گیتی هومانفر
نقش سنسور اکسیژن در بهینه سازی عملکرد موتور خودرو چیست؟
در موتورهای احتراقی مدرن، سنسور اکسیژن یکی از حیاتیترین اجزای سیستم مدیریت سوخت محسوب میشود. این قطعه کوچک اما بسیار مهم نقش مستقیم در تنظیم احتراق، کاهش مصرف سوخت، کنترل آلایندگی و افزایش بازدهی موتور دارد. به بیان ساده، اگر این قطعه درست کار نکند، موتور هرگز نمیتواند عملکرد ایدهآل خود را ارائه دهد. برای درک بهتر این اهمیت، لازم است مقاله نقش سنسور اکسیژن در بهینه سازی عملکرد موتور خودرو را بخوانید.
با اتو مگ همراه باشید
سنسور اکسیژن چیست و چگونه کار میکند؟
حسگر که معمولاً در مسیر اگزوز و قبل یا بعد از کاتالیست نصب میشود، میزان اکسیژن باقیمانده در گازهای خروجی را اندازهگیری میکند. گازهای خروجی حاصل از احتراق، اطلاعات ارزشمندی درباره کیفیت سوختسوزی موتور در اختیار ECU قرار میدهند. ECU براساس این دادهها تشخیص میدهد که آیا مخلوط سوخت و هوا مناسب است یا خیر.
هدف اصلی ECU این است که نسبت استوکیومتری یعنی ۱۴.۷ واحد هوا به ۱ واحد سوخت را حفظ کند. در این نسبت، احتراق کاملتر انجام میشود، انرژی بیشتری آزاد میگردد و آلایندگی به حداقل میرسد. این هماهنگی دقیق فقط با کمک سنسور اکسیژن امکانپذیر است.
نقش سنسور اکسیژن در تنظیم نسبت سوخت و هوا
وظیفه اصلی این سنسور کمک به ECU برای تنظیم دقیق تزریق سوخت است. این فرایند بهصورت دائمی در حال انجام است:
- اگر اکسیژن زیاد باشد ⇒ مخلوط رقیق است ⇒ ECU سوخت را افزایش میدهد.
- اگر اکسیژن کم باشد ⇒ مخلوط غنی است ⇒ ECU سوخت را کاهش میدهد.
این کنترل پیوسته موجب میشود موتور در بهترین وضعیت ممکن کار کند. حتی کوچکترین تغییرات در کیفیت سوخت، دمای هوا، ارتفاع، یا بار روی موتور میتواند ترکیب سوختوهوا را تغییر دهد و حسگر اکسیژن با ارسال لحظهبهلحظه دادهها از بروز این نوسانات جلوگیری میکند.
تاثیر سنسور اکسیژن بر کاهش آلایندگی
یکی از اصلیترین وظایف این سنسور کمک به کاهش آلایندههای خروجی از اگزوز است. زمانی که مخلوط سوخت و هوا از حالت استاندارد خارج شود، میزان آلایندههایی مانند مونوکسید کربن، هیدروکربنهای نسوخته و اکسیدهای نیتروژن افزایش مییابد.
سنسور اکسیژن با تنظیم دقیق نسبت هوا به سوخت، شرایط ایدهآلی را برای عملکرد کاتالیست ایجاد میکند. کاتالیست یکی از گرانقیمتترین قطعات سیستم اگزوز است و برای تصفیه آلایندگی نیاز به شرایط دقیق احتراق دارد. اگر این قطعه اطلاعات اشتباه ارسال کند، راندمان کاتالیست کاهش یافته و آلایندگی خودرو چند برابر میشود.
نقش سنسور اکسیژن در کاهش مصرف سوخت
یکی دیگر از مزایای مهم این قطعه از خودرو، صرفهجویی در مصرف سوخت است. وقتی مخلوط سوخت بیش از حد غنی باشد، خودرو سوخت بیشتری مصرف میکند بدون آنکه توان بیشتری تولید شود. سنسور اکسیژن با تشخیص این وضعیت، میزان سوخت تزریقی را کاهش میدهد و از هدررفت بنزین جلوگیری میکند. این موضوع برای رانندگان شهری اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا توقفهای مکرر، حرکت در سرعت پایین و استارتهای مداوم میتواند باعث نوسان در میزان مصرف سوخت شود. یک حسگر اکسیژن سالم کمک میکند مصرف سوخت در این شرایط نیز کنترل شده باقی بماند.
تاثیر سنسور اکسیژن بر افزایش عمر موتور
عملکرد صحیح سنسور اکسیژن تأثیر مستقیم بر سلامت موتور دارد. زمانی که ترکیب سوخت و هوا درست نباشد، موتور مجبور است تحت فشار بیشتری کار کند و این موضوع استهلاک را افزایش میدهد.
اگر مخلوط غنی باشد، رسوبات کربنی روی شمعها، سوپاپها و محفظه احتراق ایجاد میشود. این رسوبات به مرور زمان میتوانند باعث ناک، احتراق ناقص و حتی آسیبهای اساسیتر شوند.
اگر مخلوط رقیق باشد، دمای احتراق افزایش مییابد و این گرمای بیش از حد میتواند به سوپاپها، واشر سرسیلندر و پیستون آسیب برساند.
حسگر اکسیژن با ارسال اطلاعات دقیق به ECU مانع از وقوع این شرایط آسیبزا میشود و به این ترتیب عمر مفید موتور را به شکل قابل توجهی افزایش میدهد.
علائم خرابی سنسور اکسیژن
خرابی حسگر اکسیژن معمولاً به سرعت و با علائم مختلف خود را نشان میدهد، از جمله:
- افزایش مصرف سوخت
- کاهش قدرت و شتاب
- روشن شدن چراغ چک موتور
- نوسان دور موتور در حالت درجا
- افزایش آلایندگی و مردودی در معاینه فنی
در این شرایط، ECU وارد حالت Open Loop میشود؛ یعنی تصمیمات مربوط به تزریق سوخت را بدون توجه به سنسور اکسیژن و بهصورت تقریبی انجام میدهد. این حالت معمولاً منجر به کارکرد غنی و افزایش مصرف سوخت میشود.
انواع حسگرهای اکسیژن
حسگرهای اکسیژن در خودروها به دو دسته کلی تقسیم میشوند. سنسورهای معمولی یا «نرو بند» که در خودروهای قدیمی کاربرد داشتند، تنها قادر به تشخیص غنی یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوا هستند. این سنسورها اطلاعات محدودی ارائه میدهند و دقت بالایی ندارند. در مقابل، سنسورهای پهنباند یا «وایدبند» که در خودروهای مدرن استفاده میشوند، قادرند میزان اکسیژن را با دقت بسیار بیشتری اندازهگیری کنند. همین ویژگی باعث میشود ECU کنترل دقیقتری بر ترکیب سوخت و هوا داشته باشد.
همچنین در بیشتر خودروها دو سنسور اکسیژن وجود دارد:
یکی قبل از کاتالیست که وظیفه تنظیم سوخت را بر عهده دارد و دیگری بعد از کاتالیست که عملکرد این قطعه را بررسی میکند.
