ما هو حساس درجة حرارة الهواء (MAT) لماذا أهميته كبيرة؟

جدول المحتويات

مقدمة:

حساس درجة حرارة الهواء، يُعرف أيضاً بـ MAT (Manifold Air Temperature) أو IAT (Intake Air Temperature)، هو جهاز يُستخدم في نظم إدارة المحرك لقياس درجة حرارة الهواء الداخل إلى المحرك أو إلى مجمع السحب (intake manifold). هذا الحساس يُرسل إشارات إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) لتُساعدها على ضبط الوقود، التوقيت، وضغط الشحن إن وُجد (في المحركات التيربو مثلاً). ببساطة، لو الحساس قرأ إن الهواء “ساخن”، فالكمبيوتر قد يقلل كمية الوقود أو يعدل توقيت الاشتعال، لأن الهواء الساخن أقل كثافة ويُحمل كمية أقل من الأوكسجين. فيما يلي نظرة عامة على الوظائف الأساسية، مكوناته، أنواعه، المشكلات الشائعة، وكيفية الصيانة أو الفحص.

الوظائف الأساسية لحساس درجة حرارة الهواء

1. ضبط مزيج الهواء / الوقود (Air-Fuel Ratio)

عندما يقرأ الحساس أن درجة الحرارة مرتفعة، فإن كثافة الهواء أقل. لذا على وحدة التحكم أن تضيف كمية وقود أقل لتفادي خليط غني جداً (غني = كثير وقود، قليل أكسجين). أهميته كبيرة والعكس صحيح لو الهواء بارد.

2. تصحيح توقيت الاشتعال

في بعض الأنظمة، تُستخدم قراءة MAT كمدخل لتعديل توقيت شرارة الاحتراق (ignition timing). الهواء البارد يسمح بتأخير الشرارة قليلاً لإعطاء وقت كافٍ للاحتراق.

3. حماية المحرك والتحكم بالموجات الساخنة (Heat Soak)

عند توقف السيارة والمحرك ساخن، قد يحدث امتصاص حرارة (Heat Soak) في الحساس، مما يجعله يقرأ حرارة أعلى من الواقع. هذا قد يسبب اضطرابات عند إعادة التشغيل. يُمكن التحكم به أو تصحيحه في بعض أنظمة التعديل (tuning). مكونات الحساس وأنواعه

مكونات أساسية

المستشعر (Sensor element): غالبًا ترمستور (Thermistor) ذو معامل مقاومة سالب (NTC)، أي كلما ارتفعت الحرارة انخفضت المقاومة، أو أحيانًا PTC. هيكل أو جسم الحساس (Housing / probe): ليتم تثبيته في أنبوب السحب أو في مجمع، ومصمم ليكون معرضًا لتدفق الهواء. الأسلاك / الموصلات (Wiring): توصيل الحساس مع وحدة التحكم (عادة تغذية 5 فولط، إشارة، أرضي). التغليف والعزل الحراري: لمنع تأثير الحرارة المحيطة أو التداخلات الكهربية.

الأنواع الشائعة

حساس محمول في أنبوب السحب (Intake Tube Sensor): يكون مبدأيًّا في خط السحب قبل مجمع السحب. حساس مدمج في مجمع السحب (Manifold-mounted): يُركّب داخل المانيفولد ليقيس الهواء عند مدخل الأسطوانات مباشرة. التصميمات المختلفة: قد توجد تصميمات بمدخلين أو مع حماية من الحرارة الزائدة أو معدات تبريد أو تبطين.

كيف يعمل الحساس كهربائيًا؟

عندما يتغيّر درجة حرارة الهواء، تتغير مقاومة الترمستور داخله. وحدة التحكم تزوده بجهد ثابت (مثلاً 5 فولت) عبر مقاومة داخل الدائرة. بناء على المقاومة، تتغيّر قيمة الجهد أو التيار الخارج من الحساس. وحدة التحكم تتابع هذا الجهد (أو التيار) وتقارنه بجدول داخلي لتحويله إلى قيمة حرارة (درجة مئوية). ثم يُستخدم هذا الرقم في معادلات التحكم.

العوامل المؤثرة والمشكلات الشائعة

المشكلات والتحديات

Heat Soak (امتصاص الحرارة): كما ذكرنا، إذا تم إيقاف السيارة لفترة في حرارة عالية، قد يمتص الحساس حرارة من المجمع أو المحرك، مما يجعله يقرأ حرارة أعلى من الواقع عند التشغيل. DIYAutoTune تلوث السطح الحساس (تجمع الأوساخ أو الزيت): هذا قد يغير استجابة الحساس ويؤدي إلى قراءات خاطئة. سلك أو توصيل سيئ (قطع أو تماس كهربائي): يمكن أن يؤدي إلى إشارات ناقصة أو مقطوعة. عيوب داخلية في الحساس (احتراق داخلي أو تلف): مثل انفصال داخل المكون أو تغيير في خصائص الترمستور مع الزمن. التأثير الحراري من المحيط (Radiative heating): أشعة الشمس أو حرارة المحرك قد تُسخّن الحساس من الخارج وتُخطئ في القراءة. هناك دراسات تتناول تصحيح هذا النوع من الأخطاء. ResearchGate +1

المعوقات في القياس

في سرعة منخفضة للهواء، التبريد أقل، مما قد يترك تأثير الحرارة الذاتية للحساس. في سرعة عالية أو تدفق هواء شديد، التفاعل أسرع وتكون الاستجابة أفضل. في فترات انتقالية أو بدء التشغيل، قد تكون الاستجابة أبطأ بسبب كتلة الحرارة الداخلية للحساس.

كيفية اختبار وفحص الحساس عمليًا

إليك خطوات عملية يمكنك اتباعها كميكانيكي:

1. فصل التوصيل الكهربائي للحساس
2. قياس مقاومة الحساس عند حرارة الغرفة (مثلاً بواسطة ملتيميتر)
3. تسخين الحساس برفق (مثل استخدام مجفف هواء ساخن) وقياس تغير المقاومة
4. مقارنة القراءات بالبيانات المصنّعية (الكتالوج) أو الجداول القياسية
5. إعادة توصيل الحساس وتشغيل المحرك ومراقبة إشاراته على جهاز الفحص (OBD أو جهاز المسح)

Success! إذا تغيرت المقاومة بشكل صحيح مع الحرارة وقراءة الجهاز مطابقة للتوقعات، الحساس في حالة جيدة.

Warning!
لا تضع الحساس في درجة حرارة شديدة مفاجئة أو تسخين مباشر (مثل لهب) لأن ذلك قد يتلف الترمستور.

Info!
من المهم أن تكون الأرضي والتوصيلات الأخرى في حالة جيدة لتجنب قراءات خاطئة.

كيفية التعامل مع خطأ Heat Soak أو معادلة التصحيح (Compensation)

عندما يعاني الحساس من ظاهرة Heat Soak (قراءة مرتفعة عند إعادة التشغيل بعد توقف)، يمكن استخدام جداول تصحيح في أنظمة التعديل (tuning) أو في وحدة ECU: تُستخدم جداول تسمى “MAT/CLT Correction” (تصحيح حساسات الحرارة) لمعادلة القراءة بناءً على حرارة المبرد (CLT) وتدفق الهواء. DIYAutoTune يتم تقدير الحرارة الحقيقية للدخول (intake temperature) عبر معادلة تأخذ بعين الاعتبار جزء من الحرارة المشتقة من الحرارة المحيطة (المبرد). يجب ألا تكون نسبة التصحيح 100٪ لكي لا يحدث قسمة على صفر في المعادلة. DIYAutoTune مثال من المقال التقني: Correction factor = ( 𝑀 𝐴 𝑇    𝑟 𝑒 𝑎 𝑑 𝑖 𝑛 𝑔 − real intake temp ) ( 𝐶 𝐿 𝑇    𝑟 𝑒 𝑎 𝑑 𝑖 𝑛 𝑔 − real intake temp ) Correction factor= (CLTreading−real intake temp) (MATreading−real intake temp) ​ DIYAutoTune هذا النوع من المعادلات يُستخدم في أنظمة التعديل المتقدمة لتحسين دقة قراءة الحرارة الفعلية.

كيفية اختيار الحساس المناسب أو استبداله

عند شراء أو تبديل حساس MAT، ينبغي الانتباه للنقاط التالية: التأكد من أن الحساس يتوافق مع طراز السيارة والموديل (الجهد، المدى الحراري، عدد الأسلاك). أن يكون الحساس من مُصنِّع موثوق أو من القطع الأصلية (OEM). وجود خصائص مقاومة للحرارة العالية والرطوبة. سهولة الوصول والتركيب دون تدخلات كبيرة في مجمع السحب. عند اختيار ترمستور، التأكد من أن مداها الحراري يغطي نطاق التشغيل العادي للمحرك (مثلاً – 40 إلى + 150 درجة مئوية).

أمثلة وتطبيقات في السيارات الحقيقية

في بعض محركات التيربو أو الأنظمة المعدلة، يكون حساس MAT مهمًا جدًا لأنه يؤثر على مقدار الشحن (boost) وكذلك التحكم في الوقود. عند التعديل (tuning)، يجب أخذ ارتفاع درجة حرارة الهواء في الحسبان خاصةً في الأوقات الحارة أو أثناء استعمال السيارة بكثافة. في مثال من عالم التعديل، لماذا عند إيقاف السيارة بعد تشغيلها بقوة، يمكن أن يرتفع قراءة الحساس كثيرًا (Heat Soak). لذا بعض المعدّلين يستخدمون جداول تصحيح أو مراقبة سريعة لتجاوز هذه الظاهرة. DIYAutoTune

نصائح عملية لصيانة الحساس وضمان دقة أدائه

نظف سطح الحساس بقطعة قماش خالية من الزيوت بانتظام. تأكد من أن التوصيلات الكهربائية ضاغطة جيدًا وخالية من الصدأ. في حال وجود تغطية حرارية (shielding) أو غطاء مجمع واقٍ، تأكد أنه يسمح بتدفق الهواء ولا يحبس الحرارة. عند استبدال الحساس، أعد ضبط الكودات أو إعادة برمجة وحدة التحكم إن لزم الأمر. استخدم أجهزة فحص متقدمة (OBD، لوجر داتا) لمراقبة استجابة الحساس أثناء التشغيل.

ملخص ونقاط مهمة

حساس MAT / IAT يُعد جزءًا حيويًا من نظام التحكم بالمحرك، يؤثر على ضخ الوقود وتوقيت الشرارة. ظاهرة Heat Soak تُعد من أكبر المشكلات العملية التي قد تؤثر على دقة القراءة، وهناك حل باستخدام جداول تعديل. الفحص الدوري، التنظيف، والتأكد من جودة التوصيلات يُساعد في الحفاظ على أداء مستقر. عند الاستبدال يجب اختيار الحساس المتوافق مع مواصفات السيارة.