سنسور صدای خودرو و انواع آن

سنسور خودرو چیست؟

بهتر است ابتدا بررسی کنیم که اصولا سنسور به چه وسیله‌ای گفته می‌شود. سنسور (Sensor) یا حسگر وسیله‌ای است که به محرک‌های فیزیکی واکنش نشان داده و تحریکات آن‌ها را به عنوان ورودی دریافت می‌کند، به سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل و به عنوان خروجی ارائه می‌دهد. سنسورها می‌توانند مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی یا نوری باشند. همچنین که هر سنسور به یک محرک فیزیکی خاص واکنش نشان می‌دهد و برای اندازه‌گیری متغییری مشخص به کار می‌رود. سنسورها در تمامی خودروها ، چه کاربراتوری و چه انژکتوری به کار می‌روند. اما منبع دریافت اطلاعات آن‌ها متفاوت است. در خودروهای کاربراتوری اطلاعات سنسورها مستقیما به راننده گزارش می‌شود و در خودروهای انژکتوری این اطلاعات به ECU منتقل شده و پس از پردازش به راننده ارائه می‌شوند. گاهی نیز سنسورها مستقیما به برخی عملگرها متصل هستند و با توجه به شرایط دستورات لازم را برای آن عملگرها صادر می‌کنند. البته تنوع سنسورها در خودروها انژکتوری بسیار بیشتر از خودروهای کاربراتوری است. سنسورها با بررسی شرایط محرک‌های فیزیکی مشخصی که با آن‌ها در ارتباط هستند، گزارش خرابی، نقص یا هرگونه مشکلی را صادر کرده و اعلام نیاز برای رفع آن می‌نمایند. بنابراین هرگونه ضعف در گزارش‌گیری سنسورها و انتقال گزارشات دریافتی‌شان، می‌تواند عواقب بدی برای قطعات فنی خودرو به همراه داشته باشد. خودروها انواع مختلف سنسور دارند که هر روز به تنوع آن‌ها نیز افزوده می‌شود. تعدد سنسورهای خودرو از مزایای آن محسوب می‌شود و خودروسازان همواره تلاش کرده‌اند تا با طراحی و بکارگیری حسگرهای متعدد برای بررسی و گزارش شرایط قسمت‌های مختلف خودروها، رفاه، آسایش و امنیت بیشتری را برای راننده و سرنشین‌های محصولات‌شان تامین کنند.

مهم‌ترین انواع سنسورهای خودرو

خودروها از گذشته تا امروز همواره دارای سنسور بوده‌اند. اما خودروهای مدرن امروزی سنسورهای پیشرفته‌ای علاوه بر سنسورهای قدیمی دارند که کم‌کم اهمیت و لزوم وجود خود را در یک خودرو ثابت می‌کنند. در این بین مهم‌ترین و قدیمی‌ترین سنسورهایی که در خودروها به کار می‌روند عبارتند از:

• سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP
• سنسور دور موتور یا RPM
• سنسور دریچه گاز یا TPS
• سنسور دمای آب یا خنک کننده موتور یا CTS
• سنسور دمای هوای ورودی یا ATS
• سنسور اکسیژن
• سنسور ضربه Knock Sensor
• سنسور سرعت VSS
• سنسور جریان هوا یا MAF 
• سنسور موقعیت میل سوپاپ
• سنسور سطح بنزین
• سنسور فشار روغن

بسیاری از این موارد سال‌هاست در خودروها دیده می‌شوند. برای مثال سنسور دمای آب یا سنسور دور موتور از مواردی هستند که حتی در خودروهای کاربراتوری نیز به کار می‌رفتند، اما  اکنون سنسورهای جدید‌تری نیز به خودرو اضافه شده‌اند. مانند سنسور سنجش باد لاستیک‌ها

۱. سنسور فشار هوای داخل منیفولد (MAP)

سنسور MAP مخفف(Absolute Pressure Sensor (Manifold که یکی از کلیدی‌ترین قطعات موتورهای انژکتوری است در منیفولد هوای ورودی نصب می‌شود و فشار هوای ورودی به داخل موتور را محاسبه کرده، اطلاعات به دست آمده را به ECU می‌فرستد. بعضی از خودروها علاوه بر سنسور MAP، سنسور دمای هوای مانی‌فولد هم دارند که دمای هوای ورودی به موتور را می‌سنجد. گاهی این دو سنسور جدا از هم تعبیه شده و گاهی هردو در یک قطعه به کار می‌روند. تقریبا مشخص است که وظیفه این قطعه بررسی فشار منیفولد ورودی هوا و گزارش شرایط آن به ECU است. به این معنی که وقتی پدال گاز را فشار داده یا رها می‌کنیم این فشار تغییر می‌کند و همکاری MAP و ECU بهترین شرایط کار را با وجود این تغییرات برای موتور فراهم می‌کند. به این ترتیب که تزریق سوخت درون سیلندرها براساس این تغییر فشارها تنظیم می‌شود. بنابراین در صورت خرابی این سنسور، ECU مقدار هوای ورودی را به درستی تشخیص نداده و درصد مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق به درستی تنظیم نخواهد شد. نتیجه اینکه:

– سخت روشن شدن موتور

– خروج دود سیاه از اگزوز هنگام گاز دادن

– سخت گاز خوردن موتور

– ریپ زدن خودرو

– کاهش بازدهی

را شاهد خواهیم بود. منیفولد ورودی هوای موتور و سنسورهای آن همواره در معرض جریان هوای چرب قرار دارند و به همین این دلیل خیلی زود چرب می‌شوند. این چربی به مرور روی سنسورها و قطعات داخلی آن‌ها رسوب کرده و مانع عمل‌کرد دقیق آنها می‌شود. به همین دلیل سرویس شدن دوره‌ای آن توصیه می‌شود.

۲. سنسور دمای هوای ورودی (IAT)

این سنسور، در خودروهای فاقد MAP به کار می‌رود و در خودروهای دارای MAP دو سنسور کنار هم تعبیه می‌شوند. IAT نوعی ترمیستور است که دمای هوای ورودی به موتور را ندازه‌گیری می‌کند و اطلاع می دهد. IAT که روی منیفولد هوای ورودی یا درچه‌ی گاز با کاهش مقاومت الکتریکی خود در اثر سرمای هوا موجب می‌شود تا ECU توسط پیش گرمکن که در مسیر ورودی هوای بعضی خودروها تعبیه می‌شود، هوا را کمی گرمتر کند. نتیجه‌ی این فرآیند روشن‌ شدن راحت‌تر موتور در سرما است. این سنسور که از حساسیت کمتری برخوردار است ممکن است در اثر کربن‌گرفتگی یا روغنی شدن منیفولد هوا دچار آلودگی شده و در نتیجه کار خود را به خوبی انجام ندهد. در این صورت خودرو در هوای سرد به خوبی روشن نمی‌شود. خرابی این سنسور را با دیاگ تشخیص می‌دهند.

۳. سنسور دور موتور RPM

این سنسور از اصلی‌ترین حسگرهای خودروهای انژکتوری است که در صورت خرابی آن موتور با وجود استارت خوردن روشن نمی‌شود حتی گاهی موتور روشن بر اثر خرابی RMP خاموش می‌شود. سنسور دور موتور که سنسور دور میل‌لنگ نیز نامیده می‌شود از نوع القائی است و از یک آهنربای دائمی و یک سیم پیچ تشکیل می‌شود. این سنسور که روی پوسته کلاج نصب می‌شود مقابل فلایویل با فاصله‌ی حدود ۱ تا ۲ میلی‌متر از آن قرار دارد. چرخش دنده‌های فلایویل که زیر این سنسور قرار دارند با چرخش خود در آن تولید سیگنال می‌کنند. این سیگنال که به ECU ارسال می شود سرعت دوران میل لنگ و موقعیت پیستون‌ها را به مرکز پردازش گزارش می‌دهد. ECU بر اساس این گزارش ترتیب پاشش سوخت و جرقه زنی‌ شمع ها را برروی سیلندر‌هایی که پیستون آن‌ها در نقطه مرگ قرار دارند تنظیم می‌کند. بنابراین توسط گزارش این سنسور زمان جرقه‌زنی براساس موقعیت میل‌لنگ مشخص می‌شود. گاهی به دلیل رسوب روغن و گریس اطراف موتور روی این سنسور، دچار مشکل در ارسال سیگنال به ECU می‌شود که با تمیز کردن  آن موتور روشن می‌شود. در خودروهای کاربراتوری از قطعه ‌ای که شامل دو عدد سیم بود به جای این سنسور استفاده می‌شد. یکی از این سیم‌ها با IGN سوئیچ و سیم دیگر با پایه منفی کویل در ارتباط بود.

۴. سنسور اکسیژن

این سنسور که ابتدای مسیر اگزوز قرار می‌گیرد در موتورهای جدید نقش مهمی ایفا می‌کند. سنسور اکسیژن،میزان اکسیژن موجود در گاز‌های خروجی از موتور را اندازه گیری کرده و به ECU منتقل می‌کند. عملکرد سنسور اکسیژن باعث کاهش مصرف سوخت، افزایش راندمان موتور، و کاهش آلاینده‌های خودرو می‌شود. اهمیت این سنسور تا به آنجاست که در موتورهای جدیداز ۲ سنسور اکسیژن استفاده می‌شود. سنسورهای اکسیژن در دو نوع تک سیم و یا یک سوکت چهار سیم تولید می‌شوند مدل تک سیم فاقد که گرمکن است در خودروهای قدیمی‌تر به کار می‌رود. مدل سوکت دار نیز در خودرو‌های جدید مجهز به گرمکن به دلیل دقت بالاتراستفاده می‌شود. مدل‌های سوکت‌دار خود در دو نوع پایه کوتاه و پایه بلند موجود هستند که در نوع و ارتفاع سوکت متفاوتند. سنسور اکسیژن روی اگزوز قرار می‌گیرد. اگر یک سنسور اکسیژن در خودرویی موجود باشد قبل از کاتالیست نصب می‌شود و اگر دو سنسور به کار رود قبل و بعد از کالیست قرار می‌گیرند. نوک این سنسور یا سنسورها درون اگزوز است و میزان اکسیژن موجود در دود خروجی از اگزوز را اندازه می‌گیرد و گزارش آن را به ECU می‌دهد تا میزان سوخت تزریقی درون سیلندر را تنظیم کند. به این صورت که کم بودن میزان اکسیژن در اگزوز به معنی زیاد بودن میزان سوخت است و زیاد بودن آن به معنی کم بودن میزان سوخت. تغییرات ناشی از خرابی سنسور اکسیژن در عملکرد موتور خودرو کاملا محسوس است. علائم آن نیز شامل موارد زیر می‌شود:

– روشن شدن چراغ چک.

– با روشن کردن خودرو، به خصوص موقع سرد بودن موتور بوی خام سوزی از اگزوز احساس می‌شود.

– خوب گاز نخوردن موتور و به اصطلاح کپ زدن آن

– بالا رفتن مصرف سوخت.

ساختار سنسورهای اکسیژن نیز فرمی ثابت دارد که شامل اجزای زیر می‌شود:

– از بدنه سرامیکی یا چینی

سنسور اکسیژن برای تشخیص دقیق گازهای موجود در اگزوز دارای مواد رادیو اکتیو بوده است بنابراین هنگام تعمیر و تعویض آن باید از تماس نوک سنسور با بدن جلوگیری کرد. البته این اثر به مرور زمان و بعد از گذشت حدود یک سال از بین رفته و یا کاهش می‌یابد. نکته‌ی دیگر اینکه خودروهای دارای سنسور اکسیژن نیاز به تنظیم موتور ندارند. همچنین سنسور اکسیژن عموما در زمستان می‌سوزد. ریختن آب در سرما روی سنسور موجب شکستن سرامیک آن شده و منجر به اتصال برق سنسور می‌شود.

– الکترودهای پلاتینیومی

– غلاف که از دی اکسید زیرکونیم است.

– المنت گرم شونده

سنسور اکسیژن برای تشخیص دقیق گازهای موجود در اگزوز دارای مواد رادیو اکتیو بوده است بنابراین هنگام تعمیر و تعویض آن باید از تماس نوک سنسور با بدن جلوگیری کرد. البته این اثر به مرور زمان و بعد از گذشت حدود یک سال از بین رفته و یا کاهش می‌یابد. نکته‌ی دیگر اینکه خودروهای دارای سنسور اکسیژن نیاز به تنظیم موتور ندارند. همچنین سنسور اکسیژن عموما در زمستان می‌سوزد. ریختن آب در سرما روی سنسور موجب شکستن سرامیک آن شده و منجر به اتصال برق سنسور می‌شود.

۵. سنسور دمای مایع خنک کننده موتور

این سنسور که گاهی با نام سنسور دمای آب شناخته می‌شود دمای مایع خنک کننده‌ی موتور را به ECU گزارش می‌دهد. داخل این سنسور که با سیستم مقاومت متغیر با ضریب حرارتی منفی عمل می‌کند دو سنسور مقاومتی قرار دارد. یکی برای ارسال سیگنال به ECU با آن در ارتباط است و دیگری به پشت آمپر آب متصل می‌شود. ECU بر حسب اطلاعات سنسور آب، غلظت مخلوط سوخت را برای بیشترین بازدهی موتور تنظیم می کند. به این صورت که در هوای سرد، غلظت سوخت را افزایش می‌دهد تا موتور راحت‌تر روشن شود، و در دمای بالا، به منظور کاهش آلایندگی موتور و بازده بیشتر آن سوخت را رقیق‌تر می‌کند. این سنسور معمولا روی محفظه‌ی ترموستات قرار می‌گیرد و گاهی نیز قابلیت فعال کردن فن سیستم خنک کننده را دارد. خرابی سنسور دمای آب دو حالت دارد:

– زمانی که سنسور، دمای آب را بالاتر از آنچه هست اعلام می‌کند و باعث می‌شود ECU سوخت را رقیق‌تر از نیاز موتور کند. در نتیجه موتور روشن نمی شود و یا پس از استارت‌های زیاد روشن می‌شود. در صورت روشن شدن هم توان موتور پایین است و به سختی گاز می‌خورد.

– زمانی که سنسور، دمای آب را پایین‌تر از آنچه هست اعلام می‌کند و باعث می‌شود ECU غلظت سوخت را بالاتر ببرد. در نتیجه باز ممکن است موتور روشن نشود یا پس از استارت‌های متعدد روشن شود. در صورت روشن شدن نیز علاوه بر قدرت پایین موتور دود سیاه زیاد و غلیظی از اگزوز خارج می شود. این حالت خرابی سنسور دمای آب مصرف سوخت را به شدت افزایش می‌دهد.

سنسور دمای آب در بعضی خودروها می‌تواند سیستم فن و آمپر آب روی پنل را فعال کند.

۶. سنسور سرعت خودرو

این سنسور سرعت حرکت خودرو را به ECU و آمپر سرعت گزارش می‌دهد. این سنسور علاوه بر مشخص کردن سرعت خودرو، دور آرام موتور را هنگام حرکت خودرو تثبیت می‌کند، شتاب خودرو را بهینه می‌سازد، و نوسانات موتور را کاهش می‌دهد. سنسور سرعت در بخشی از گیربکس تعبیه شده و خرابی آن باعث عدم نمایش کارکرد و میزان سرعت خودرو در پشت آمپر می‌شود. سنسور سرعت، اطلاعات خود را در ارتباط با پیتون در گیر با دنده به دست می‌آورد.

۷. سنسور دریچه‌ گاز

این سنسور که شرایط دریچه‌ی گاز را به ECU گزارش می‌دهد در واقع مکمل سنسور MAP است. لازم به ذکر است که سنسور دریچه‌ی گاز تنها در موتورهایی استفاده می‌شود که دارای دریچه گاز مکانیکی هستند یعنی دریچه در آن‌ها با سیم گاز باز و بسته می‌شود. در واقع سنسور دریچه‌ی گاز علاوه بر گزارش حالت‌های مختلف این درچه اعم از بسته، نیمه باز و باز بودن کامل آن به ECU، وضعیت‌های دیگری مانند افزایش شتاب و قطع پاشش سوخت را نیز گزارش می‌کند. این سنسور روی دریچه گاز نصب می‌شود و از یک سمت درون دریچه گاز و از سمت دیگر به سیم گاز وصل است. ECU به کمک گزارش‌های این سنسور و البته سایر سنسورها که شامل دمای آب و فشار هوای ورودی می‌شود بهترین ترکیب سوخت و هوا را برای بیشترین بازده موتور محاسبه می‌کندو در اختیار موتور قرار می‌دهد. در صورت خرابی آن، دور موتور حتی با گاز دادن به سختی بالا می‌رود و خودرو در هنگام حرکت به اصطلاح ریپ می زند. همچنین بازده موتور کاهش یافته و گاهی، خود به خود گاز خورده و دور آن بالا و پایین می‌شود

۸. سنسور ضربه

این سنسور در واقع همان سنسور ناک معروف است. ناک نوعی سنسور است که ضربه را به برق تبدیل می‌کند. سنسور ناک که درون دو قاب مرتعش چدنی قرار دارد روی بلوک سیلندر وصل می‌شود. وظیفه آن بررسی عملکرد سیستم جرقه‌زنی و انفجار در اتاقک احتراق و گزارش ضربات ناشی از احتراق زودرس که ایجاد کوبش می کند به ECU است. در صورتیکه در موتور، ضربات غیر عادی وجود داشته باشد، ناک موضوع را به ECU انتقال داده و چراغ چک روشن می‌شود تا راننده از بد کار کردن موتور مطلع گردد. احتراق زودرس و ضربات ناشی از آن در موتور ممکن است به این دلایل رخ دهد:

– نقص در هر یک از قطعات سیستم جرقه زنی.

– کاهش تراکم مخلوط سوخت و گاز بدلیل خرابی سوپاپ‌ها و یا تنظیم نبودن زمان‌بندی‌ آن‌ها.

محل دقیق نصب سنسور ناک به نوع موتور بستگی دارد. به این ترتیب:

موتورهای خطی ۴سیلندر: در موتورهای چهار سیلندر از یک یا دو سنسور ناک استفاده می‌شود. در صورت استفاده از یک سنسور بین سیلندر ۲ و ۳ قرار می‌گیرد و اگر دو سنسور باشد بین سیلندر های۱و۲ و بین ۳ و۴ نصب می‌شود.

موتورهای V شکل: در موتور های شش سیلندر (V) شکل یا خورجینی معمولا دو عدد سنسور ضربه موجود است که هر کدام به یک سمت بلوک سیلندر متصل شده و ارتعاشات هر دو طرف موتور را بررسی می‌کنند.

سنسور ناک معمولا خراب نمی‌شود، چرا که پیش از آن، خراب شدن بخش‌های دیگر منجر به بد کار کردن موتور شده و این سنسور گزارش خرابی را با روشن شدن چراغ چک اعلام می‌کند. در واقع خراب شدن تنها سنسور ناک تاثیری در عملکرد موتور ندارد.

۹. سنسور استپر موتور

استپر موتور خودرو را در دورهای پایین موتور روشن نگه می‌دارد. همچنین که کولر خودرو در زمان فعالیت، بار کمپرسور خود را روی موتور وارد می‌کند. برای جبران دور موتور کاهش یافته، ECU از طریق استپ‌موتور یا دریچه‌ی گاز کمی گاز را زیاد می‌کند تا کمی دور موتور بالا برود. به برخی از انواع این سنسور سوئیچ الکتریکی کولر نیز می‌گویند. استپر موتور به جای ساسات هم عمل می‌کند و با تنظیم سوزنش در زمان‌های سرمای موتور، کمک می‌کند تا خودرو با اولین استارت روشن شود. وظیفه‌ی دیگر این سنسور فعال، تنظیم هوای مصرفی سیلندرها هنگام رها کردن پدال گاز است. در خودروهای فاقد استپر، رها کردن پدال گاز منجر به دود کردن لحظه‌ای خودرو می‌شود چرا که درصد مخلوط سوخت و هوا به علت بسته شدن دریچه گاز از تنظیم خارج می‌شود. خرابی استپر خودرو عواقب زیر را به همراه دارد:

– خاموش شدن موتور مخصوصا هنگام رها کردن ناگهانی پدال گاز.

– کاهش چشم‌گیر دور موتور در مواقع فعالیت کولر.

– گاز خوردن خود به خود خودرو پس از روشن شدن موتور .

– کاهش و افزایش بی‌دلیل دور موتور در سرعت‌های پایین خودرو.

محل قرارگیری استپر موتور، روی هوزینگ هوای ورودی است.

۱۰. سنسور جریان هوا یا MAF

سنسور جریان هوا (MAF) سنسوری است که توسط ECU کنترل می‌شود و چگالی هوای وارد شده به موتور را محاسبه می‌کند. محل قرار گرفتن آن در کنار سوپاپ ورودی هوا است. این سنسور از یک سیم داغ تشکیل شده است که دمای آن توسط ECU کنترل می‌شود. سنسور جریان هوا به ECU در تنظیم مقدار مناسب هوا برای بهترین بازده موتور کمک می‌کند هم‌چنین از مصرف بیهوده‌ی سوخت جلوگیری می‌نماید. در صورت خرابی آن علاوه بر بالا رفتن مصرف سوخت، عملکرد موتور با اختلال مواجه شده و حتی ممکن است خودرو خاموش شود.

۱۱. سنسور موقعیت میل سوپاپ

این سنسور شرایط دقیق میل سوپاپ را به ECU گزارش می‌دهد. به بیان بهتر با بررسی شرایط میل‌سوپاپ موقعیت سیلندر یک را اندازه‌گیری و به ECU ارسال می‌کند. ECU براساس این گزارش ترتیب تزریق سوخت در سیلندرها را مشخص می‌کند. این سنسور که در انتهایی‌ترین بخش میل سوپاپ قرار دارد، شامل یک المنت و یک قطعه نیمه هادی است. سنسور میل سوپاپ با جریان الکتریکی مغناطیسی فرایند انتقال پیام را انجام می‌دهد. میل سوپاپ در محل نصب این سنسور یک برآمدگی دارد. با حرکت این برآمدگی از مقابل سنسور میل سوپاپ سطح فاز میدان مغناطیسی المنت سنسور تغییر کرده و سیگنال ارسال شده به ECU نیز تغییر می‌کند. همچنین این سنسور فعالیت ترتیبی کوئل و انژکتورها را تنظیم می‌کند و گزارش احتراق ناقص را به ECU می‌دهد. خرابی این سنسور علاوه بر روشن شدن چراغ چک آن در مواردی نیز ریپ زدن موتور را به دنبال دارد.

۱۲. سنسور فشار روغن

این سنسور وظیفه‌ سنجش فشار روغن موتور را بر عهده دارد. کاهش فشار روغن موجب آسیب به موتور خودرو می‌شود. این سنسور در خودروهای کاربراتوری نیز موجود بود و با کاهش سطح فشار چراغ هشدار پشت آمپر مربوط به روغن موتور را با ایجاد جریان الکتریکی روشن می‌کرد. در خودروهای انژکتوری گزارش این سنسور به ECU می‌رود. محل قرارگیری آن درون کارتل روغن و یا در مسیر کانال اصلی روغن، نزدیک به فیلتر آن و روی بلوک سیلندر است. از یک فنر که سختی آن با فشار پمپ روغن متناسب است و یک ساچمه تشکیل می‌شود. هنگام افت فشار روغن فنر باز شده و ساچمه به بدنه موتور وصل می‌شود. این اتصال ایجاد یک مدار الکتریکی می‌کند که به چراغ روغن در پشت آمپر متصل است. جریان الکتریکی حاصله منجر به روشن شدن چراغ روغن در پشت آمپر خواهد شد. در صورت خرابی آن ممکن است چراغ روغن در زمان مناسب بودن فشار روغن بی‌دلیل روشن شود و یا هنگام افت فشار روغن روشن نشود.

۱۳. سنسور سطح بنزین

این سنسور که در واقع یک پتانسیومتر است نیز از مجموعه سنسورهای قدیمی خودرویی محسوب می‌شود که در مدل‌های کاربراتوری نیز به کار می‌رفت. به آن سنسور شناور بنزین نیز می‌گویند چرا که با اتصال به شناور سیستم پمپ بنزین مقدار بنزین موجود در باک را اندازه‌گیری کرده و میزان آن را با درجه‌ی بنزین روی پشت آمپر به راننده گزارش می‌دهد. در خودروهای انژکتوری این گزارش به ECU ارسال می‌شود. خرابی آن باعث می‌شود میزان واقعی بنزین در پشت آمپر نمایش داده نشود.