حساس الجسيمات (PM/PN Sensor)

جدول المحتويات

حساس الجسيمات (PM/PN Sensor)

Particulate Matter (PM) Sensor / Particle Number (PN) Sensor

مكانه (Location)

يوجد في نظام عادم السيارة، عادةً بعد مرشح أو مصفاة الجسيمات (DPF - Diesel Particulate Filter) في سيارات الديزل، أو بعد محول الحفاز في بعض سيارات البنزين المباشر (GDI) الحديثة جدًا.

وظيفته (Function)

يقوم حساس الجسيمات (PM/PN) بمراقبة كفاءة عمل مرشح الجسيمات (DPF). لا يقوم بقياس كتلة الجسيمات فحسب، بل في بعض الأنواع المتطورة (PN Sensor) يقوم بعدّ عدد الجسيمات الدقيقة جدًا (أصغر من 100 نانومتر) التي تنجو من المرشح وتنبعث إلى الهواء الطلق. يرسل هذه البيانات إلى وحدة التحكم في المحرك (ECM) أو وحدة التحكم في المرشح (DPF Control Unit).

طريقة العمل (مبدأ القياس)

يعمل الحساس على مبدأين رئيسيين حسب نوعه:

1. قياس التوصيلية الكهربائية (لحساسات PM):
   • يحتوي الحساس على زوج من الأقطاب الكهربائية يفصل بينها عازل.
   • عند مرور جسيمات السخام (Soot) عبر الحساس، تلتصق هذه الجسيمات بالسطح العازل وتخلق "جسرًا" بين القطبين.
   • يقيس الحساس التوصيلية الكهربائية بين القطبين، والتي تتناسب طرديًا مع كمية الجسيمات المتراكمة.
   • بعد إجراء القياس، تقوم دائرة تدفئة مدمجة (Heater) بحرق هذه الجسيمات وتنظيف الأقطاب استعدادًا لدورة قياس جديدة.
2. عد الجسيمات (لحساسات PN المتطورة):
   • تعتمد على تقنية أكثر تعقيدًا، حيث يتم خلط غازات العادم بهواء نظيف ثم تمريرها في قناة ضيقة.
   • تقوم ديودات ليزرية بإطلاق أشعة على الجسيمات المارة.
   • يكشف كاشف ضوئي (Photo Detector) وميض الضوء المنعكس عن كل جسيمة على حدة، مما يسمح بعدها وحساب عددها بدقة عالية.

تقوم وحدة التحكم بتحليل هذه البيانات للتحقق من أن مرشح DPF يعمل ضمن الكفاءة المطلوبة.

قيم الإشارة

• إشارة منخفضة / تيار منخفض: تشير إلى انخفاض مستوى الجسيمات العابرة، مما يعني أن الـ DF يعمل بكفاءة عالية.
• إشارة عالية / تيار عالي: تشير إلى ارتفاع مستوى الجسيمات أو عددها، مما يعني وجود خلل في كفاءة حرق أو احتجاز الجسيمات داخل الـ DPF (مثل DPF مسدود، متشقق، أو مفقود).

الدائرة الكهربية (Electrical circuit)

• الطرف الأول: تغذية رئيسية (عادة 12 فولت).
• الطرف الثاني: تأريض (Ground).
• الطرف الثالث: إشارة الخرج من الحساس إلى وحدة التحكم (إشارة PWM أو تيار متغير).
• الطرف الرابع (شائع): تغذية خاصة بدائرة التدفئة المدمجة (Heater Power) لحرق السخام وتنظيف الحساس.

Info!
ملاحظة: يعمل هذا الحساس بشكل دوري وليس مستمرًا. تقوم وحدة التحكم بتشغيله لفترات قصيرة ومحددة لأخذ عينة من العادم، ثم تسمح له بعملية التنظيف الذاتي.

خاصية ووصف الحساس

هذا الحساس هو عنصر مراقبة ورقابة مباشر على أحد أخطر ملوثات محركات الديزل والبنزين المباشر، وهي الجسيمات الدقيقة (السخام). وهو ضروري للامتثال لأشد معايير الانبعاثات (مثل Euro 6d وما بعده).

Info! يختلف هذا الحساس عن حساس الضغط التفاضلي (Delta P Sensor) الخاص بـ DPF. حساس الضغط يقيس مقاومة المرشح للتدفق (يدل على درجة انسداده)، بينما حساس PM/PN يقيس نوعية وكمية الانبعاثات الخارجة منه مباشرة.

وظيفة حساس الجسيمات بالتفصيل

وظيفته الأساسية هي التأكد من أن نظام معالجة العادم (وخاصة DPF) يعمل كما صُمم، وحماية البيئة من انبعاث الجسيمات الضارة.

دورة المراقبة الطبيعية

1. تقوم وحدة التحكم بتشغيل الحساس لفترة وجيزة لأخذ عينة من غازات العادم بعد مرورها من الـ DPF.
2. يرسل الحساس قراءته (تيار منخفض = جسيمات قليلة).
3. تقوم الوحدة بتفسير هذه القراءة على أن الـ DPF يعمل بكفاءة.
4. تُغلق الوحدة الحساس وتفعل دائرة التدفئة لحرق أي جسيمات عالقة به.
5. تكرر هذه العملية بشكل دوري (مثلًا كل عدة مئات من الكيلومترات).

حالة فشل مرشح DPF

إذا اكتشف الحساس وجود كمية عالية من الجسيمات بشكل مستمر (إشارة عالية)، فإنه يرسل إنذارًا إلى وحدة التحكم. تقوم وحدة التحكم بعدة إجراءات:

• تشغيل لمبة فحص المحرك (CHECK ENGINE) أو لمبة تحذير DPF الخاصة.
• محاولة بدء عملية "إعادة التوليد" القسرية (Forced Regeneration) لحرق السخام المتراكم داخل الـ DPF.
• إذا استمر العطل، يتم تقييد أداء المحرك (Limp Mode) لتقليل الانبعاثات الضارة.
• في السيارات المتقدمة، يمكن أن يعمل الحساس كجزء من نظام "الرقابة على الانبعاثات في الظروف الواقعية" (On-Board Monitoring - OBM)، حيث قد يمنع إعادة تشغيل المحرك إذا تأكد تلف الـ DPF بشكل دائم.

أعراض عطل حساس الجسيمات (PM/PN)

• ظهور لمبة CHECK ENGINE أو لمبة تحذير DPF.
• تخزين أكواد أعطال شائعة مثل: P24XX series (e.g., P2463, P246B, P246C, P246D).
• عدم قدرة نظام إعادة التوليد (Regeneration) على الاكتمال، أو فشلها المتكرر.
• استهلاك زائد للوقود (ناتج عن عمليات إعادة توليد فاشلة أو متكررة بشكل غير طبيعي).
• وصول المحرك إلى وضعية التقييد (Limp Mode) دون سبب واضح لقيادة السائق.
• دخان أسود كثيف من العادم (دليل على انبعاث جسيمات بسبب DPF تالف أو غير فعال).

Warning! لا يتم استبدال الحساس إلا بعد التأكد من أن مرشح DPF سليم ويعمل بكفاءة. استبدال حساس يعطي قراءة عالية (صحيحة) لـ DPF تالف لن يحل المشكلة وسيعود الكود مرة أخرى.

نصائح مهمة للصيانة والفحص

• التأكد من إكمال عمليات إعادة التوليد (Regeneration) بشكل طبيعي وعدم مقاطعة القيادة أثناءها.
• استخدام زيت محرك من النوع الموصى به من قبل المصنع (Low-SAPS) لمنع انسداد DPF برماد الزيت.
• فحص عدم وجود تسريب في نظام العادم قبل الحساس، حيث أن دخول الهواء سيخفف العادم ويؤدي إلى قراءات غير دقيقة.
• فحص التوصيلات الكهربائية ودائرة التدفئة (Heater) داخل الحساس، ففشلها يمنع التنظيف الذاتي ويعطل دورة القياس.
• القيادة لمسافات طويلة بانتظام على الطرق السريعة تسمح لـ DPF بالتنظيف الذاتي بشكل طبيعي، مما يقلل العبء على الحساس.

الخلاصة

• حساس PM/PN هو "الشرطي" الذي يراقب تلوث الجسيمات على مخرج العادم.
• يعمل بقياس التوصيلية الكهربائية للجسيمات المتراكمة أو بعدها بالليزر.
• إشارة عالية = DPF غير فعال أو تالف.
• عطله أو قراءاته الخاطئة يمكن أن تعطل عملية التنظيف الذاتي للمحرك وتؤدي إلى وضعية التقييد.

مواضيع ذات صله 

شكراً لقراءتك لمقال "حساس الجسيمات (PM/PN Sensor)" ضمن قسم "الحساسات والمشغلاتأنظمة الحد من التلوث" 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