سنسور اکسیژن چند سیم دارد؟

سنسور اکسیژن چند تا سیم دارد؟

خواندن این مطلب 9 دقیقه زمان میبرد

سنسور اکسیژن چند سیم دارد؟، سنسور اکسیژن یکی از اجزای کلیدی سیستم مدیریت موتور در خودروهای انژکتوری است که تعداد سیم‌های آن نقش مهمی در دقت، سرعت پاسخگویی و کارایی کلی سنسور ایفا می‌کند.

این سنسور میزان اکسیژن باقی‌مانده در گازهای خروجی اگزوز را اندازه‌گیری کرده و سیگنال مربوطه را به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارسال می‌نماید تا نسبت هوا به سوخت به طور لحظه‌ای در محدوده استوکیومتری (۱۴.۷:۱) تنظیم شود. تعداد سیم‌ها از ۱ تا ۶ متغیر است و هر افزایش در تعداد سیم، نشان‌دهنده پیشرفت فناوری سنسور از مدل‌های ساده بدون هیتر تا سنسورهای پیشرفته پهن‌باند (wideband) با قابلیت اندازه‌گیری دقیق در محدوده وسیع‌تر نسبت سوخت و هوا می‌باشد.

تعداد سیم مستقیماً بر زمان فعال‌سازی سنسور، پایداری سیگنال، کاهش مصرف سوخت، بهبود شتاب‌گیری و سلامت کاتالیزور تأثیر می‌گذارد. سنسورهای با سیم بیشتر معمولاً زودتر گرم شده، نویز کمتری دارند و ECU را قادر به تنظیم سریع‌تر می‌سازند که نتیجه آن رانندگی نرم‌تر، آلایندگی کمتر و عمر طولانی‌تر قطعات اگزوز است.

انتخاب سنسور با تعداد سیم مناسب و سازگار با ECU خودرو، از مشکلات رایج مانند روشن ماندن چراغ چک، افزایش مصرف سوخت، ریپ زدن موتور و رد شدن در معاینه فنی جلوگیری می‌کند. این مقاله به بررسی جامع انواع سنسور اکسیژن بر اساس تعداد سیم، نحوه عملکرد هر نوع و تأثیر آن بر عملکرد موتور و سیستم اگزوز می‌پردازد تا مالکان خودرو بتوانند با آگاهی کامل، تصمیم‌گیری درستی برای نگهداری و تعویض این قطعه حیاتی داشته باشند.

فهرست مطالب:

سنسور اکسیژن چند سیم دارد؟
نحوه عملکرد سنسور اکسیژن بر اساس تعداد سیم‌ها
تأثیر تعداد سیم سنسور اکسیژن بر عملکرد موتور و سیستم اگزوز

سنسور اکسیژن چند سیم دارد؟

سنسور اکسیژن (O2 sensor یا سنسور لامبدا) بسته به نسل، نوع فناوری و استاندارد خودرو، تعداد سیم‌های متفاوتی دارد. این تعداد سیم مستقیماً به عملکرد سنسور، وجود المنت گرمایشی (هیتر) و نوع سیگنال خروجی (narrowband یا wideband) مربوط می‌شود. سنسورهای قدیمی‌تر ساده‌تر بودند و سیم کمتری داشتند، اما در خودروهای مدرن برای دقت بالاتر و فعال‌سازی سریع‌تر حتی در استارت سرد، سیم‌های بیشتری استفاده می‌شود.

انواع سنسور اکسیژن بر اساس تعداد سیم

سنسور تک سیم (۱ سیم): قدیمی‌ترین نوع سنسور اکسیژن است که در خودروهای بسیار قدیمی (مانند برخی مدل‌های پراید نیمه انژکتوری یا کیا قدیمی) استفاده می‌شد. فقط یک سیم برای ارسال سیگنال به ECU وجود دارد و فاقد المنت گرمایشی است. این سنسورها به حرارت گازهای اگزوز وابسته بودند تا به دمای کاری (حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد) برسند، بنابراین در استارت سرد یا رانندگی کوتاه‌مدت دقت پایینی داشتند و ECU دیرتر به مدار بسته (closed loop) وارد می‌شد.
سنسور دو سیم (۲ سیم): نسخه بهبودیافته سنسور تک سیم است که یک سیم اضافی برای زمین (ground) یا گاهی هیتر ساده اضافه شده. این نوع کمتر رایج است و در برخی خودروهای قدیمی‌تر دیده می‌شود. عملکرد آن مشابه تک سیم است اما اتصال زمین بهتر باعث پایداری سیگنال می‌گردد.
سنسور سه سیم (۳ سیم): نسل بعدی سنسورهای heated (گرم‌شونده) است که دو سیم برای المنت گرمایشی (یکی مثبت و یکی منفی یا زمین مشترک) و یک سیم برای سیگنال خروجی دارد. این طراحی اجازه می‌دهد سنسور سریع‌تر گرم شود و دقت اندازه‌گیری در دماهای پایین افزایش یابد. در برخی خودروهای اروپایی یا آمریکایی قدیمی‌تر رایج بود و ECU زودتر تنظیم سوخت را انجام می‌داد.
سنسور چهار سیم (۴ سیم): رایج‌ترین نوع در خودروهای مدرن ایرانی و جهانی (از دهه ۱۹۹۰ به بعد) است. معمولاً شامل دو سیم برای سیگنال (یکی سیگنال و یکی زمین سیگنال) و دو سیم برای المنت گرمایشی (مثبت و منفی) می‌باشد. این طراحی دقت بالا، پاسخ سریع و پایداری سیگنال را فراهم می‌کند. در اکثر خودروهای ایرانی مانند پژو ۴۰۵، پارس، سمند، پراید یورو۴، تیبا، ساینا و کوییک از سنسور چهار سیم (اغلب برند زیمنس یا ساژم) استفاده می‌شود. سوکت آن معمولاً مشکی یا سبز است و دو نوع پایه کوتاه و پایه بلند دارد (تفاوت در ارتفاع سوکت و طول سیم).
سنسور پنج سیم یا شش سیم (۵ یا ۶ سیم): این نوع مربوط به سنسورهای wideband یا پهن‌باند (A/F ratio sensor) است که در خودروهای پیشرفته‌تر (مانند برخی مدل‌های EF7 بوش ۷.۴.۹ در سمند و دنا) استفاده می‌شود. این سنسورها نسبت هوا به سوخت را در محدوده وسیع‌تری (از خیلی فقیر تا خیلی غنی) با دقت خطی اندازه‌گیری می‌کنند. معمولاً ۵ سیم دارند (دو سیم برای هیتر، دو سیم برای پمپ سلول و یک سیم مرجع) یا در برخی مدل‌ها ۶ سیم (با سیم اضافی برای کالیبراسیون). این سنسورها پیچیده‌تر هستند و ولتاژ مرجع (معمولاً ۲.۶ تا ۳.۳ ولت) دریافت می‌کنند تا جریان خروجی را نظارت کنند.

نکات مهم درباره تعداد سیم سنسور اکسیژن

تعداد سیم‌ها نشان‌دهنده سطح فناوری سنسور است؛ هرچه سیم بیشتر، دقت و سرعت پاسخ بالاتر. در خودروهای ایرانی معمولاً سنسور چهار سیم narrowband (باند باریک) استفاده می‌شود که ولتاژ خروجی آن بین ۰.۱ تا ۰.۹ ولت نوسان می‌کند. سنسورهای wideband در خودروهای جدیدتر برای رعایت استانداردهای آلایندگی سخت‌گیرانه‌تر (یورو۵ و بالاتر) کاربرد دارند. هنگام تعویض، حتماً تعداد سیم، نوع سوکت (مستطیل ساژم یا مربعی زیمنس) و طول سیم (کوتاه برای سنسور بالا، بلند برای پایین) را چک کنید زیرا ناسازگاری باعث کد خطا، افزایش مصرف یا آسیب به ECU می‌شود.

نحوه عملکرد سنسور اکسیژن بر اساس تعداد سیم‌ها

سنسور اکسیژن با تعداد سیم‌های متفاوت، عملکرد فنی متفاوتی دارد که هر کدام برای نسل خاصی از موتورها و استانداردهای آلایندگی طراحی شده‌اند. در سنسورهای تک سیم یا دو سیم، که قدیمی‌ترین انواع هستند، تنها یک یا دو سیم برای انتقال سیگنال ولتاژ خروجی و زمین وجود دارد. این سنسورها فاقد المنت گرمایشی داخلی هستند و برای رسیدن به دمای کاری به حرارت مستقیم گازهای اگزوز وابسته‌اند.

در نتیجه، پس از استارت سرد موتور ممکن است چند دقیقه طول بکشد تا سنسور فعال شود و سیگنال دقیق ارسال کند. در این مدت ECU در حالت مدار باز باقی می‌ماند و از نقشه‌های پیش‌فرض سوخت‌رسانی استفاده می‌کند که مصرف سوخت را افزایش می‌دهد و آلایندگی را بالا می‌برد. این نوع سنسورها در خودروهای بسیار قدیمی کاربرد داشتند و امروزه تقریباً منسوخ شده‌اند.

سنسورهای سه سیم نقطه عطفی در تکامل فناوری بودند؛ دو سیم برای تغذیه المنت گرمایشی (یکی مثبت و یکی منفی یا زمین مشترک) و یک سیم برای سیگنال خروجی اختصاص یافته است. المنت گرمایشی باعث می‌شود سنسور حتی در دماهای پایین موتور سریع به دمای عملیاتی (حدود ۳۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد) برسد. این گرمایش فعال باعث می‌شود ECU زودتر به مدار بسته وارد شود و تنظیم لحظه‌ای نسبت هوا به سوخت آغاز گردد. ولتاژ خروجی این سنسورها همچنان بین ۰.۱ تا ۰.۹ ولت نوسان می‌کند و ECU با تفسیر این نوسانات، پاشش سوخت را کم یا زیاد می‌نماید تا نسبت استوکیومتری حفظ شود.

رایج‌ترین نوع در خودروهای امروزی، سنسور چهار سیم است که دو سیم برای سیگنال (یکی سیگنال اصلی و یکی زمین سیگنال) و دو سیم برای المنت گرمایشی دارد. این طراحی دقت و پایداری سیگنال را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد زیرا زمین سیگنال جداگانه از زمین هیتر است و تداخل الکتریکی کاهش می‌یابد.

المنت گرمایشی در این سنسورها معمولاً با ولتاژ باتری (۱۲ ولت) کار می‌کند و ECU کنترل PWM (مدولاسیون عرض پالس) روی آن اعمال می‌کند تا دمای سنسور همیشه در محدوده بهینه بماند. نوسان ولتاژ در سنسور چهار سیم سریع‌تر و منظم‌تر است و ECU می‌تواند با فرکانس بالاتر به تغییرات واکنش نشان دهد. این ویژگی در خودروهای ایرانی مانند پژو ۴۰۵، سمند، پراید یورو۴ و تیبا بسیار مهم است زیرا موتورها در شرایط ترافیک سنگین و استارت‌های مکرر نیاز به تنظیم سریع دارند.

سنسورهای پنج سیم یا شش سیم متعلق به نسل wideband یا پهن‌باند هستند که نسبت هوا به سوخت را نه تنها در نقطه استوکیومتری، بلکه در محدوده وسیعی (از ۱۰:۱ تا ۲۰:۱ یا بیشتر) با دقت خطی اندازه‌گیری می‌کنند. در این سنسورها معمولاً دو سیم برای هیتر، دو سیم برای سلول پمپاژ اکسیژن (pump cell)، یک سیم مرجع و گاهی یک سیم اضافی برای کالیبراسیون وجود دارد. این سنسورها جریان خروجی (به جای ولتاژ) تولید می‌کنند و ECU با اعمال ولتاژ مرجع (معمولاً ۲.۶ تا ۳.۳ ولت) جریان لازم برای حفظ تعادل سلول را اندازه‌گیری می‌کند. این فناوری در خودروهای با استاندارد یورو۵ و بالاتر کاربرد دارد و امکان کنترل دقیق‌تر احتراق در شرایط مختلف رانندگی را فراهم می‌کند.

تعداد سیم‌ها مستقیماً بر سرعت پاسخ، دقت اندازه‌گیری و توانایی ECU در کنترل احتراق تأثیر می‌گذارد. هرچه سیم بیشتر باشد، سنسور پیشرفته‌تر است و موتور می‌تواند در شرایط متنوع (سرد، گرم، بار کامل یا نیمه‌بار) عملکرد بهتری داشته باشد.

تأثیر تعداد سیم سنسور اکسیژن بر عملکرد موتور و سیستم اگزوز

تعداد سیم‌های سنسور اکسیژن تأثیر مستقیمی بر عملکرد کلی موتور، مصرف سوخت، سطح آلایندگی و سلامت قطعات سیستم اگزوز دارد. سنسورهای با سیم کمتر (تک سیم یا دو سیم) به دلیل عدم وجود هیتر، زمان طولانی‌تری برای فعال شدن نیاز دارند. در این حالت موتور در ابتدای روشن شدن در مدار باز کار می‌کند و سوخت بیشتری تزریق می‌شود تا از آسیب احتمالی جلوگیری شود. این افزایش سوخت‌رسانی باعث دود سیاه، بوی نامطبوع اگزوز و مصرف بالاتر در مسافت‌های کوتاه می‌گردد. همچنین آلاینده‌های مونوکسید کربن و هیدروکربن‌های نسوخته به طور قابل توجهی افزایش می‌یابند و خودرو در تست معاینه فنی مشکل پیدا می‌کند.

سنسورهای سه سیم با افزودن المنت گرمایشی، زمان فعال‌سازی را به کمتر از یک دقیقه کاهش می‌دهند. این بهبود باعث می‌شود ECU زودتر نسبت هوا به سوخت را تنظیم کند و موتور در دور درجا پایدارتر کار کند. لرزش و ریپ زدن در استارت سرد به حداقل می‌رسد و شتاب‌گیری اولیه نرم‌تر می‌شود. در خودروهای قدیمی‌تر که هنوز از این نوع استفاده می‌کنند، تعویض با سنسور سه سیم می‌تواند مصرف سوخت را در رانندگی شهری کاهش دهد و عمر کاتالیزور را با جلوگیری از مخلوط غنی طولانی‌مدت افزایش دهد.

سنسور چهار سیم که استاندارد اکثر خودروهای ایرانی است، با جداسازی زمین سیگنال از زمین هیتر، نویز الکتریکی را کاهش می‌دهد و سیگنال ولتاژ دقیق‌تری به ECU ارسال می‌کند. این دقت بالاتر اجازه می‌دهد موتور در شرایط متغیر (ترافیک، سربالایی، استارت گرم) واکنش سریع‌تری نشان دهد. نتیجه مستقیم آن کاهش مصرف سوخت در دورهای پایین، بهبود شتاب‌گیری و پایداری دور موتور است. همچنین نوسانات کمتر در سیگنال باعث می‌شود کاتالیزور در دمای بهینه کار کند و از رسوب یا آسیب حرارتی جلوگیری شود. در صورت خرابی سنسور چهار سیم، علائم مانند افزایش مصرف تا ۲۰ درصد، دود سیاه و روشن شدن چراغ چک سریع ظاهر می‌شوند.

سنسورهای wideband با پنج یا شش سیم، پیشرفته‌ترین نوع هستند و نسبت هوا به سوخت را در محدوده وسیعی کنترل می‌کنند. این قابلیت در موتورهای با تزریق مستقیم یا توربو بسیار مفید است زیرا امکان کارکرد در مخلوط فقیر (lean burn) برای صرفه‌جویی سوخت یا مخلوط غنی برای قدرت بیشتر را فراهم می‌کند. در این سنسورها ECU جریان سلول پمپاژ را تنظیم می‌کند و اطلاعات دقیق‌تری دریافت می‌نماید که منجر به کاهش آلاینده‌های NOx، بهبود استانداردهای آلایندگی و افزایش عمر کاتالیزور می‌گردد. اگر سنسور wideband خراب شود، موتور ممکن است در دورهای بالا ناپایدار شود یا قدرت ناگهانی افت کند.