کنید. (مهم – فیلتر هوا را در جای درست خود بگذارید. جلوی فیلتر هوا را مسدود کنید. اگر پارچه‌ای پشت فیلتر قرار داده شود، به داخل ورودی مکیده می‌شود.)
3. موتور را روشن کرده و سپس عدد ولت‌متر را بررسی کنید. عدد قرائت‌شده باید نزدیک به 800 میلی ولت باشد. اگر عدد خوانده‌شده به‌آرامی تغییر کرد یا آن‌طور که باید افزایش پیدا نکرد، سنسور باید تعویض شود.
4. این عمل را برای هر سنسور تکرار کنید.
5. موتور را خاموش کرده و مجرای هوا را دوباره وصل کنید.

علائم خرابی سنسور اکسیژن

از آن‌ جایی‌ که این قطعه‌ الکترونیکی در عملکرد خودروها نقش و سهم بسزایی دارد و در حوزه کاهش مصرف سوخت و آلایندگی ها نیز نقش بسیار مؤثری ایفا می‌کند، بنابراین توجه به علائم خرابی آن‌ هم نکته بسیار مهمی است.

سنسور اکسیژن خراب و ناقص می‌تواند به خودروی شما آسیب‌های جدی وارد کند و یا محیط‌ زیست را تحت تأثیر قرار دهد. به دلیل این‌ که با ترکیب اشتباه سوخت و اکسیژن در موتور چنین خودروهایی، آلاینده‌های بسیار بیشتری از اگزوز خارج خواهند شد.

از طرف دیگر در این‌ صورت مبدل کاتالیزوری نیز آسیب می‌بیند. چرا که برای داشتن عملکرد صحیح خود به ترکیب مشخص و خاصی از اکسیژن و سوخت احتیاج دارد. لازم است این نکته را در نظر داشته باشید که این قطعه پس‌ از مدت زمانی باید تعویض شده و با قطعه‌ای جدید جایگزین گردد. اما با این‌ حال امکان خرابی آن‌ هم وجود دارد.

وجود برخی از علائم و یا هشدارها می‌تواند شما را نسبت‌ به خرابی این بخش آگاه سازد تا به‌ موقع از اشکالات آن مطلع شده و از آسیب‌های بیشتر پیشگیری به عمل آورید. از جمله علائم خرابی سنسور اکسیژن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

1.کاهش عملکرد موتور خودرو

اگر سنسور اکسیژن یک خودرو دچار آسیب شده باشد علائمی از قبیل خرابی موتور، خود را نشان خواهند داد. این امکان وجود دارد که خودروی شما به‌ سختی حرکت کند و یا در هنگام درجا کارکردن آن، با نوعی بی‌نظمی مواجه شوید. خاموش شدن خودرو و یا توقف و از دست دادن میزان قدرت و شتاب آن‌ هم در بسیاری از موارد با خراب شدن سنسور اکسیژن در ارتباط است.

در صورتی‌ که با هر کدام از این علائم برخورد کردید و متوجه شدید که چراغ چک موتور خودرو نیز روشن شده‌، احتمال دهید که سنسور و یا حسگر اکسیژن خودروی شما خراب شده‌ است. در این شرایط باید هرچه سریع‌تر خودروی خود را به یک تعمیرگاه معتبر انتقال دهید تا با آسیب‌های بیشتری مواجه نشوید.

2.روشن شدن چراغ چک اتومبیل

یکی از ساده‌ترین علائمی که نشان می‌دهد نوعی خرابی در بخشی از خودرو وجود دارد و یا در حسگر اکسیژن آن عیبی مشاهده می‌شود، روشن شدن چراغ چک است. در این شرایط اگر سنسور اکسیژن شما دچار عیب و یا نقص شده باشد و یا هرگونه نارسایی در آن مشاهده شود، چراغ چک روشن خواهد شد.

در حالت معمول، چراغ چک اتومبیل به دلائل مختلفی روشن می‌شود. بنابراین پیش‌ از هر گونه اقدامی باید دلیل روشن شدن چراغ چک را بدانید. بنابراین در این شرایط باید بدون فوت وقت به تعمیرگاه مراجعه نمایید تا اگر با سنسور اکسیژن در ارتباط است بلافاصله سنسور، تعویض و با قطعه‌ای جدید جایگزین گردد.

اگر اتومبیل شما مسافت زیادی را طی کرده احتمال این‌ که حسگر اکسیژن آن دچار عیب شده باشد، وجود دارد. در این شرایط باید هر چه سریع‌تر به تعویض این قطعه دست بزنید.

3.افزایش میزان مصرف سوخت خودرو

اگر احساس می‌کنید که مصرف سوخت خودروی شما به‌ صورت ناگهانی افزایش زیادی پیدا کرده‌ است باید هرچه سریع‌تر آن را به تعمیرگاه برسانید. چراکه این افزایش مصرف سوخت، دلائل متعددی دارد که یکی از این دلائل، خراب شدن حسگر اکسیژن است. اگر حسگر اکسیژن خودروی شما خراب شده باشد تأثیرات منفی بسیاری در سیستم احتراق ایجاد شده و سوخت رسانی خودرو با اشکالاتی مواجه می‌گردد.

در حقیقت اگر این سیستم‌ها وظایف خود را به‌ درستی انجام ندهند مقدار بسیار زیادی سوخت به موتور اتومبیل راه پیدا خواهد کرد. لذا شما مسافتی کوتاه را طی کرده‌اید اما سوخت بسیار زیادی مصرف شده‌ است.

وجود سوخت اضافی در موتور اگر به دلیل خراب شدن سنسور اکسیژن آن باشد، بوی سولفور را در موتور ایجاد خواهد کرد. در واقع اگر این سنسور، دچار آسیب شود سیستم‌های انتقال سوخت و احتراق سوخت، خاموش خواهند شد.

در صورتی‌ که سنسور خراب اکسیژن، ترکیب نسبت سوخت به هوا را قطع کند و یا سوخت زیادی به موتور خودرو ارسال کند، مسافت طی شده‌ گاز خودرو کاهش پیدا خواهد کرد. بنابراین سوخت اضافی در موتور خودرو باقی خواهد ماند. این سوخت اضافی بوی بسیار بدی را به وجود می‌آورد.

4.افزایش آلایندگی خودرو

همان‌طور که پیش‌ از این نیز اشاره شد یکی از کارکردهای اصلی حسگر اکسیژن، کاهش آلایندگی‌های زیست‌محیطی است. در حقیقت این قطعه‌ الکترونیکی نسبت بهینه و مناسب هوا و یا اکسیژن به سوخت را مشخص می‌کند. اگر این بخش دچار آسیب شود دود سیاهی را مشاهده خواهید کرد که از ناحیه اگزوز اتومبیل خارج می‌شود.

5.ریپ زدن خودرو به‌ ویژه در سربالایی‌ها

در مواقعی که حسگر اکسیژن خودروی شما خراب شده باشد، اتومبیل شتاب و قدرت کافی نخواهد داشت. در این‌ صورت قادر نخواهد بود که عملکرد خود را به‌ درستی انجام دهد. برای نمونه اگر در یک سربالایی قرار بگیرید خودرو توان بالا رفتن از آن را نخواهد داشت و یا امکان ریپ زدن آن وجود دارد.

به طور کلی، اگر سنسور اکسیژن دچار آسیب شده و یا خراب شود، موجب می‌شود خودروی شما تنبل شده و شتاب کافی را نداشته باشد.