جدول المحتويات
حساس الأكسجين (O2 Sensor)
Oxygen Sensor - Upstream & Downstream
مكانه (Location)
- الحساس الأول (Upstream Sensor): يوجد قبل محول الحفاز (الكاتاليزور) مباشرة، مثبت في مجمع العادم (Exhaust Manifold) أو في أنبوب العادم القريب من المحرك.
- الحساس الثاني (Downstream Sensor): يوجد بعد محول الحفاز، مثبت في أنبوب العادم بعد الكاتاليزور.
وظيفته (Function)
يقوم حساس الأكسجين بقياس نسبة الأكسجين في غازات العادم. يستخدم هذه المعلومات لتحديد إذا كان خليط الوقود والهواء غني (Rich) أو فقير (Lean) بالنسبة للنسبة المثالية (14.7:1).
تطور حساس الأكسجين عبر الزمن
1- الحساس ذو السلك الواحد (Single Wire Sensor)
• الفترة: الثمانينات وأوائل التسعينات
• التركيب: سلك واحد فقط (إشارة الخرج)
• المبدأ: يعتمد على تأريض الحساس من خلال جسمه المعدني إلى نظام العادم
• العيوب: بطء في الوصول لدرجة الحرارة التشغيلية، عدم دقة في القياس بسبب عدم وجود تأريض منفصل
2- الحساس ذو السلكين (Two Wire Sensor)
• التحسين: إضافة سلك ثاني للتأريض المخصص
• الميزة: تحسن دقة القراءة بسبب فصل دائرة الإشارة عن تأريض الجسم
• الاستخدام: ظهر في أواخر التسعينات
3- الحساس ذو الثلاثة أسلاك (Three Wire Sensor)
• الابتكار: إضافة دائرة تدفئة داخلية (Heater)
• الأسلاك: إشارة + تأريض الإشارة + تغذية السخان
• الفائدة: وصول أسرع لدرجة الحرارة التشغيلية (300°C)
• الميزة: عمل الحساس منذ بدء تشغيل المحرك البارد
4- الحساس ذو الأربعة أسلاك (Four Wire Sensor)
• التطوير: إضافة تأريض منفصل للسخان
• الأسلاك: إشارة + تأريض الإشارة + تغذية السخان + تأريض السخان
• التحسين: فصل كامل بين دوائر الإشارة والتدفئة
• الفائدة: دقة أعلى وعمر أطول للحساس
5- الحساس ذو الخمسة أسلاك (Five Wire Sensor - Wideband)
• الثورة: حساس النطاق العريض (Wideband Air-Fuel Ratio Sensor)
• الأسلاك: إشارة مرجعية + إشارة المضخة + تأريض + تغذية السخان + تأريض السخان
• المبدأ: يقيس نسبة الهواء إلى الوقود بدقة على نطاق واسع (من 10:1 إلى 20:1)
• الميزة: إشارة جهد ثابتة تتناسب خطياً مع نسبة الخليط
• الاستخدام: السيارات الحديثة ذات أنظمة الانبعاثات المتطورة
طريقة العمل
يعمل الحساس على مبدأ الخلية الجلفانية (Galvanic Cell):
- يحتوي على عنصر من الزركونيا (Zirconia) مغطى بطبقة من البلاتين من كلا الجانبين
- جانب واحد من الحساس يتعرض لغازات العادم، والجانب الآخر يتعرض للهواء الجوي (كمرجع)
- عندما ترتفع درجة حرارة الحساس ( above 300°C)، يصبح عنصر الزركونيا موصلًا لأيونات الأكسجين
- يولد الحساس جهدًا كهربائيًا (Voltage) بسبب الفرق في تركيز الأكسجين بين جانبي الحساس
- كلما زاد الفرق في تركيز الأكسجين، زاد الجهد الناتج
قيم الفولتية
- جهد عالي (0.8V - 1.0V): indicates a rich mixture (low oxygen in exhaust)
- جهد منخفض (0.1V - 0.3V): indicates a lean mixture (high oxygen in exhaust)
- جهد متذبذب (0.1V - 0.9V): indicates normal operation as the ECU constantly adjusts the mixture
الدائرة الكهربية (Electrical circuit)
- الطرف الأول: إشارة الخرج (Signal) - إلى الـ ECU
- الطرف الثاني: تأريض الإشارة (Signal Ground)
- الطرف الثالث: تغذية السخان (Heater Power) - 12V من Relay
- الطرف الرابع: تأريض السخان (Heater Ground)
الفرق بين الحساس الأول والثاني
| النقطة | الحساس الأول (Upstream) | الحساس الثاني (Downstream) |
|---|---|---|
| الموقع | قبل الكاتاليزور | بعد الكاتاليزور |
| الوظيفة الرئيسية | ضبط خليط الوقود والهواء | مراقبة كفاءة الكاتاليزور |
| نوع الإشارة | متغيرة سريعة (0.1V - 0.9V) | ثابتة نسبيًا (∼0.45V) |
| معدل التذبذب | سريع (2-5 مرات/ثانية) | بطيء أو ثابت |
وظيفة الحساس الأول (Upstream Sensor)
• يقوم بمراقبة نسبة الأكسجين في غازات العادم قبل معالجتها في الكاتاليزور
• يرسل إشارة متغيرة باستمرار إلى الـ ECU
• يستخدم الـ ECU هذه الإشارة لضبط حقن الوقود للحفاظ على النسبة المثالية (14.7:1)
• يعمل في حلقة مغلقة (Closed Loop) بعد وصول المحرك لدرجة حرارة التشغيل
وظيفة الحساس الثاني (Downstream Sensor)
• يقوم بمراقبة نسبة الأكسجين بعد معالجة الغازات في الكاتاليزور
• يقارن الـ ECU بين إشارة الحساس الأول والثاني
• إذا كانت إشارة الحساس الثاني مشابهة لإشارة الحساس الأول، فهذا indicates أن الكاتاليزور لا يعمل بكفاءة
• يستخدم principalmente لمراقبة أداء نظام التحكم في الانبعاثات
أعراض عطل حساس الأكسجين
- ظهور لمبة فحص المحرك (Check Engine Light)
- زيادة استهلاك الوقود
- ضعف أداء المحرك وتشغيل غير منتظم
- رائحة وقود قوية من العادم
- فشل في فحص الانبعاثات
- أكواد أعطال تبدأ بـ P0130 إلى P0167
نصائح الصيانة
- استبدال الحساس كل 100,000-150,000 كم
- استخدام أدوات خاصة لفك الحساس لتجنب التلف
- فحص التوصيلات والأسلاك الكهربائية
- عدم استخدام منتجات تنظيف قد تضر بالحساس
الخلاصة
- الحساس الأول: مسؤول عن ضبط خليط الوقود
- الحساس الثاني: مسؤول عن مراقبة كفاءة الكاتاليزور
- الإشارة المتغيرة indicate عمل طبيعي
- الصيانة الدورية ضرورية لأداء optimum
مواضيع ذات صلة
ما هو حساس الأكسجين O2 في السيارة؟
حساس الأكسجين O2 يقيس نسبة الأوكسجين في غازات العادم ويرسل إشارات إلى وحدة التحكم ECU لضبط نسبة خليط الهواء والوقود لتحقيق احتراق مثالي وتقليل الانبعاثات.
ما الفرق بين الحساس الأول (Upstream) والحساس الثاني (Downstream)؟
الحساس الأول موجود قبل المحول الحفاز (Catalytic Converter) ويقيس غازات العادم للتحكم بالوقود، أما الحساس الثاني فيقيس بعد المحول الحفاز لمراقبة فعالية تنظيف الانبعاثات.
ما أهمية حساس O2 الأول؟
يضمن خلط الهواء والوقود بشكل صحيح لتحسين الأداء، تقليل استهلاك الوقود، ومنع احتراق زائد أو ناقص في المحرك.
ما أهمية حساس O2 الثاني؟
يقيس كفاءة المحول الحفاز في تقليل الانبعاثات الضارة، ويساعد وحدة التحكم ECU في اكتشاف أعطال المحول الحفاز أو تسرب الوقود.
ما أعراض تلف حساس O2؟
تشمل: زيادة استهلاك الوقود، اهتزاز المحرك، تقطع أثناء التشغيل، صعوبة في بدء التشغيل، وظهور لمبة فحص المحرك Check Engine.
كيف يمكن فحص حساس O2؟
باستخدام جهاز OBD2 لقراءة إشارات الحساس، أو قياس الجهد الكهربائي على أطراف الحساس ومقارنته بالقيم المعيارية حسب درجة حرارة المحرك.
هل يمكن تنظيف حساس O2؟
يمكن تنظيف الحساس برفق من الكربون أو الرواسب باستخدام منظف مخصص، لكن الحساسات القديمة أو التالفة تحتاج للاستبدال لتجنب قراءات خاطئة.
هل أعطال الحساس تؤثر على المحول الحفاز؟
نعم، إذا كانت قراءة الحساس الأول خاطئة، قد يحدث خليط وقود غير مناسب، مما يؤدي إلى تلف المحول الحفاز على المدى الطويل.
هل الحساسات تختلف حسب نوع المحرك؟
نعم، يجب اختيار الحساس المناسب حسب نوع المحرك وعدد الأسطوانات ونوع نظام الحقن لضمان دقة القياس وأداء المحرك.
كيف يمكن الوقاية من أعطال حساس O2؟
باستخدام وقود نظيف وعالي الجودة، صيانة المحرك بانتظام، فحص نظام العادم، واستبدال الحساس في الوقت المناسب وفق توصيات الشركة المصنعة.
المصادر:
شكراً لقراءتك لمقال "بحث مفصل عن حساس الاكسجين O2 الأول و الثاني" ضمن قسم "الحساسات والمشغلات" على مدونة تقنيات السيارات الحديثة. إذا أعجبتك المعلومات، لا تتردد في مشاركتها أو ترك تعليقك أدناه. دعمك يساعدنا على تقديم المزيد من المقالات والفيديوهات المفيدة عن عالم السيارات.
فريق تقنيات السيارات الحديثة
