بررسی سنسور اکسیژن و دلایل اهمیت آن در خودرو

آنچه در این مطلب می خوانید نمایش فهرست

سنسور اکسیژن یکی از عملگرهای حیاتی در خودرو است. این سنسور اطلاعاتی کاربردی در رابطه با وضعیت اکسیژن خروجی از موتور در اختیار ECU می‌گذارد. ایسیو نیز به واسطه این اطلاعات فرمان‌های جرقه‌زنی و احتراق را برای موتور ارسال می‌کند.

این توضیحات ساده‌ترین حالت عملکرد سنسور اکسیژن است، اما برای آشنایی با این سنسور و ایجاد شرایط مناسب برای آن، باید دانش بیشتری کسب کنید. از این رو در رادار تصمیم گرفتیم مطلبی مفید و جامع در مورد سنسور اکسیژن و وظایف آن فراهم آوریم. با ما همراه باشید.

سنسور اکسیژن چیست؟ چه وظایفی دارد؟

یک خودرو به طور معمول دارای تعدادی سنسور است که هر یک موظف به اندازه‌گیری یک‌سری پارامترهای مشخص هستند. این سنسورها داده‌های جمع‌آوری شده خود را برای ایسیو ارسال می‌کنند. ای سی یو نیز از این داده‌ها جهت تصمیم‌گیری درباره نحوه عملکرد موتور بهره می‌برد. این فرآیند با هدف بهبود راندمان موتور ماشین و هدایت آن به بهترین نحو انجام می‌شود. سنسور اکسیژن نیز یکی از همین سنسورهای کاربردی در خودرو است. این حسگر در واقع یک قطعه الکترونیکی است که میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور را اندازه‌گیری می‌کند. لازم به ذکر است که این حسگر را برخی با نام سوند لامبدا نیز می‌شناسند.

امروزه در خودروهای جدید از دو سنسور اکسیژن استفاده می‌شود. محل قرارگیری این دو سنسور قبل و بعد از کاتالیست بوده و نوک آن درون اگزوز است. به این ترتیب دقت در سنجش میزان اکسیژن در دود خروجی از موتور بالاتر خواهد بود. البته ماشین‌هایی با موتور V شکل که دارای 6 یا 8 سیلندر هستند، از 4 سنسور اکسیژن بهره می‌برند. در این خودروها دو سنسور اضافی، هر یک بر روی یکی از بلوک‌های سیلندر نصب می‌شوند. سپس بر اساس سیستمی به نام OBD II فعالیت خود را آغاز می‌کنند. ایسیو نیز بر اساس دریافت اطلاعات بیشتر از سوی 4 سنسور اکسیژن، تصمیمات لازم را اتخاذ می‌کند. وجود این حسگرها منجر به بهبود مصرف سوخت و کاهش میزان آلایندگی در ماشین می‌شود.

به طور کلی وظیفه سنسور اکسیژن را می‌توان در سه مورد خلاصه نمود:

تاثیر در کاهش مصرف سوخت
تاثیر در کاهش میزان آلایندگی ماشین
تاثیر در بهبود وضعیت احتراق و افزایش راندمان خودرو

سنسور اکسیژن بالا و پایین چه تفاوتی دارند؟

موقعیت مکانی هنگام اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی از موتور، اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل معمولا از دو سنسور اکسیژن در خودروها استفاده می‌شود. سنسور اکسیژن پایین دست، میان مبدل صدا خفه‌کن و مبدل کاتالیزوری قرار دارد. این سنسور وظیفه اندازه‌گیری راندمان مبدل کاتالیزوری را بر عهده دارد. اما سنسور بالادست، میان مانیفولد اگزوز و مبدل کاتالیزوری است. این حسگر نسبت به سنسور پایین موقعیت مکانی پیشرفته‌تری داشته و وظیفه آن ارسال سیگنال‌های سطح اکسیژن به ایسیو است. به عبارت دیگر تفاوت سنسورهای اکسیژن بالا و پایین را می‌تواند در اندازه‌گیری نوع پارامترهای آن‌ها دانست.

بررسی ساختار سنسور اکسیژن

ساختار سنسورهای اکسیژن فارق از مدلشان، فرم ثابتی دارد که شامل اجزای زیر است:

بدنه سرامیکی یا چینی
سری پلاتینیومی (الکترودها)
غلاف فلزی (دی اکسید زیرکونیم)
المنت گرم‌شونده

سنسور اکسیژن به عنوان عضو کوچکی از سیستم فنی خودرو درون سیستم اگزوز قرار دارد. این حسگر همچون یک ژنراتور عمل می‌کند. به طوری که پس از گرم شدن توسط المنت به اندازه کافی، از خود ولتاژی تولید می‌کند.

ساختار سنسور اکسیژن در واقع شامل یک بدنه سرامیکی و یک سری پلاتینیومی است که توسط غلاف فلزی محافظت می‌شوند. غلاف سنسور همان بخشی است که درون منیفولد قرار دارد. انتهای پوسته نیز به روی منیفولد پیچ می‌شود. بخش بیرونی حباب نیز توسط یک لایه متخلخل از جنس پلاتین پوشیده شده است. زیر این لایه دو نوار به عنوان الکترود و کنتاکت‌ها حضور دارد. بخش بیرونی این حباب در معرض گازهای داغ منیفولد قرار دارد. الکترودها نیز میان هوای محیط و دود اگزوز حضور دارند.

المنت گرم‌شونده نیز برای کنترل دمای سنسور مورد استفاده قرار می‌گیرد. این المنت می‌تواند دمای حسگر را تا حدود 300 الی 800 درجه سانتی‌گراد برساند. البته در مدل‌های قدیمی که فاقد المنت گرمکن هستند، یک سوراخ کوچک در پوسته سنسور وجود دارد که هوا از طریق آن وارد حسگر می‌شود. اما در مدل‌های جدید فضای کمی میان عایق‌بندی الکترودها ایجاد شده که به آن کانکتور می‌گویند. این فضا محل مناسبی برای ورود هواست. به این ترتیب درصد اکسیژن موجود در اگزوز و هوای محیط شناسایی شده و منجر به تولید ولتاژ در بخش حباب سرامیکی می‌شود. هر چه این اختلاف اکسیژن بیشتر باشد، دلتاژ تولیدی توسط سنسور هم بیشتر خواهد بود.

سنسور اکسیژن چطور عمل می‌کند؟

مقدار اکسیژن موجود در دود خروجی موتور به عواملی از جمله دمای موتور، فشار و ارتفاع بستگی دارد. با بررسی مقدار این اکسیژن می‌توان اطلاعات مفیدی در مورد نحوه سوخت و احتراق در سیلندرها به دست آورد. از این رو حضور سنسور اکسیژن در موتور اهمیت بالایی دارد. این حسگر در مسیر ورودی اگزوز قرار دارد تا بتواند مقدار اکسیژن موجود در گازهای خروجی را مشخص نموده و برای ایسیو ارسال کند.

سنسور اکسیژن، درصد اندازه‌گیری شده را معمولا به صورت سیگنال‌های قابل خوانش برای ایسیو (تغییر ولتاژ از 1 تا 9 ولت) ارسال می‌کند. اگر مقدار این اکسیژن در محدوده نادرست باشد، به معنای احتراق ناقص سوخت در موتور بوده و ناشی از ترکیب نادرست سوخت و هوا می‌باشد. بنابراین ECU، مدت زمان پاشش سوزن انژکتور در سیلندر را بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسور اکسیژن تعیین می‌کند. به عبارت دیگر در صورت گزارش وجود اکسیژن بیش از حد در گازهای خروجی موتور، غلظت سوخت کم شناسایی می‌شود. در نتیجه مدت پاشش انژکتور بیشتر خواهد بود. اما با مشاهده کمبود میزان اکسیژن خروجی، عملکرد ایسیو عکس حالت قبل بوده و زمان پاشش انژکتور را کاهش می‌دهد. به این ترتیب غلیظت سوخت در سیلندرها تنظیم خواهد شد.

انواع سنسور اکسیژن خودرو

امروزه 2 نوع سنسور اکسیژن در بازار وجود دارد که بر اساس ساختارشان در ماشین‌های مختلف به کار گرفته می‌شوند. اولین مدل در این دسته‌بندی مربوط به سنسورهای اکسیژن تک سیم است که فاقد گرمکن هستند. این مدل نسبتا قدیمی‌تر بوده و در خودروهایی با سیستم قدیمی نظیر پراید استفاده می‌شود.

دومین مدل سنسورهای اکسیژن دارای 4 سیم هستند که به یک سوکت منتهی می‌شوند. این مدل گرمکن نیز دارد. البته سنسورها خود نیز در دو دسته‌بندی پایه کوتاه و پایه بلند قرار می‌گیرند. تفاوت آن‌ها نیز در نوع و ارتفاع سوکت‌هایشان می‌باشد.

خراب شدن سنسور اکسیژن چه مشکلاتی ایجاد می‌کند؟

تا اینجا با ماهیت سنسور اکسیژن و ساختار آن آشنا شدیم. حال سوالی که پیش می‌آید اهمیت وجود آن است؟ اگر این سنسور در طول زمان دچار خرابی شود، چه مشکلاتی در انتظار خودرو خواهد بود؟

به طور کلی مشکلات ناشی از خراب شدن و کثیف شدن سنسور اکسیژن را می‌توان موارد زیر دانست:

افزایش مصرف سوخت در ماشین
احتراق ناقص مخلوط سوخت و هوا در موتور
افزایش میزان آلایندگی خودرو
کاهش میزان راندمان موتور

دلایل خراب شدن سنسور اکسیژن

از جمله عوامل و دلایل خراب شدن سنسور اکسیژن به موارد زیر می‌توان اشاره نمود:

پایین بودن کیفیت سوخت مصرفی
عدم ضربه‌گیر بودن سنسور اکسیژن و آسیب آن در تصادفات
معیوب شدن شمع‌های خودرو و ایجاد احتراق ناقص و دود در موتور

خرابی سنسور اکسیژن چه علائمی دارد؟

قطعا خراب شدن سنسور اکسیژن با علائم و نشانه‌هایی همراه است. برای آشنایی بهتر با این مسئله، علائم خرابی این سنسور را بررسی می‌کنیم:

1- افزایش مصرف سوخت

اولین عارضه خرابی سنسور اکسیژن افزایش یافتن مصرف سوخت به صورت غیرعادی است. زیرا خراب شدن این قطعه موجب ارسال اطلاعات نادرست برای ایسیو می‌شود. در نتیجه ECU نیز نمی‌تواند تصمیمات و فرمان‌های درستی برای موتور ارسال کند. به همین دلیل پاشش سوخت در سیلندرها غیراصولی بوده و مصرف سوخت نسبت به حالت عادی بیشتر خواهد بود.

2- عملکرد نادرست موتور

خروجی سنسور اکسیژن در کنترل زمان موتور، فواصل میان احتراق‌ها و نسبت مقدار هوا به سوخت تاثیرگذار است. معیوب شدن این سنسور در این کارکردها مشکل ایجاد کرد و عملکرد نادرست و نامنظم موتور را به دنبال دارد. مشکلاتی نظیر کاهش قدرت موتور و در برخی مواقع توقف آن نیز از نشانه‌های خرابی حسگر اکسیژن هستند.

3- خروج بوی نامطبوع از اگزوز

همان‌طور که در مقاله دلایل خروج دود از اگزوز اشاره نمودیم، رنگ دود خروجی از اگزوز نشانه‌ای از نوع مشکل درون موتور است. حال می‌گوییم اگر دود خارج شده از اگزوز با بوی نامطبوع سوخت همراه باشد، هشداری برای خرابی سنسور اکسیژن است.

4- ریپ زدن خودرو

در برخی مواقع خراب شدن سنسور اکسیژن با کاهش شتاب خودرو و گاها ریپ زدن آن در مسیرهای سربالایی همراه خواهد بود. طوری که احساس می‌کنید ماشین توانایی حرکت در مسیر سربالایی را ندارد.

5- روشن شدن چراغ چک و بررسی آن

چراغ چک، یکی از چراغ‌های هشداردهنده ماشین است که وجود ایراداتی در خودرو را اعلام می‌کند. یکی از دلایل روشن شدن این چراغ، خراب شدن حسگر اکسیژن است. برای اطلاع از علت روشن شدن چراغ چک و حل مشکل باید بالافاصله پس از روشن شدن آن، به مکانیک مراجعه کنید. مکانیک با استفاده از دستگاه دیاگ می‌تواند نوع خطای چراغ را تشخیص داده و مشکل را برطرف کند.

6- کاهش مسافت پیموده شده با گاز و بوی تخم مرغ فاسد!

وجود ایراد در سنسور اکسیژن معمولا منجر به خاموش شدن سیستم‌های انتقال و احتراق سوخت در موتور می‌شود. گاهی نیز ترکیب نسبت هوا به سوخت دچار ایراد شده و یا سوخت بیش از اندازه به موتور تزریق می‌گردد. به طور کلی اگر شاهد کاهش مسافت پیموده شده با گاز بودید و در کنار آن بویی شبیه به تخم مرغ فاسد به مشامتان رسید، باید بنا را برای ایراد در حسگر اکسیژن بگذارید. این بو اغلب با دود سیاه رنگ از اگزوز همراه خواهد بود.

7- افزایش میزان آلایندگی

آلایندگی ناشی از خودروها یکی از مواردی است که در معاینه فنی ماشین مورد بررسی قرار می‌گیرد. اگر به دلیل آلایندگی زیاد، خودریتان نتواند برگه معاینه فنی را بگیرد، می‌توان به سلامت سنسور اکسیژن شک کرد. زیرا خراب شدن آن با انتشار مقادیر زیادی کربن از اگزوز همراه خواهد بود که در تست‌های آلایندگی اندازه‌گیری می‌شود. البته لزوما رد شدن در آزمایش تست آلایندگی به معنای خراب بودن حسگر اکسیژن نبوده و ممکن است دلایل دیگری وجود داشته باشد. بنابراین باید خودرو را به یک تعمیرکار ماهر نشان دهید.

8- بالا بودن دور موتور هنگام توقف خودرو

یک موتور خودرو سالم در زمان درجا کردن کردن در یک سطح صاف (تراز)، دور موتوری زیر 1000 RPM دارد. اگر دور موتور خودرو شما در این شرایط تا 2000 یا 3000 بالا می‌رود، احتمال خرابی سنسور اکسیژن وجود دارد. زیرا این حسگر وظیفه تنظیم زمان موتور، فواصل احتراق و نسبت هوا به سوخت را بر عهده دارد. بنابراین معیوب بودن آن، باعث بی‌نظمی در ریتم موتور می‌شود.

راه‌کار تشخیص خرابی سنسور اکسیژن خودرو

برای تشخیص خرابی سنسور اکسیژن خودرو نیاز به رابط، دستگاه دیاگ، ولت سنج دیجیتالی و پِراب اکسیژن (جهت آزمایش مستقیم سنسور) دارید. حال مراحل کار به صورت زیر است:

ابتدا ماشین را روشن کرده و اجازه دهید گرم شود. حدود 20 دقیقه رانندگی، موتور خودرو را به اندازه کافی گرم می‌کند.
به کمک دیاگ، سنسور معیوب را در خودرو شناسایی نمایید.
ماشین را در ناحیه قرارگیری سنسور معیوب به کمک جک بلند کنید.
هنگام اندازه‌گیری مراقب منیفولد و لوله‌های خروجی باشید. زیرا داغ بوده و احتمال سوختگی وجود دارد.
دستگاه ولت‌سنج دارای دو کاوشگر قرمز و سیاه است. اگر سنسور اکسیژن دارای 2 یا 3 سیم بود، کاوشگر قرمز را به سیم سیگنال متصل نموده و کاوشگر سیاه را به پایه مناسبی در ماشین اتصال دهید. در صورت وجود 4 سیم در سنسور، کاوشگر سیاه را باید به سیم پایه حسگر متصل کنید.
حال موتور را روشن نموده و سیگنال‌های ولتاژ را بر روی ولت‌سنج بررسی کنید. اگر ولتاژ سنسور در محدوده 0.1 تا 0.9 باشد، به معنای سلامت حسگر است. اما یک سنسور اکسیژن خراب، سیگنالی کاملا متفاوت (یا خیلی بالا و یا خیلی پایین) تولید خواهد کرد.

بهترین زمان برای تعویض سنسور اکسیژن

بازدید و بررسی سنسور اکسیژن یکی از کارهای مهمی است که هر راننده باید به آن توجه داشته باشد. بهترین زمان برای تعویض این قطعه بر اساس نوع خودرو می‌تواند متفاوت باشد. به همین منظور بهتر است به دفترچه راهنمای ماشین مراجعه نموده و زمان مناسب تعویض را تعیین نمود. با این وجود توصیه می‎شود به ازای هر 40000 تا 80000 کیلومتر رانندگی برای تعویض حسگر اکسیژن اقدام نمایید. در خودروهایی با دو سنسور بالا و پایین این مسافت به حدود 160000 کیلومتر افزایش می‌یابد.

در نبود سنسور اکسیژن چه اتفاقی می‌افتد؟

در سال‌های اخیر تلاش برای حفاظت از محیط زیست و کاهش تولید گازهای آلاینده بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته است. به همین منظور سازندگان خودروها در موتورهای جدیدشان از دو سنسور اکسیژن و بعضا 4 سنسور استفاده می‌کنند. این کار به سنجش بهتر میزان آلایندگی گازهای خروجی از موتور کمک شایانی می‌کند. به طوری که ایسیو با دریافت اطلاعات دقیق‌تر و کامل‌تر، تصمیمات بهتری در رابطه با نحوه سوخت‌رسانی به سیلندرها اتخاذ می‌کند. با تمام این‌ها عده‌ای معتقدند وجود سنسورهای اکسیژن منجر به افت شتاب خودرو می‌شود. از این رو اقدام به حذف یکی از سنسورهای اکسیژن (معمولا سنسور پایین) می‌کنند. این عمل در کنار افزایش شتاب، مشکلاتی نظیر افزایش مصرف سوخت و میزان آلایندگی دود موتور را به وجود می‌آورد. به همین سبب می‌توان این اقدام را معضلی بزرگ برای محیط زیست به شمار آورد.

سخن پایانی

نگهداری از سنسور اکسیژن در شرایط سالم و تعویض آن در زمان مناسب، منجر به عملکرد بهتر موتور و صرفه‌جویی در مصرف سوخت می‌شود. علاوه بر این میزان تولید آلاینده‌های موتور نیز به طور چشم‌گیری کاهش می‌یابد. بنابراین لازم است با دلایل و نشانه‌های خرابی حسگر اکسیژن آشنا بوده و در صورت مشاهده آن‌ها فورا به یک تعمیرکار مراجعه کنید.

به نظر شما عدم توجه به خرابی سنسور اکسیژن چه مشکلاتی برای خودرو ایجاد می‌کند؟

خودرو