سنسور اکسیژن ان تی کی NTK اصل ژاپن سوکت مشکی زیمنس کد OZA632-SZ2

سنسور اکسیژن ان تی کی NTK اصل ژاپن سوکت مشکی زیمنس کد OZA632-SZ2

سنسور اکسیژن (یا حسگر لامبدا، که در آن لامبدا به نسبت هم ارزی هوا به سوخت اشاره دارد که معمولاً با λ نشان داده می شود) یا کاوشگر یا sond، یک دستگاه الکترونیکی است که نسبت اکسیژن (O2) را در گاز یا مایع مورد تجزیه و تحلیل اندازه گیری می کند. توسط Robert Bosch GmbH در اواخر دهه 1960 تحت نظارت دکتر گونتر باومن توسعه یافت. عنصر حسگر اصلی با یک سرامیک زیرکونیایی به شکل انگشتانه ساخته شده است که در دو طرف اگزوز و مرجع با لایه نازکی از پلاتین پوشیده شده است و به دو شکل گرم شده و گرم نشده عرضه می شود. سنسور به سبک مسطح در سال 1990 وارد بازار شد و به طور قابل توجهی جرم عنصر حسگر سرامیکی را کاهش داد و همچنین بخاری را در ساختار سرامیکی گنجاند. این منجر به سنسوری شد که زودتر شروع به کار کرد و سریعتر پاسخ داد. رایج ترین کاربرد اندازه گیری غلظت گاز اگزوز اکسیژن برای موتورهای احتراق داخلی در خودروها و سایر وسایل نقلیه به منظور محاسبه و در صورت نیاز، تنظیم دینامیکی نسبت هوا به سوخت است تا مبدل های کاتالیزوری بتوانند به طور بهینه کار کنند و همچنین تعیین کنند. آیا مبدل به درستی کار می کند یا خیر. یک سنسور اکسیژن معمولاً تا حدود 0.9 ولت تولید می کند که مخلوط سوخت غنی باشد و اکسیژن نسوخته کمی در اگزوز وجود داشته باشد. دانشمندان از حسگرهای اکسیژن برای اندازه گیری تنفس یا تولید اکسیژن استفاده می کنند و از رویکرد متفاوتی استفاده می کنند. سنسورهای اکسیژن در آنالایزرهای اکسیژن استفاده می‌شوند که کاربرد گسترده‌ای در کاربردهای پزشکی مانند مانیتورهای بیهوشی، ماسک‌ها و متمرکزکننده‌های اکسیژن پیدا می‌کنند. سنسورهای اکسیژن همچنین در سیستم های پیشگیری از آتش سوزی هوای هیپوکسیک برای نظارت مداوم بر غلظت اکسیژن در حجم های محافظت شده استفاده می شوند. روش های مختلفی برای اندازه گیری اکسیژن وجود دارد. اینها شامل فناوری هایی مانند زیرکونیا، الکتروشیمیایی (همچنین به عنوان گالوانیکی شناخته می شود)، مادون قرمز، اولتراسونیک، پارامغناطیس و اخیراً، روش های لیزری است.

سنسورهای اکسیژن خودرو، که به طور عامیانه به عنوان سنسورهای O2 (“ō two”) شناخته می شوند، تزریق سوخت الکترونیکی مدرن و کنترل انتشار را ممکن می کنند. آنها در زمان واقعی به تعیین اینکه آیا نسبت هوا به سوخت یک موتور احتراقی غنی است یا لاغر کمک می کنند. از آنجایی که سنسورهای اکسیژن در جریان اگزوز قرار دارند، هوا یا سوخت ورودی به موتور را مستقیماً اندازه گیری نمی کنند، اما زمانی که اطلاعات حسگرهای اکسیژن با اطلاعات منابع دیگر همراه می شود، می توان از آن برای تعیین غیرمستقیم نسبت هوا به سوخت استفاده کرد. . تزریق سوخت کنترل شده با بازخورد حلقه بسته، خروجی انژکتور سوخت را با توجه به داده های حسگر زمان واقعی به جای عملکرد با نقشه سوخت از پیش تعیین شده (حلقه باز) تغییر می دهد. این تکنیک کنترل آلایندگی علاوه بر فعال کردن تزریق سوخت الکترونیکی برای کارآمدی، می‌تواند میزان سوخت نسوخته و اکسیدهای نیتروژن وارد شده به جو را کاهش دهد. سوخت نسوخته آلودگی به شکل هیدروکربن های معلق در هوا است، در حالی که اکسیدهای نیتروژن (گازهای NOx) در نتیجه دمای محفظه احتراق بیش از 1300 کلوین است، به دلیل وجود هوای اضافی در مخلوط سوخت و در نتیجه باعث ایجاد دود و باران اسیدی می شود. ولوو اولین خودروسازی بود که این فناوری را در اواخر دهه 1970 به همراه کاتالیزور سه طرفه مورد استفاده در مبدل کاتالیزوری به کار گرفت. این سنسور در واقع غلظت اکسیژن را اندازه گیری نمی کند، بلکه تفاوت بین مقدار اکسیژن در گاز خروجی و مقدار اکسیژن موجود در هوا را اندازه گیری می کند. یک مخلوط غنی باعث نیاز به اکسیژن می شود. این تقاضا به دلیل انتقال یون های اکسیژن از طریق لایه حسگر باعث ایجاد ولتاژ می شود. مخلوط بدون چربی باعث ایجاد ولتاژ کم می شود زیرا اکسیژن اضافی وجود دارد.

موتورهای احتراقی مدرن با جرقه از حسگرهای اکسیژن و مبدل های کاتالیزوری برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای استفاده می کنند. اطلاعات مربوط به غلظت اکسیژن به کامپیوتر مدیریت موتور یا واحد کنترل موتور (ECU) ارسال می شود که مقدار سوخت تزریق شده به موتور را برای جبران هوای اضافی یا سوخت اضافی تنظیم می کند. ECU تلاش می کند تا با تفسیر اطلاعات به دست آمده از سنسور اکسیژن، به طور متوسط نسبت هوا به سوخت معینی را حفظ کند. هدف اولیه سازش بین قدرت، مصرف سوخت و آلایندگی است و در بیشتر موارد با نسبت هوا به سوخت نزدیک به استوکیومتری به دست می آید. برای موتورهای جرقه زنی (مانند موتورهایی که بنزین یا گاز خودرو یا گاز مایع (LPG) می سوزانند، بر خلاف گازوئیل)، سه نوع انتشار آلاینده های سیستم های مدرن عبارتند از: هیدروکربن ها (که در صورت نبود سوخت آزاد می شوند. به طور کامل سوخته شده است، مانند هنگام احتراق ناقص یا در حال اجرا، مونوکسید کربن (که نتیجه عملکرد کمی غنی است) و NOx (که وقتی مخلوط کم چرب است غالب می شود). خرابی این سنسورها، مثلاً از طریق پیری معمولی، استفاده از سوخت های سرب دار، یا سوخت آلوده به سیلیکون یا سیلیکات، می تواند منجر به آسیب مبدل کاتالیزوری خودرو و تعمیرات گران قیمت شود. دستکاری یا تغییر سیگنالی که سنسور اکسیژن به کامپیوتر موتور می فرستد می تواند برای کنترل انتشار گازهای گلخانه ای مضر باشد و حتی می تواند به خودرو آسیب برساند. هنگامی که موتور در شرایط کم بار قرار دارد (مانند هنگام شتاب گیری بسیار ملایم یا حفظ سرعت ثابت)، در “حالت حلقه بسته” کار می کند. این به یک حلقه بازخورد بین ECU و حسگر(های) اکسیژن اشاره دارد که در آن ECU مقدار سوخت را تنظیم می کند و انتظار دارد که در نتیجه تغییر در پاسخ سنسور اکسیژن مشاهده شود. این حلقه موتور را وادار می کند تا در حلقه های متوالی هم کمی باریک و هم کمی غنی عمل کند، زیرا سعی می کند یک نسبت استوکیومتری را به طور متوسط حفظ کند. اگر تغییرات باعث شود موتور نسبتاً باریک کار کند، افزایش جزئی در راندمان سوخت رخ می دهد که گاهی اوقات به قیمت افزایش انتشار NOx، دمای گازهای خروجی بسیار بالاتر، و گاهی اوقات افزایش جزئی در قدرت که می تواند به سرعت به آتش سوزی ناقص تبدیل شود، رخ می دهد. از دست دادن شدید نیرو، و همچنین آسیب احتمالی موتور و مبدل کاتالیزوری (به دلیل آتش‌سوزی ناقص)، در نسبت هوا به سوخت بسیار نازک. اگر اصلاحات باعث شود که موتور غنی کار کند، آنگاه یک افزایش جزئی در قدرت تا یک نقطه وجود خواهد داشت (پس از آن موتور از سوخت بیش از حد نسوخته شروع به غرق شدن می کند)، اما به قیمت کاهش راندمان سوخت و افزایش هیدروکربن های نسوخته است. در اگزوز، که باعث گرم شدن بیش از حد مبدل کاتالیزوری می شود. کارکرد طولانی مدت در مخلوط های غنی می تواند باعث خرابی فاجعه بار مبدل کاتالیزوری شود (به واکنش معکوس مراجعه کنید). ECU همچنین زمان‌بندی موتور جرقه را همراه با عرض پالس انژکتور سوخت کنترل می‌کند، بنابراین تغییراتی که باعث می‌شود موتور خیلی باریک یا بسیار غنی کار کند، ممکن است منجر به مصرف ناکارآمد سوخت در زمانی که سوخت خیلی زود یا خیلی دیر در چرخه احتراق مشتعل شود، شود.

هنگامی که یک موتور احتراق داخلی تحت بار زیاد است (مثلاً دریچه گاز کاملاً باز)، خروجی سنسور اکسیژن نادیده گرفته می‌شود و ECU به طور خودکار مخلوط را غنی می‌کند تا از موتور محافظت کند، زیرا احتراق ناقص تحت بار احتمال آسیب بسیار بیشتری دارد. به این موتور در حالت “حلقه باز” می گویند. هر گونه تغییر در خروجی سنسور در این حالت نادیده گرفته می شود. در بسیاری از خودروها (به استثنای برخی از مدل‌های توربوشارژ)، ورودی‌های جریان سنج هوا نیز نادیده گرفته می‌شوند، زیرا در غیر این صورت ممکن است عملکرد موتور را به دلیل غنی بودن یا خیلی لاغر بودن مخلوط کاهش دهند و خطر آسیب به موتور را افزایش دهند. انفجار اگر مخلوط خیلی لاغر باشد.