سنسور اکسیژن یکی از اجزای حیاتی سیستمهای کنترل آلایندهها در خودرو است که نقش بسزایی در بهینهسازی عملکرد موتور و کاهش آلایندگی ایفا میکند. سنسورهای خودرو بهویژه سنسور اکسیژن، از اجزای کلیدی سیستمهای مدرن خودرو هستند که نقش بسزایی در بهبود کارایی و کاهش مصرف سوخت ایفا میکنند. این سنسورها بهعنوان ابزارهای حساس به تنشهای فیزیکی، وظیفه دارند که وضعیت عملکرد موتور را تحت نظر داشته و به تغییرات و نواقص در فرآیند احتراق واکنش نشان دهند. ما در این مقاله به مفهوم سنسور و وظایف آن در خودرو میپردازیم و به شما خواهیم گفت سنسور اکسیژن چیست و چه کاربردی در خودرو دارد.
منظور از سنسور چیست؟
سنسور (Sensor) یا حسگر به ابزاری اطلاق میگردد که نسبت به محرکهای فیزیکی یا شیمیایی واکنش نشان میدهد. این تغییرات به عنوان ورودی توسط حسگر دریافت شده و به سیگنالهای الکترونیکی تبدیل و به سمت ECU (واحد کنترل الکترونیکی) یا هر پردازشگر دیگری ارسال میشود. به عبارتی، سنسورها میتوانند وسیلههایی برای اندازهگیری متغیرهای فیزیکی یا شیمیایی محسوب گردند. این اجزا در تمامی انواع خودروها، اعم از خودروهای کاربراتوری و انژکتوری، مورد استفاده قرار میگیرند.
در خودروهای انژکتوری، سنسورها اطلاعات جمعآوری شده خود را به ECU ارسال میکنند. ECU با تجزیه و تحلیل این اطلاعات و بر اساس شرایط متغیر، دستورات لازم را به عملگرها ارسال کرده و به این ترتیب شرایط مختلف خودرو را بهینهسازی مینماید. در مقابل، در خودروهای کاربراتوری، اطلاعات به راننده ارسال شده و به صورت آلارم یا نشانههایی در پشت آمپر نمایش داده میشود. این سنسورها در برخی موارد به صورت مستقیم به عملگرها متصل میباشند و خود اقدام به ارسال دستورات لازم به آنها میکنند.
سنسور اکسیژن به طور خاص به اندازهگیری مقدار اکسیژن در گازهای خروجی موتور پرداخته و به ECU کمک میکند تا تعادل مناسب سوخت و هوا را حفظ کند. این سنسور میتواند به بهبود کارایی سوخت و کاهش انتشار آلایندهها کمک شایانی نماید. در مدلهای پیشرفتهتر، سنسورهای اکسیژن از نوع لامبدا عمل میکنند و اطلاعات دقیقتری از نسبت سوخت به هوا ارائه میدهند.
تعریف سنسور اکسیژن
سنسور اکسیژن که بهطور گستردهای به سنسور لامبدا نیز شناخته میشود، یک حسگر الکترونیکی است که توانایی اندازهگیری غلظت اکسیژن موجود در گازهای خروجی احتراق موتور را دارد. این سنسور معمولاً در ورودی مسیر اگزوز نصب میشود و بهطور مستقیم با گازهای خروجی از سیلندرهای موتور در تعامل است. اکسیژن موجود در این گازها نمایانگر میزان سوختی است که بهطور کامل در فرآیند احتراق سوزانده نشده است.
عملکرد سنسور اکسیژن
در صورتیکه سنسور اکسیژن نشان دهد که میزان اکسیژن در گازهای خروجی بیش از حد معمول است، این به معنای احتراق ناقص و نسبت نامناسب مخلوط سوخت و هوا است. از اینرو غلظت بالای اکسیژن میتواند به افزایش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش کارایی موتور منجر شود. سنسور اکسیژن، اطلاعات دریافتی خود را بهصورت سیگنالهای قابل خوانش (تغییر ولتاژ از ۱ تا ۹ ولت) به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) خودرو ارسال میکند. در پاسخ به این اطلاعات، ECU نسبت به تنظیمات سیستم سوخترسانی دست به عمل میزند. بهعنوان مثال، در صورتیکه مقدار سوخت غلیظ باشد، زمان پاشش سوخت بهطور خودکار کاهش مییابد و در صورتیکه سوخت رقیق باشد، این زمان افزایش مییابد.
سنسور اکسیژن چه کاربردی در خودرو دارد؟
سنسور اکسیژن یکی از اجزای حیاتی در سیستم احتراق موتورهای درونسوز محسوب میشود. این سنسور بهطور مستقیم با کارآیی موتور و آلودگی محیط زیست ارتباط دارد. در اینجا به بررسی سه وظیفه کلیدی سنسور اکسیژن خواهیم پرداخت.
1. کاهش مصرف سوخت
یکی از اصلیترین وظایف سنسور اکسیژن، تنظیم مخلوط سوخت و هوا است. این سنسور به سیستم مدیریت موتور اطلاعات دقیقی درباره مقدار اکسیژن موجود در گازهای خروجی ارسال میکند. با این اطلاعات واحد کنترل الکترونیکی میتواند نسبت به بهینهسازی مخلوط سوخت و هوا اقدام کند. در نتیجه این امر منجر به حفظ تعادل بهینهای بین سوخت و اکسیژن میشود که در نهایت مصرف سوخت را کاهش میدهد. این کار نه تنها به صرفهجویی اقتصادی کمک میکند بلکه همچنین اثرات مثبت بر محیط زیست دارد.
2. کاهش آلایندگی
سنسور اکسیژن با بهبود فرآیند احتراق، به کاهش سطح آلایندگی ناشی از احتراق ناپایداری کمک میکند. زمانی که سنسور اکسیژن به درستی کار کند، امکان بهبود احتراق کامل سوخت وجود دارد. این امر منجر به تولید کمتری از گازهای گلخانهای و آلایندههای مضر همچون مونوکسید کربن و هیدروکربنهای نسوخته میشود. به عبارتی، عملکرد بهینه این سنسور به حفاظت از محیطزیست و کاهش آلودگی هوا کمک شایانی میکند.
3. افزایش راندمان موتور
سنسور اکسیژن با بهینهسازی شرایط احتراق، به افزایش قدرت و کارایی موتور کمک میکند. یک احتراق کامل و مؤثر به معنای تولید انرژی بیشتر از سوخت مصرفی است. این بهبود در راندمان موتور نه تنها باعث افزایش قدرت خروجی میشود بلکه منجر به کاهش فشار بر موتور و افزایش عمر آن نیز خواهد شد. به همین دلیل، وجود سنسور اکسیژن عملکرد مطلوب موتور را تضمین کرده و به توسعه فناوریهای خودرویی پایدارتر کمک میکند.
فناوریهای مدرن و سنسور اکسیژن
اهمیت سنسور اکسیژن بهحدی بالا است که در موتورهای مدرن، از دو سنسور اکسیژن استفاده میشود. در حالتی که تنها یک سنسور وجود داشته باشد، این سنسور قبل از مبدل کاتالیستی نصب میشود و در مدلهایی که از دو سنسور بهره میبرند، یکی قبل و دیگری بعد از کاتالیست قرار میگیرد. نوک این سنسورها درون اگزوز قرار دارد و با اندازهگیری میزان اکسیژن در گازهای خروجی، اطلاعات خود را به ECU ارسال میکند تا سطح سوخت تزریقی در سیلندر بهطور موثر تنظیم شود.
سیستم OBD II و کاربردهای پیشرفته
امروزه در خودروهایی که از موتورها با آرایش V شکل و ۶ یا ۸ سیلندر استفاده میکنند، تعداد سنسورهای اکسیژن به ۴ عدد افزایش مییابد. این سنسورها در سیستم OBD II (On-Board Diagnostics) بهکار میروند و دو سنسور اضافی بهطور مستقل روی هر کدام از بلوکهای سیلندر نصب میشوند. ECU بهوسیله این سنسورها اطلاعات دقیقتری درباره میزان سوخت و هوا داشته و با مقایسه دادههای دو جفت سنسور، به بهینهسازی عملکرد موتور و قطعات موتور بیشتری دست مییابد. این پیشرفتهای فناوری، نقش بهسزایی در کاهش هر چه بیشتر آلایندگی و مصرف سوخت خودرو دارند.
نتیجهگیری
ما در این مقاله در طهران موتور توضیح دادهایم که سنسور اکسیژن چیست و چه کاربردی در خودرو دارد. در نهایت سنسور اکسیژن بهعنوان یکی از اجزای حیاتی سیستمهای کنترل احتراق در خودرو، نقش مهمی در بهبود عملکرد موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی ایفا میکند. با پیشرفت فناوری و بهکارگیری سیستمهای مدرن، اهمیت این حسگر بیشتر از پیش احساس میشود و نیاز به حفظ و نگهداری مؤثر آن بهطور روزافزون مورد توجه قرار میگیرد. بر این اساس، بهنظر میرسد که آگاهی از عملکرد سنسور اکسیژن و روشهای بهینهسازی استفاده از آن میتواند موجب ارتقاء کارایی و کاهش هزینههای ناشی از تعمیرات خودروها در دنیای امروزی شود.