بحث مفصل عن حساس الاكسجين O2 في محركات السيارات

حساس الاكسجين O2/ مكوناته / وظيفته / انواعه / طريقة عمله

اخوتي الكرام : هذا موضوع حاولت فيه قدر الامكان ان اجمع حزمة من المعلومات المهمة والمفيدة , وارجوا من الله تعالى ان تكون عون لكم وذات جدوى , وما توفيقي الا بالله وعليه توكلت , بارك الله فيكم .

يعتبر حساس O2 بمثابة مولد كيميائي يقوم بتوليد فولتية مناسبة ومحسوبة , حيث يقوم بعملية قياس نواتج الاحتراق بصفة مستمرة .

وظيفته :

يقوم بقياس وحساب نسبة الهواء / الوقود في نواتج الاحتراق وبالتالي يقوم الكمبيوتر بالاعتماد عليها في عملية تعديل نسبةالوقود / الهواء اللازمة في الخليط وحسب الظروف التشغيلية للمحرك .

طريقة القياس والحساب تتم على حالتين وهما :

1- حساب كمية الاكسجين لاجل البحث عن حالة فقر الخليط

فقر الخليط تعني : ان نسبة الهواء في نواتج الاحتراق اكثر من الوقود

2- حساب كمية الوقود الغير محترق او المحترق جزئيا لاجل البحث عن حالة غنى الخليط وهذا يشير ضمنا الى حساب نسبة الاكسجين المتبقية من عدمها .

غنى الخليط تعني : ان نسبة الوقود في نواتج الاحتراق اكثر من الهواء

تتم عملية المعالجة والتعديل الضرورية لمجمل مزيج الوقود / الهواء استنادا لمعطيات حساس الاكسجين والتي تخص تاشير وجود نسبة من الاكسجين الغير محترق او عدم وجوده بشكل مطلق .

حينما يقرأ حساس الاكسجين ان نسبة الخليط صحيحة , اي بمعنى ان نواتج الاحتراق مقاربة للمواصفات المطلوبة فان فولتية الحساس المتولدة منه سوف تهبط الى درجة محسوبة يعرف من خلالها كمبيوتر السيارة وبالاخص الوحدة المسؤولة عن تشغيل البخاخات ان نسبة الخلط صحيحة وبذلك تعمل هذه الوحدة على توقيف عملية التعديل والموازنة , ولكن هذا لا يعني بالضرورة انقطاع الصلة ما بين الحساس ووحدة السيطرة , حيث ان الحساس يستمر بارسال اشارات تبين نسبة الخليط بشكل مستمر الى وحدة السيطرة .

كيف يعمل الحساس :

حينما يدخل الهواء الخارجي الى داخل فجوة داخل الحساس ما بين الاسلاك فسوف يتم تسخين هذا الهواء من قبل المسخنات الهيترات ; الموجودة داخل الحساس وبفعل حرارة غازات العادم .

عندما يسخن الهواء حينها سوف تتولد ايونات من الاكسجين , هذه الايونات هي السبب في تولد وانتاج الفولتية , ولهذا يعتبر حساس الاكسجين مولد للفولتية .

ان وحدة السيطرة في كمبيوتر السيارة تقوم بعملية مقارنة ما بين الاشارة القادمة من حساس الاكسجين وما بين البيانات القياسية المثبتة مسبقا داخل الكمبيوتر لمعرفة فيما اذا كان الخليط غني او فقير .

هذه المقارنة والحسابات التي يجريها الكمبيوتر تستخدم في معالجة وموازنة نسبة خليط الوقود / الهواء داخل غرف الاحتراق .

ملاحظات مهمة ذات صلة :

هنالك حالات طارئة تحصل للسيارة تؤثر بشكل سلبي على المعطيات القادمة من حساس الاكسجين الى كمبيوتر السيارة , وهذا بدوره سوف يجعل كمبيوتر السيارة في وضع مربك وبالتالي سوف يسجل الكمبيوتر كود عطل حساس الاكسجين او كود آخر ليس له علاقة بالحساس, رغم ان الحساس يعمل بشكل صحيح ولكن سؤ الفهم يحصل من قبل الكمبيوتر .

اليكم بعض هذه الحالات وهي :

1- وجود ثقب او كسر في انبوب الاقزوز ما قبل حساس O2 رقم 1 , او قازقيت وجيه الاقزوز فيه تشقق او الاقزوز المتشعب الحار غير محكم الشد .

التفسير :

ان دخول الهواء ما قبل حساس الاكسجين سوف يؤدي الى تفقير نواتج الاحتراق نتيجة شفط الهواء مع تيار غازات العادم وحين يتحسس حساس الاكسجين هذا الهواء الطاريء فانه سوف يسجل ضعف او فقر في الخليط مما يوهم الكمبيوتر بان نسبة خلطالوقود / الهواء غير صحيحة وبالتالي يعمد الكمبيوتر على القيام بعملية تعديل غير لازمة ويزيد من نسبة الوقود رغم ان النسبة هي في الاساس صحيحة .

ان هذا الوقود الزائد الذي تم ضخه من قبل البخاخات سوف يؤدي الى حصول صرف زائد للوقود + دخان اسود من العادم ناهيك عن حالة عدم اتزان المحرك .

2- حصول ظاهرة فقد الاشعال في المحرك :

التفسير :

عدم احتراق خليط الوقود / الهواء داخل غرف الاحتراق في المحرك سوف يؤدي الى تراكم نسبة من الاكسجين الغير محترق داخل الاقزوز وبالتالي يقوم حساس الاكسجين بحساب هذه النسبة الزائدة والنتيجة هي اشارة من الحساس مفادها ان الخليط فقير ضعيف

3- الضغط المفرط داخل انابيب العادم :

التفسير :

ان الضغط المفرط لنواتج الاحتراق داخل منظومة العادم سوف يؤدي الى قراءة وحساب نسبة غنى في الخليط من قبل حساس الاكسجين .

وان من اسباب حصول الضغط المفرط هو , انسداد جزئي في دبة التلوث , انسداد في مواسير العادم , انسداد في علبة الشكمان الخلفية .

ان احتراق الخليط في المحرك قد لا يكون مثالي وبالتالي سيتبقى جزء بسيط جدا من وقود غير محترق ويتراكم داخل انابيب العادم نتيجة لزيادة الضغط داخل منظومة العادم وباتلالي فان هذا الوقود المتراكم سوف يتم حسابه من قبل حساس الاكسجين .

4- قصور في عمل المحرك بسبب الاثر السلبي لبعض الحساسات :

التفسير :

في بعض الاحيان يتم تسجيل كود عطل لاحد حساسات الاكسجين وخصوصا الحساس رقم1 ما قبل دبة التلوث على الرغم من استبدال هذا الحساس لاعتقادنا بانه عاطل .

ان السبب ليس هو عطل الحساس وانما السبب هو عدم ورود اشارة من الحساس الى الكمبيوتر بصيغة اشارات متباينة ومختلفة القيمة والتي تعتمد على الظروف التشغيلية المختلفة للمحرك وبذلك يعتقد الكمبيوتر ان الحساس عاطل .

ان حصول الخلل في المحرك يكون على حالتين وهما :

1- خليط غني ثابت النسبة بسبب تسييل البخاخات

2- خليط فقير ثابت النسبة بسبب تسرب هواء الفاكيوم دخول هواء غير محسوب الى المحرك

ماذا يحصل اذا عطل حساس الاكسجين

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

حين يفشل حساس الاكسجين او يعطل فسوف تتوقف المعطيات < الفولتية > الخارجة منه الى الكمبيوتر .

عادة , فان كمبيوتر السيارة سوف يعمل الى زيادة نسبة الوقود لتفادي اي قصور في اداء المحرك لحين اجراء التصليح واستبدال الحساس العاطل .

ان كمبيوتر السيارة ذكي ولا يترك الحبل على الغارب كما يقول المثل , وقد تجد اخي الكريم نفس هذا التصرف للكمبيوتر حينما يعطل حساس الكامشفت فان كمبيوتر السيارة سوف يعوض فقد اشارة حساس الكامشفت بالاشارة القادمة من حساس الكرنك لكي يضمن بقاء السيارة تعمل لحين اجراء التصليح .

اعراض الخلل في الحساس :

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــ

1- اضاءة لمبة التحذير

2- استهلاك عالي للوقود : ان الخلل الحاصل في الحساس سوف يشوش ويعيق دقة ضبط نسبة خليط ( الوقود / الهواء ).

3- دخان اسود من العادم

4- صوت فرقعة صادرة من المحرك : احيانا قد يؤثر عطل الحساس او عدم دقة معطيات الحساس الى حصول تاخير او تقديم في توقيت شرارة الاشعال مما يؤدي الى صدور صوت الفرقعة كنتيجة لاحتراق الخليط في توقيت خاطيء .

5- تذبذب في عداد RPM : وعدم القدرة على ضبط انتظام السرعة الخاملة للمحرك .

6- اهتزاز في المحرك : قد يتحول الى اهتزاز شديد اشبه بالتقطيع في بعض الاحيان , وخشونة في عمل المحرك على السرعة الخاملة .

ان حساس الاكسجين يُعتمد عليه في السيطرة على وظائف عديدة في المحرك مثل ضبط مزيج الخليط - توقيت الاشعال - مدة وأمد الاحتراق , لذا فان حصول خلل في الحساس سوف يعيق عمل هذه الوظائف .

7- فقد الاشعال في المحرك : الخلل في الحساس سوف يؤثر على نسبة الخليط باتجاه سلبي , او يكون عقبة وعامل مثبط لاتمام عملية الاحتراق بالشكل المطلوب مما ينتج عنه فقد في الاشعال وعدم انتظام دوران المحرك , ويلاحظ هذا عند السرعة الخاملة او عند السرعات البطيئة .

ان حصول خلل في الحساس سوف يعيق تجهيز النسبة الصحيحة للوقود الى المحرك .

فولتية الحساس وطريقة قياسه لنواتج الاحتراق :

حساس الاكسجين عادة تخرج منه اشارة على شكل فولتية قليلة جدا حينما يقوم بحساب وقياس محتويات الاكسجين في نواتج الاحتراق , وعادة تكون هذه الفولتية ما بين 0 الى 1.1 فولت كحد اقصى .

ان محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين تحتاج الى تحقق نسبة صحيحة للخليط وهذه النسبة هي 14.7 هواء مقابل 1 من الوقود .

اذا تم ضخ كمية وقود بنسبة اعلى من احتياج المحرك فان جميع الاكسجين في غرف الاحتراق سوف يستهلك والنتيجة ستكون ان نواتج الاحتراق من الغازات سوف لا تحتوي على اي جزيء من الاكسجين , حينها فان حساس الاكسجين سوف تتولد منه فولتية اعلى من ; 0.45 ; فولت .

اما اذا حصل العكس , اي ان نسبة الوقود اقل من احتياج المحرك فان جميع هذا الوقود سوف يستهلك وسوف يتبقى فائض من الاكسجين في نواتج الاحتراق وسوف يتحسس حساس الاكسجين هذه النسبة الفائضة من الاكسجين وبذلك تنخفض الفولتية الى اقل من ; 0.45 ; فولت .

ان الرقم او الفولتية 0.45 v فولت هي المعول عليها في القياس .

فاذا كان خليط الوقود / الهواء صحيح وموزون فان قراءة حساس الاكسجين سوف تكون { 0.45 } فولت .

اذا تم تسجيل رقم اعلى من {0.45 } فولت فهذا معناه زيادة نسبة الوقود

اذا تم تسجيل رقم اقل من { 0.45 } فولت فهذا معناه زيادة نسبة الهواء

وفي كلتا الحالتين فان الخلط غير صحيح .

ومما تجدر الاشارة اليه ان القيمة { 0.45 } فولت سوف لن يسجلها جهاز الفولتميتر من اول قياس لقراءة حساس الاكسجين , وهذه نقطة مهمة يجب الانتباه اليها , والسبب هو :

ان قراءة حساس الاكسجين عند بداية تشغيل المحرك تكون تقريبا ما بين { 0.2 } الى { 0.7 } فولت .

كما ان حساس الاكسجين لا يبدا بتوليد الفولتية الكاملة والمعتمدة لحين ان تصل حرارته الى درجة 600 فهرنهايت , ولهذا تجد في بعض الحساسات وجود مسخن هيتر داخل الحساس لغرض رفع درجة حرارة الحساس بسرعة لكي يقوم باداء عمله على اكمل وجه ولا يحتاج في هذه الحالة الى وقت معين لكي يسخن بعد ان كان يستمد هذه الحرارة من اشتغال المحرك .

وتذكر دائما ان اغلب حساسات الاكسجين تعمل في ظرف تشغيلي للمحرك يسمى الدائرة المفتوحة t open loop } لحين ان يسخن الحساس الى الدرجة المطلوبة لضمان اداء عمله بشكل مضبوط .

ما هي الدائرة المفتوحة : تعني استغناء كمبيوتر السيارة عن قراءة وحساب نواتج الاحتراق والتي يزودها بها حساس الاكسجين في حين انه يستقبل جميع المعطيات والاشارات الاخرى من باقي الحساسات الاخرى عدى حساس الاكسجين .

اثناء الدائرة المفتوحة فان قراءة حساس الاكسجين تكون بمقدار { 0.45 } فولت وبصفة ثابتة ومستمرة لحين ان يسخن الحساس .

حالما تصل حرارة الحساس الى درجة محسوبة ومعينة فان مرحلة الدائرة المغلقة { closed loop } سوف تبدأ بالعمل وحينها سوف يعتمد كمبيوتر السيارة على المعطيات القادمة من الحساس لغرض اجراء عملية الوزن والتعديل لخليط الوقود/ الهواء حيث ان قراءة الحساس سوف تكون متغيرة بموجب عملية الاحتراق وما ينتج عنها من نواتج الاحتراق .

كيف نفحص حساس الاكسجين :

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

الخطوة الاولى هي تسخين المحرك لحين وصول درجة حرارة المحرك الى درجة الحرارة التشغيلية الطبيعية .

لغرض اجراء الفحص يتوجب توفر جهاز الفولتميتر الرقمي لانه ادق في الحساب من الفولتميتر القديم .

نضع مؤشر الجهاز على رقم { 2 } فولت DC

ملاحظة : يجب مراعاة عدم فصل فيشة الحساس عند الشروع بالفحص اي ان الفحص يتم على اسلاك الحساس .

يكون الفحص عن طريق ملامسة الطرف الاحمر لجهاز الفحص لسلك الحساس المولد للفولتية اشارة الحساس الى كمبيوتر السيارة

اما الطرف الاسود لجهاز الفحص فيتم ملامسته اما باصبع البطارية السالب او اي طرف ارضي سالب جيد التوصيل مثل راس المحرك او السلندر او اي قطعة معدنية متصلة بشاسي السيارة .

ملاحظة : لا تفصل طرفي جهاز الفحص لحين اجراء كافة الفحوصات المطلوبة وهي كالآتي :

بعد ان تتم عملية تسخين المحرك اطفيء المحرك وضع السويتش على وضع { ON} وبدون تشغيل المحرك مرة اخرى ,

سوف تلاحظ تعدد واختلاف في قراءة جهاز الفحص , شغل المحرك بعدها وانتبه للنقطة التالية وهي :

اذا كان حساس الاكسجين ذو سلك واحد فعليك بزيادة عدد دورات المحرك الى ما فوق {2000} RPM لعدة دقائق لغرض تسخين الحساس وتفعيل عمله ضمن الدائرة المغلقة { closed loop } .

سوف تلاحظ ان قراءة الحساس تكون مختلفة القيمة في جهاز الفحص وهذه اشارة على ان الحساس قد بدا العمل بنظام الدائرة المغلقة .

ومن المفيد جدا هنا محاولة زيادة سرعة دوران المحرك ما بين سرعة الخمول وهي تقريبا تحيت < 1000 ; RPM ولغاية < 3000; RPM ولعدة مرات والغرض من ذلك هو لتسريع عملية تسخين الحساس وبالتالي يقوم الحساس بتوليد فولتية مناسبة ومتفاوتة القيمة يتعرف من خلالها الكمبيوتر ان الحساس دا بالعمل الفعلي .

عند الفحص ابحث عن فولتية تكون حول الرقم { 0.45 } فولت , اعلى او اقل , اذا وجدت الفولتية متفاوتة ما بين اقل من 0.2 v واكثر من 0.7 , وان قيمة الفولتية تتغير باستمرار وبسرعة فهذا دليل على ان الحساس يعمل بشكل جيد .

اما اذا كان العكس , اي ان الفولتية الخارجة من الحساس ثابتة ومستقرة بشكل منخفض قريبة من المنتصف , اي نصف قيمة { 0.45 v } فهذا يعني ان الحساس لم يسخن بالشكل الكافي ولا يعني انه عاطل , وهنا عليك بزيادة عدد دورات المحرك بنسبة اعلى منlt; 2000; RPM ومن ثم لاحظ قراءة جهاز الفحص فاذا كانت قراءة الحساس عالية وبصفة ثابتة ومستقرة ما فوق { 0.45 } فولت , قم بعدها بعمل تسريب لهواء الفاكيوم بشكل متعمد , كأن تقوم بسحب صمام PCV من اللي الهوز المتصل به , او فتح غطاء زيت المحرك , او فتح اللي الهوز المتصل بالباكم سواء من جهة الباكم او من جهة الثلاجة .

الغاية من هذا التسريب هو للسماح للهواء بالدخول الى المحرك لغرض زيادة نسبة الهواء على الوقود , وفي هذه الحالة من المفروض ان تكون قراءة الحساس اقل من { 0.45 } فولت , فاذا تمت العملية بنجاح اي حصل تغير في قيمة الفولتية وانخفضت ما بين { 0.2 الى 0.3 } فولت او اقل من ذلك , اعمل بعدها على منع تسريب هواء الفاكيوم , ولاحظ قراءة الحساس فاذا ارتفعت الفولتية فهذا يعني ان الحساس يعمل بشكل جيد .

طريقة تنظيف الحساس

ـــــــــــــــــــــــــــــــ

احيانا قد لا يكون الحساس عاطل ويحتاج الى تنظيفه من التكلسات والاوساخ العالقة به , وهنالك طريقتين لاجراء عملية التنظيف وهما :

1- فصل الحساس من مكانه وتنظيفه بواسطة فرشاة معدنية ناعمة

2- افصل فيشة الحساس مع بقاء الحساس مربوط في مكانه ومن ثم سخن المحرك واتركه يعمل لمدة دقيقتين وتكون عدد دورات المحرك RPM بمقدار {2000 } .