يمكن أن تكون أجهزة استشعار الأكسجين هي المسؤولة عن مشاكل انبعاثات السيارات

كمكونات للسيارات ، توجد أجهزة استشعار الأكسجين لأكثر من 20 عامًا. ومع ذلك ، فإن غالبية سائقي السيارات لا يعرفونهم ، ناهيك عن وظيفتهم.
المرة الوحيدة التي يدرك فيها معظم الناس وجود مستشعر الأكسجين هي إذا حصلوا على ضوء فحص المحرك وكان هناك رمز يشير إلى مشكلة مستشعر O2 أو أن سيارتهم تفشل في اختبار الانبعاثات بسبب جهاز استشعار O2 البطيء أو الميت. إذا كان محركهم لا يعمل بشكل جيد أو يستخدم الكثير من الوقود ، فقد يخبرهم شخص ما أنهم قد يحتاجون إلى مستشعر O2 جديد. لكن في معظم الحالات ، لن يكون لديهم أدنى فكرة عن كيفية تشخيص أو اختبار هذا الجهاز الصغير الغامض الذي غالبًا ما يُلقى باللوم عليه في جميع أنواع القيادة وأمراض الانبعاثات.
يراقب مستشعر O2 خليط الوقود حتى يتمكن كمبيوتر المحرك (وحدة التحكم في توليد القوة) من ضبط نسبة الهواء / الوقود للحفاظ على أقل انبعاثات ممكنة وأفضل اقتصاد في استهلاك الوقود. يقوم مستشعر O2 بذلك عن طريق التفاعل مع الأكسجين غير المحترق في العادم. يولد المستشعر إشارة جهد صغيرة (عادة أقل من 1 فولت) تزداد عندما يصبح خليط الهواء / الوقود غنيًا ، وتنخفض عندما يصبح خليط الهواء / الوقود ضعيفًا. إنه يعمل كمفتاح ثري / ضعيف يرسل إشارات للكمبيوتر في كل مرة يتغير فيها خليط الوقود ، وهو ما يحدث باستمرار.
يحافظ الكمبيوتر على مزيج وقود متوازن عن طريق القيام بعكس ما يقرأه مستشعر O2. إذا كان مستشعر O2 يقرأ غنيًا (الكثير من الوقود) ، فإن الكمبيوتر يقصر وقت كل نبضة حاقن لتقليل كمية الوقود التي يتم ضخها في المحرك. هذا يجعل الخليط يصبح خفيفًا. بمجرد أن يكتشف مستشعر O2 هذا ويعطي قراءة بسيطة (ليس وقودًا كافيًا) ، يتفاعل الكمبيوتر ويزيد في الوقت المحدد لكل نبضة حاقن لإضافة المزيد من الوقود. يخلق هذا التوازن ذهابًا وإيابًا مزيجًا متوسطًا قريبًا جدًا من المثالي. هذه هي "حلقة التحكم في التغذية المرتدة للوقود" التي تسمح لمركبات اليوم بالحفاظ على مستويات انبعاثات منخفضة للغاية ، ومستشعر O2 هو المستشعر الرئيسي في هذه الحلقة.
يستخدم الكمبيوتر مدخلات مستشعر أخرى ، مثل تلك الموجودة في مستشعر سائل التبريد ، ومستشعر موضع الخانق ، ومستشعر الضغط المطلق المتنوع ، ومستشعر تدفق الهواء ، وما إلى ذلك لتحسين راديو الهواء / الوقود حسب الحاجة ليناسب ظروف التشغيل المتغيرة. لكن مستشعر O2 يوفر المدخل الرئيسي الذي يحدد ما يحدث لخليط الوقود. لذلك إذا كان مستشعر O2 لا يقرأ بشكل صحيح ، فإنه يفسد كل شيء.
عادةً ما يقرأ مستشعر O2 السيئ منخفضًا (ضعيفًا) ، مما يؤدي إلى تشغيل المحرك بشكل غني جدًا ، والتلوث كثيرًا واستخدام الكثير من الغاز. يمكن أن تكون القراءة المنخفضة ناتجة عن عدة أشياء: الشيخوخة ، والتلوث ، وسوء توصيل الأسلاك ، أو مشكلة الاشتعال أو الانضغاط في المحرك.

يشيخ
مع تقدم عمر مستشعر O2 ، فإنه لا يتفاعل بالسرعة التي كان يتفاعل بها من قبل. وقت التأخير المتزايد يجعل المستشعر بطيئًا ويمنع المحرك من الحفاظ على توازن خليط الهواء / الوقود بشكل وثيق. إذا قام المحرك بحرق الزيت أو تسبب في تسرب سائل التبريد الداخلي ، فقد يتلوث عنصر المستشعر مما يؤدي إلى فشل جهاز الاستشعار. مرة أخرى عندما كان البنزين المحتوي على الرصاص لا يزال متاحًا ، كان من شأن خزان واحد من الوقود المحتوي على الرصاص أن يقتل معظم أجهزة استشعار O2 في بضع مئات من الأميال. (هذا هو السبب الرئيسي الذي دفع الحكومة للتخلص نهائياً من الوقود المحتوي على الرصاص).
نظرًا لأن المستشعر يتفاعل مع الأكسجين الموجود في العادم وليس الوقود ، فإن أي مشكلة في المحرك تسمح للهواء غير المحترق بالمرور عبر الأسطوانات ستخدع أيضًا مستشعر O2 في قراءة العجاف. قد تسمح شمعة الإشعال غير الصحيحة أو صمام العادم المتسرب - حتى التسرب في حشية مشعب العادم - بدخول هواء كافٍ إلى العادم لإفساد قراءات المستشعر. لن يؤدي ذلك إلى إتلاف المستشعر ، ولكنه سيخلق حالة تشغيل غنية تضر بالانبعاثات والاقتصاد في استهلاك الوقود.

الحصول على الساخن
هناك شيء آخر تحتاج لمعرفته حول مستشعرات O2 وهو أنه يجب أن تكون ساخنة (617 درجة إلى 662 درجة فهرنهايت) لإنتاج إشارة الجهد. قد يستغرق العادم بضع دقائق لتسخين المستشعر ، لذلك تحتوي معظم مستشعرات O2 في السيارات الأحدث على دائرة تسخين كهربائي مدمجة لرفع درجة حرارة المستشعر في أسرع وقت ممكن. هذه عادة ما تكون عبارة عن مستشعرات O2 بثلاثة أسلاك وأربعة أسلاك. مستشعرات O2 أحادية أو ثنائية الأسلاك غير مسخنة.
إذا فشلت دائرة السخان ، فلن يؤثر ذلك على تشغيل مستشعر O2 بمجرد أن يسخن العادم ولكنه سيؤخر الكمبيوتر من الدخول في حلقة مغلقة ، مما قد يتسبب في فشل السيارة في اختبار الانبعاثات.

الخروج
يمكن تشخيص مستشعرات الأكسجين بعدة طرق ، تتطلب معظمها معدات خاصة. يلزم وجود أداة مسح ضوئي أو قارئ رمز لسحب رموز الأعطال من معظم المركبات الأحدث ، على الرغم من توفر "رموز فلاش" يدوية في المركبات القديمة (قبل عام 2). في حالة الاشتباه في وجود مشكلة في مستشعر O1995 ، يمكن مراقبة استجابة المستشعر وإخراج الجهد باستخدام أداة المسح أو مقياس الفولتميتر أو الذبذبات الرقمية. إذا أكدت الاختبارات أن مستشعر O2 ميت أو بطيئًا ، فإن الاستبدال هو خيار الإصلاح الوحيد. لا توجد طريقة "لتنظيف" أو "تجديد" مستشعر O2 السيئ.
ملاحظة: يجب أن تكون مستشعرات الاستبدال من نفس النوع الأساسي مثل الأصلي (مسخن أو غير مسخن) وأن يكون لها نفس خصائص الأداء ومتطلبات القوة الكهربائية للسخان. قد يؤثر تثبيت مستشعر O2 الخاطئ على أداء المحرك وقد يؤدي إلى إتلاف دائرة التحكم في السخان في كمبيوتر المحرك. لذا تأكد من اتباع قوائم استبدال مورد مستشعر O2.
ولا تذهب من خلال المظهر وحده. تحتوي بعض مستشعرات O2 البديلة على اتصال سلكي من نوع OEM ولا تتطلب أي تعديلات للتثبيت. تتطلب أجهزة أخرى (عادةً ما تكون "مستشعرات من النوع العالمي O2") ربط أسلاك المستشعر في مجموعة الموصل الأصلي.
متى يجب استبدال مجسات الأكسجين
للحفاظ على أعلى أداء للمحرك ، لا داعي للانتظار حتى يفشل المستشعر في استبداله. يوصي بعض الخبراء الآن باستبدال مستشعرات O2 على فترات زمنية محددة من أجل الصيانة الوقائية. الفاصل الزمني الموصى به لأجهزة استشعار O2 ذات الأسلاك الواحدة أو السلكين غير المسخنة في 1976 حتى أوائل التسعينيات من القرن الماضي هي كل 1990 إلى 30,000 ميل. يمكن تغيير مستشعرات O50,000 المسخنة بثلاثة وأربعة أسلاك في منتصف الثمانينيات حتى منتصف التسعينيات كل 2 ميل. وفي عام 1980 ومركبات OBD II الأحدث ، فإن فاصل الاستبدال الموصى به هو 1990 ميل.
معرفة النوع المستخدم
تعمل وحدات O2 الأكثر شيوعًا من الزركونيا بنفس الطريقة ، ولكن هناك أيضًا مستشعرات titania O2 ومستشعرات O2 "واسعة النطاق". مستشعرات O2 الزركونيا غير المسخنة هي أقدم الأنواع. لديهم سلك أو سلكان ويستغرق الأمر عدة دقائق لتوليد إشارة بعد بدء التشغيل البارد لأنهم يعتمدون فقط على حرارة العادم للوصول إلى درجة حرارة التشغيل العادية. وبالتالي ، قد يبرد المستشعر غير المسخن عند الخمول ويتوقف عن إصدار إشارة تتسبب في عودة نظام التحكم في المحرك إلى عملية "الحلقة المفتوحة" (إعداد نسبة الهواء / الوقود الثابت).
في عام 1982 ، ظهرت مستشعرات أكسيد الزركونيا المسخنة التي أضافت دائرة تسخين خاصة داخل المستشعر لتصل إلى درجة حرارة التشغيل بسرعة أكبر (في 2 إلى 30 ثانية). هذا يسمح للمحرك بالدخول في حلقة مغلقة في وقت أقرب ، مما يقلل من انبعاثات بدء التشغيل على البارد. كما أنه يمنع المستشعر من التبريد في وضع الخمول. يتطلب السخان دائرة كهربائية منفصلة لتزويد الجهد ، لذلك عادة ما تحتوي المستشعرات الساخنة على ثلاثة أو أربعة أسلاك.
تستخدم مستشعرات Titania O2 نوعًا مختلفًا من السيراميك وتنتج نوعًا مختلفًا من الإشارات عن مستشعرات O2 من النوع الزركوني. بدلاً من توليد إشارة جهد تتغير مع نسبة الهواء / الوقود ، تتغير مقاومة المستشعر وتتحول من منخفضة (أقل من 1,000 أوم) عندما تكون نسبة الهواء / الوقود غنية إلى عالية (أكثر من 20,000 أوم) عندما يكون الهواء / الوقود نسبة العجاف. تحدث نقطة التبديل مباشرة عند نسبة الهواء / الوقود المثالية أو المتكافئة. يوفر كمبيوتر المحرك جهدًا مرجعيًا أساسيًا (1 فولت أو 5 فولت ، اعتمادًا على التطبيق) ، ثم يقرأ التغيير في جهد رجوع المستشعر مع تغير مقاومة المستشعر. تُستخدم مستشعرات Titania O2 فقط في عدد قليل من التطبيقات ، بما في ذلك بعض موديلات نيسان القديمة و 1987-1990 جيب شيروكي ورانجلر وإيجل ساميت.
في عام 1997 ، بدأ بعض مصنعي السيارات في استخدام نوع جديد من مستشعر O2. يحتوي مستشعر O2 المسطح المسطح على عنصر زركونيا سيراميكي مسطح بدلاً من كشتبان. يتم تصفيح الأقطاب الكهربائية والطبقة الموصلة من السيراميك والعزل والسخان معًا على شريط واحد. يعمل التصميم الجديد مثل مستشعرات الزركونيا من النوع الكشتباني ، لكن بنية "الفيلم السميك" تجعلها أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر مقاومة للتلوث. يتطلب عنصر السخان الجديد أيضًا طاقة كهربائية أقل ويجعل المستشعر يصل إلى درجة حرارة التشغيل في 10 ثوانٍ فقط.
تستخدم بعض المركبات الجديدة أيضًا مستشعر O2 عريض النطاق مشابه للتصميم المستوي ولكنه ينتج إشارة جهد أعلى تتغير بالتناسب المباشر مع نسبة الهواء / الوقود (بدلاً من التبديل ذهابًا وإيابًا مثل الأنواع الأخرى من مستشعرات O2 ). يتيح ذلك لجهاز الكمبيوتر الخاص بالمحرك استخدام استراتيجية تشغيل مختلفة تمامًا للتحكم في نسبة الهواء / الوقود. بدلاً من تبديل نسبة الهواء / الوقود ذهابًا وإيابًا من الغني إلى العجاف لإنشاء خليط متوسط ​​متوازن ، يمكن ببساطة إضافة أو طرح الوقود حسب الحاجة للحفاظ على نسبة ثابتة 14.7: 1.