علائم فرسودگی سنسور اکسیژن خودرو چیست ؟

علائم فرسودگی سنسور اکسیژن خودرو

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 مورداستفاده 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 معمولاٌ 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 و بازدید 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 کردنسنسور اکسیژن وجود ندارد.

نکته : سنسور اکسیژن جدیدی که 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 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 دارایOBD II توصیه شده که پس از طی ۱۰۰۰۰۰ مایل سنسور اکسیژن تعویض گردد.

شناخت نوع سنسور اکسیژن 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. آن ها 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 آن ها 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 معمولاٌ 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 تغذیهء 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.

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 شدهء 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.

بدنه‌ اصلی‌ آن‌ از لوله‌های‌ الکترولیت‌ زیر کونیا تشکیل‌ شده‌ است‌.زیرکونیا دارای‌ خاصیت‌ شناخته‌ شده‌ خوبی‌ در خصوص‌ هدایت‌ یون‌ اکسیژن‌ در دمای‌ بالا است‌. الکترودهای‌ pt در دو طرف‌ لوله‌ زیر کونیا قرار دارد. الکترود داخلی‌ با هوای‌ اتمسفر و در طرف‌ خارجی‌ با گاز اگزوز مرتبط‌ است‌. در واقع‌ این‌ یک‌ پیل‌ الکترولیت‌ بوده‌ و می‌توان‌ آنرا مطابق‌ فرایند زیر بیان‌ کرد:

 

پوشش پلاتینی المان به عنوان کاتالیزور عمل می کند و سبب می شود اکسیژن در گاز خروجی باco واکنش نشان دهد. این موضوع حجم اکسیژن را کم می کند و حساسیت سنسور را افزایش می دهد.این‌ سنسورها می‌توانند با تعداد سیمهایی‌ که‌ از این‌ واحد خارج‌ می‌شوند، شناسایی‌ شوند اگر سنسوری‌ یک‌ سیم‌ داشته‌ باشد، این‌ سنسور فاقد هیتر است‌. اگر دارای‌ سه‌ سیم‌ باشد، یکی‌ از آنها برای‌ سیگنال‌ بوده‌ و دو سیم‌ دیگر برای‌ هیتر استفاده‌ شده‌ است‌. برخی‌ دیگر دارای‌ چهار سیم‌ بوده‌ که‌ یکی‌ از آنها برای‌ سیگنال‌های‌ محیط‌ اط‌راف‌ (جلوگیری‌ از اثرات‌ نویز و افزایش‌ دقت‌ اندازه‌گیری‌) و دوتای‌ دیگر برای‌ هیتر است‌. در این‌ حالت‌ سیم‌ سیگنال‌ در مقابل‌ اثرات‌ جانبی‌ محافظت‌ شده‌ و شکل‌ ظ‌اهری‌ آن‌ شبیه‌ آنتن‌ تلویزیون‌ به‌ صورت‌ تو درتو و هم‌ محور، کشویی‌ است‌. بیشتر موتورها با توربو، از سنسورهایی‌ با هیتر استفاده‌ می‌کنند زیرا توربو به‌ مقدار زیادی‌ از انرژی‌ فوق‌ گرم‌ جهت‌ پمپ‌ کردن‌ هوای‌ اضافی‌ به‌ سیستم‌، استفاده‌ می‌کند. بدون‌ هیتر سنسور دارای‌ عملکرد خوبی‌ نبوده‌ و عددی‌ که‌ ارایه‌ می‌دهد قابل‌ قبول‌ نیست‌. مخصوصا در هنگام‌ شروع‌ به‌ کار توربو، این‌ موضوع‌ مشهودتر است‌. سیستم های کنترل موتور کامپیوتری شده کنونی ، مبتنی بر اطلاعات چندین سنسور به منظور تنظیم عملکرد موتور ، آلاینده ها و سایر عملکردهای مهم هستند. در صورتی که این سنسورها اطلاعات دقیقی را ارائه ندهند ، باعث بروز مشکلاتی در عملکرد موتور از قبیل : افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها خواهند شد.

اولین سنسور اکسیژن در سال ۱۹۷۶ بر روی VOLVO 240 به کار رفت. پس از آن هنگامی که قوانین مربوط به آلاینده ها در ایالت کالیفرنیا کاهش این مواد مضر را لازم دانست ؛ خودروهای موجود در کالیفرنیا در سال ۱۹۸۰ از این سنسور استفاده کردند. کمی بعد قوانین فدرال در مورد آلاینده ها ، نصب سنسور اکسیژن بر روی تمامی خودروها و کامیون های سبک ساخته شده در سال ۱۹۸۱ اجباری کرد و حالا با وجود آیین نامه OBDII ، ( خودروهای ساخته شده از سال ۱۹۹۶ تا کنون ) برخی از خودروها به چند سنسور اکسیژن مجهزاند که در تعدادی از آنها چهار سنسور اکسیژن به کار رفته است.

سنسور اکسیژن بر روی مانیفولد دود نصب شده تا نشان دهد که میزان اکسیژن محترق نشده در اگزوز یا به عبارتی آلاینده های اگزوز ، چقدر است. بررسی میزان اکسیژن در اگزوز یکی از راه های اندازه گیری مخلوط سوخت و هوا است. اگر مخلوط محترق شده سوخت غنی (اکسیژن کمتر ) یا رقیق ( اکسیزن بیشتر ) باشد ، سنسور اکسیژن این تغییرات را به واحد کنترل الکترونیکیECU ) ) گزارش می دهد.

عوامل بسیاری در غنی یا رقیق شدن مخلوط سوخت تاثیر گزاراند. از جمله : درجهحرارت هوا ، درجه حرارت مایع خنک کننده موتور ، فشار بارومتریک ، موقعیت دریچه گاز، جریان هوا و بار موتور که برای اندازه گیری تمامی این عوامل ، سنسورهای دیگریوجود دارند. اما اندازه گیری اصلی تغییراتی که در مخلوط سوخت بوجود می آید توسطسنسور اکسیژن انجام می شود. بنابراین بروز هر نوع مشکلی در سنسور اکسیژن می تواندکل سیستم را ز شرایط طبیعی خارج کند.

عیب یابی سنسور اکسیژن :

عملکرد مطلوب سنسور اکسیژن به قابلیت تولید ولتاژ آن وابسته است. این قابلیت با افزایش مدت زمان کارکرد سنسور به دلیل تجمع آلاینده ها بر روی نوک آن ، کاهش می یابد. کثیف شدن و گرفتگی سنسور می تواند توسط مواد مختلفی که در اگزوز وجود دارند ، ایجاد شود.از قبیل: سرب ، سیلیکون ، سولفور ، رسوب روغن و حتی برخی مواد مکمل سوخت. علاوه بر این سنسور می تواند توسط عوامل محیطی از جمله : آب ، مواد معدنی موجود در جاده ، روغن و کثافات معیوب شود. هرچه طول عمر سنسور افزایش یابد ، کارایی آن کاهش خواهد یافت. هنگامی که سنسور اکسیژن نسبت به تغییرات مخلوط سوخت و هوا واکنش کندی نشان می دهد ، باعث افزایش میزان آلاینده ها می شود. زیرا عمل رقیق و غنی کردن مخلوط سوخت به کندی انجام می شود که سبب کاهش راندمان مبدل می گردد. در موتورهایی با سیستم تزریق چند نقطه ای( MFI ) که دارای سیستم تزریق الکترونیکی اند ، کیفیت عملکرد سنسور اکسیژن حایز اهمیت است. زیرا تغییرات نسبت سوخت در سیستم MFI در طی کارکرد با بیشترین سرعت انجام می شود. البته این امر برای سیستم تزریق ت نقطه ای (SFI ) که دارای سرعت تغییرات کمتری نسبت به سیستم MFI می باشد نیز تا حدی صدق می کند. اگر هر دو سنسور اکسیژن با هم خراب شوند ، مخلوط سوخت غنی می شود. پیش فرض اکثر سیستم های تزریق سوخت ، میانگین تزریق پس از سه دقیقه است که سبب افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها می شود. لازم به ذکر است ؛ اگر مبدل کاتالیزوری به سبب غنی بودن مخلوط سوخت بیش از حد داغ شود ، امکان معیوب شدن مبدل وجود دارد.

یکی از مطالعات سازمان حفاظت محیط زیست ( EPA ) مشخص کرد ؛ ۷۰ درصد خودروهایی که در تت آلاینده های I / M 240 تایید نشده اند ، به یک سنسور اکسیژن جدید نیاز دارند.

تنها راه فهمیدن عملکرد صحیح ر اکسیژن ، آزمیش و بررسی منظم آن است. از این رو برخی خودروها یک لامپ اخطار خرابی سنسور دارند. زمان مناسب برای بررسی سنسور اکسیژن ، هنگام تعویض شمع های جرقه است.

می توان توسط یک ولت متر دیجیتال ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن را اندازگیری کرد. اما نوسانات ولتاژ ، مشاهده را سخت می کند زیرا پرش اعداد زیاد است. یک ولت متر آنالوگ برای مشاهده تغییرات بهتر است ؛ اما ممکن است بر روی سیستمی که تغییرات آن زیاد است ، پاسخگو نباشد. بنابراین بهترین وسیله برای مشاهده ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن یک اسیلوسکوپ ذخیره ساز دیجیتال ( DSO ) است. یک اسکوپ ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن را به صورت موجی شکل و در قالب دامنه نوسانات ولتاژ حداقل و حداکثر و همچنین توسط فرکانس آن ( نرخ تغییر سوخت غنی نسبت به سوخت رقیق ) مشخص می کند. نوسانات امواج یک سنسور اکسیژن سالم باید به گونه ای باشد که ولتاژ حداقلی در حدود ۱/۰ ولت و ولتاژ حداکثری در حدود ۹/۰ ولت را نشان دهد. با فشردن پدال گاز مخلوط سوخت را غنی کنید. این امر باعث می شود که سنسور اکسیژن بی درنگ ( در طی ۱۰۰ میلی ثانیه ) و با تولید حداکثر ولتاژ خروجی ( ۹/۰ ولت ) واکنش نشان دهد. سپس با باز کردن یک مجرای خلا ، مخلوط سوخت را رقیق نمایید. باید ولتاژ خروجی سنسور افت کرده و به حداقل مقدار خود ( ۱/۰ ولت ) برسد. اگر سنسور با سرعت کافی تغییرات ذکر شده را انجام نداد ، نشانه خرابی سنسور است و باید آن را تعویض نمود.

اگر مدار سنسور اکسیژن به دلیل اتصال کوتاه یا فرسودگی قطع شود ، ممکن است سنسور یک کد خطا تنظیم نموده و لامپ اخطار موتور یا لامپ نشانگر نقص فنی ( MIL ) را روشن کند. اگر عیوب دیگری نیز مبنی بر خرابی سنسور مشخص شود ، تعویض سنسور الزامی است. برخی سنسورهای اکسیژن اگر به طور خفیف دچار عیب شوند ، به عملکردشان ادامه داده و کد خطایی تنظیم نمی کنند. اما این کار زیاد مناسب نیست زیرا سبب افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها می شود. بنابراین نبود کد خطا یا لامپ اخطار به معنای کارکرد صحیح سنسور اکسیژن نیست.

تعویض سنسور اکسیژن:

سنسور اکسیژنی که 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 که 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 که 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 که 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.