مستشعر الأكسجين في السيارة.
يُعد مستشعر الأكسجين في السيارة مستشعر التغذية الراجعة الرئيسي في نظام التحكم في محرك EFI، وهو الجزء الرئيسي للتحكم في انبعاثات عادم السيارة، والحد من التلوث البيئي للسيارة، وتحسين جودة احتراق الوقود في محرك السيارة.
يوجد نوعان من أجهزة استشعار الأكسجين، الزركونيا وثاني أكسيد التيتانيوم.
يستخدم مستشعر الأكسجين عناصر حساسة من السيراميك لقياس جهد الأكسجين في أفران التسخين المختلفة أو أنابيب العادم، وحساب تركيز الأكسجين المقابل وفقًا لمبدأ التوازن الكيميائي، لمراقبة والتحكم في نسبة الهواء إلى الوقود في الفرن، ولضمان جودة المنتج ومعايير انبعاثات العادم لعناصر القياس، ويستخدم على نطاق واسع في جميع أنواع احتراق الفحم، واحتراق الزيت، واحتراق الغاز، وغيرها من عمليات التحكم في جو الفرن.
يستخدم مستشعر الأكسجين للتحكم إلكترونيًا في نظام التحكم في التغذية الراجعة لجهاز حقن الوقود للكشف عن تركيز الأكسجين في غاز العادم وكثافة نسبة الهواء إلى الوقود، لمراقبة نسبة الهواء إلى الوقود النظرية (14.7:1) للاحتراق في المحرك، ولإرسال إشارات التغذية الراجعة إلى الكمبيوتر.
مبدأ العمل
يعمل مستشعر الأكسجين بطريقة مشابهة للبطارية، حيث يعمل عنصر الزركونيا الموجود فيه كإلكتروليت. ويتلخص مبدأ عمله الأساسي في أنه في ظل ظروف معينة (درجة حرارة عالية وتحفيز بالبلاتين)، يُستخدم فرق تركيز الأكسجين بين داخل وخارج أكسيد الزركونيا لتوليد فرق جهد، وكلما زاد فرق التركيز، زاد فرق الجهد. تبلغ نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي 21%، بينما لا يحتوي غاز العادم الناتج عن الاحتراق المركز على الأكسجين، أما غاز العادم الناتج عن احتراق خليط مخفف أو غاز العادم الناتج عن احتراق غير كامل فيحتوي على نسبة أعلى من الأكسجين، لكنها تبقى أقل بكثير من نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي.
تحت تأثير الحرارة العالية والبلاتين، يُستهلك الأكسجين المرتبط بمستشعر الأكسجين، مما يُولد فرقًا في الجهد. يكون جهد الخرج للخليط المركز قريبًا من 1 فولت، بينما يكون للخليط المخفف قريبًا من 0 فولت. وبناءً على إشارة الجهد الصادرة من مستشعر الأكسجين، يتم التحكم في نسبة الهواء إلى الوقود لضبط عرض نبضة حقن الوقود، لذا يُعد التحكم الإلكتروني في مستشعر الأكسجين المستشعر الرئيسي لقياس الوقود. لا يُمكن توصيف مستشعر الأكسجين بشكل كامل إلا عند درجات حرارة عالية (تصل إلى أكثر من 300 درجة مئوية) وعندها يُمكنه إخراج جهد. ويستجيب بسرعة فائقة للتغيرات في الخليط عند حوالي 800 درجة مئوية.
نصائح
يعكس مستشعر الأكسجين المصنوع من ثاني أكسيد الزركونيوم تغير تركيز خليط الاحتراق من خلال تغير الجهد، بينما يعكس مستشعر الأكسجين المصنوع من ثاني أكسيد التيتانيوم تغير تركيز خليط الاحتراق من خلال تغير المقاومة. لا يستطيع نظام التحكم الإلكتروني الذي يستخدم مستشعر الأكسجين المصنوع من الزركونيوم ضبط نسبة الهواء إلى الوقود الفعلية لتكون قريبة من النسبة النظرية عند تدهور حالة تشغيل المحرك، في حين يستطيع مستشعر الأكسجين المصنوع من ثاني أكسيد التيتانيوم ضبط هذه النسبة لتكون قريبة من النسبة النظرية عند تدهور حالة تشغيل المحرك.
يُطلق على حجم الحقن (عرض نبضة الحقن) الذي يتم ضبطه بواسطة وحدة التحكم في فترة زمنية قصيرة وفقًا لإشارة مستشعر الأكسجين اسم تصحيح الوقود قصير المدى، والذي يتم التحكم فيه بواسطة جهد خرج مستشعر الأكسجين.
تصحيح الوقود على المدى الطويل هو القيمة التي تحددها وحدة التحكم من خلال تعديل بنية بيانات التشغيل الخاصة بها وفقًا لتغير معامل تصحيح الوقود على المدى القصير.
خطأ مشترك
عند تعطل حساس الأكسجين، يعجز حاسوب نظام حقن الوقود الإلكتروني عن الحصول على معلومات تركيز الأكسجين في أنبوب العادم، وبالتالي يعجز عن التحكم في نسبة الهواء إلى الوقود، مما يزيد من استهلاك الوقود وانبعاثات العادم، ويؤدي إلى عدم استقرار سرعة دوران المحرك في وضع الخمول، وضعف الاحتراق، وتذبذب الأداء، وغيرها من الأعطال. لذا، يجب إصلاح العطل أو استبدال الحساس في أسرع وقت ممكن [1].
خطأ التسمم
يُعدّ تسمم حساس الأكسجين عطلاً شائعاً ويصعب الوقاية منه، خاصةً مع الاستخدام المتكرر للسيارات التي تعمل بالبنزين المحتوي على الرصاص، حتى أن الحساس الجديد لا يدوم إلا لبضعة آلاف من الكيلومترات. في حالة التسمم الطفيف بالرصاص، يمكن إزالة الرصاص من سطح الحساس وإعادة تشغيله بشكل طبيعي باستخدام بنزين خالٍ من الرصاص. مع ذلك، غالباً ما يتسبب ارتفاع درجة حرارة العادم في تسرب الرصاص إلى داخل الحساس، مما يعيق انتشار أيونات الأكسجين ويجعله غير فعال، وعندها لا بد من استبداله.
بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ تسمم مستشعرات الأكسجين بالسيليكون ظاهرة شائعة. وبشكل عام، تتسبب السيليكا المتولدة بعد احتراق مركبات السيليكون الموجودة في البنزين وزيوت التشحيم، وغاز السيليكون المنبعث نتيجة الاستخدام غير السليم لحشيات منع التسرب المصنوعة من مطاط السيليكون، في تلف مستشعر الأكسجين، لذا يُنصح باستخدام وقود وزيوت تشحيم عالية الجودة.
عند إجراء الإصلاح، من الضروري اختيار وتركيب الحشيات المطاطية بشكل صحيح، وعدم استخدام أي مذيبات أو مواد مانعة للالتصاق غير تلك المحددة من قبل الشركة المصنعة على الحساس. نتيجةً لاحتراق غير كامل في المحرك، تتشكل رواسب كربونية على سطح حساس الأكسجين، أو قد تدخل الزيوت أو الغبار أو غيرها من الرواسب إلى داخله، مما يعيق أو يمنع دخول الهواء الخارجي، وبالتالي تصبح إشارة الخرج غير دقيقة. لا تستطيع وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) تصحيح نسبة الهواء إلى الوقود في الوقت المناسب. يتجلى تراكم الرواسب الكربونية بشكل رئيسي في زيادة استهلاك الوقود وارتفاع ملحوظ في تركيز الانبعاثات. في هذه الحالة، إذا تمت إزالة الرواسب، سيعود الحساس إلى وضعه الطبيعي.
تشقق السيراميك
إنّ مادة السيراميك في مستشعر الأكسجين صلبة وهشة، وقد يؤدي الطرق عليها بأجسام صلبة أو نفخها بتيار هواء قوي إلى تفتتها وتلفها. لذا، من الضروري توخي الحذر الشديد عند التعامل مع أي مشكلة واستبدالها في الوقت المناسب.
سلك الكتلة محترق
احترق سلك مقاومة التسخين. بالنسبة لمستشعر الأكسجين المُسخّن، إذا احترق سلك مقاومة التسخين، يصعب على المستشعر الوصول إلى درجة حرارة التشغيل الطبيعية، مما يؤدي إلى فقدان وظيفته.
انقطاع الخط
تم فصل الدائرة الداخلية لمستشعر الأكسجين.
طريقة الفحص
فحص مقاومة السخان
افصل قابس سلك مستشعر الأكسجين، واستخدم جهاز قياس متعدد لقياس المقاومة بين قطب التسخين والقطب الحديدي في طرف مستشعر الأكسجين. تتراوح قيمة المقاومة بين 4 و40 أوم (راجع تعليمات الطراز المحدد). إذا لم تكن القيمة ضمن النطاق المطلوب، فاستبدل مستشعر الأكسجين.
قياس جهد التغذية الراجعة
عند قياس جهد التغذية الراجعة لحساس الأكسجين، يجب فصل قابس التوصيل الخاص به، ثم توصيل سلك رفيع من طرف خرج جهد التغذية الراجعة وفقًا لمخطط الدائرة الكهربائية الخاص بالطراز، ثم إعادة توصيله بقابس التوصيل. يمكن قياس جهد التغذية الراجعة من السلك أثناء تشغيل المحرك (في بعض الطرازات، يمكن أيضًا قياس جهد التغذية الراجعة من مقبس كشف الأعطال). على سبيل المثال، في سلسلة من سيارات شركة تويوتا موتور، يمكن قياس جهد التغذية الراجعة لحساس الأكسجين مباشرةً من طرفي OX1 أو OX2 في مقبس كشف الأعطال.
عند قياس جهد التغذية الراجعة لمستشعر الأكسجين، يُفضل استخدام جهاز قياس متعدد من نوع المؤشر ذي نطاق قياس منخفض (عادةً 2 فولت) ومقاومة عالية (مقاومة داخلية أكبر من 10 ميجا أوم). وفيما يلي طرق الكشف المحددة:
1. قم بتشغيل المحرك الساخن حتى يصل إلى درجة حرارة التشغيل العادية (أو قم بتشغيله بسرعة 2500 دورة في الدقيقة بعد بدء التشغيل لمدة دقيقتين)؛
2. قم بتوصيل الطرف السالب لمقياس الجهد المتعدد بـ E1 أو القطب السالب للبطارية في مقبس الكشف عن الأعطال، والطرف الموجب بمقبس OX1 أو OX2 في مقبس الكشف عن الأعطال، أو بالرقم | الموجود على قابس حزمة الأسلاك لمستشعر الأكسجين.
3. اترك المحرك يعمل بسرعة 2500 دورة في الدقيقة تقريبًا، وتحقق مما إذا كان مؤشر الفولتميتر يتأرجح ذهابًا وإيابًا بين 0 و1 فولت، وسجل عدد مرات تأرجح المؤشر خلال 10 ثوانٍ. في الظروف العادية، ومع تقدم عملية التحكم بالتغذية الراجعة، سيتغير جهد التغذية الراجعة لمستشعر الأكسجين باستمرار أعلى وأسفل 0.45 فولت، ويجب ألا يقل هذا التغير عن 8 مرات خلال 10 ثوانٍ.
إذا كانت القراءة أقل من 8 مرات، فهذا يعني أن مستشعر الأكسجين أو نظام التحكم في التغذية الراجعة لا يعمل بشكل صحيح، وقد يكون السبب تراكم الكربون على سطح المستشعر، مما يقلل من حساسيته. ولحل هذه المشكلة، يجب تشغيل المحرك بسرعة 2500 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين تقريبًا لإزالة رواسب الكربون من سطح المستشعر، ثم فحص جهد التغذية الراجعة. إذا استمر مؤشر الفولتميتر في التغير ببطء بعد إزالة الكربون، فهذا يدل على تلف مستشعر الأكسجين أو وجود خلل في دائرة التحكم في التغذية الراجعة.
4- فحص لون مظهر مستشعر الأكسجين
أزل حساس الأكسجين من أنبوب العادم، وتأكد من عدم انسداد فتحة التهوية الموجودة على غلاف الحساس، ومن عدم تلف قلبه الخزفي. في حال وجود تلف، استبدل حساس الأكسجين.
يمكن أيضاً تحديد الأعطال من خلال ملاحظة لون الجزء العلوي من مستشعر الأكسجين:
1- الجزء العلوي الرمادي الفاتح: هذا هو اللون الطبيعي لمستشعر الأكسجين؛
2، الجزء العلوي الأبيض: بسبب تلوث السيليكون، يجب استبدال مستشعر الأكسجين في هذا الوقت؛
3، الجزء العلوي البني (كما هو موضح في الشكل 1): ناتج عن تلوث الرصاص، وإذا كان خطيرًا، فيجب أيضًا استبدال مستشعر الأكسجين؛
(4) السطح الأسود: ناتج عن ترسب الكربون، وبعد إزالة عطل ترسب الكربون في المحرك، يمكن إزالة ترسب الكربون على مستشعر الأكسجين بشكل عام تلقائيًا.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد، فتابع قراءة المقالات الأخرى على هذا الموقع!
يرجى الاتصال بنا إذا كنتم بحاجة إلى مثل هذه المنتجات.
تشو منغ شنغهاي للسيارات المحدودةملتزمون ببيع قطع غيار سيارات MG وMUXS، مرحباً بكملشراء.
