كواحدٍ من أهم الحساسات الموجودة بالمحركات الحديثة، يُعتبر مستشعر الأكسجين «O2 Sensor» أو ما نعرفه جميعًا بإسم حساس الشكمان واحدًا من أهم حساسات السيارات الحديثة، فهو بالغ الأهمية لتحسين ورفع فاعلية وضبط خليط حرق الوقود داخل المحرك.
ونتيجة للأهمية البالغة لـ حساس الشكمان (أو حساس الأكسجين كما يطلق عليه البعض) لتقديم أداءً مُستقر، وتقديم أقصى فاعلية ممكنة، لا يمكننا تجاهل تلف أو عدم استقرار بيانات هذا المستشعر بالغ الأهمية.
لذا ففي مقال اليوم سنتحدث باستفاضة عن هذا المستشعر، ونقوم بشرح تكوينه الداخلي، ومعرفة كيف يعمل وما هي أعراض تلفه وكيفية الحفاظ عليه بأقصى قدرًا ممكنًا.
ما هي وظيفة حساس الشكمان.
كما نعلم فإن المحركات الحديثة تعمل عبر تواصل مجموعة من المستشعرات بمجموعة من العقول المركزية يأتي من ضمنها وحدة التحكم الإلكترونية بالمحرك أو المعروفة سلفًا بـ «ECU» أو كونترول المحرك، والتي تقوم بتحليل البيانات القادمة إليها من مجموعة من المستشعرات أو الحساسات لتعدل وتُحسن من أداء المحرك لتقديم أقصى فاعلية ممكنة.
أحد أهم حزم البيانات المطلوبة للكونترول لكي يعمل بصورة فعّالة وآمنة ونظيفة هي بيانات نسبة الهواء للوقود أو «ATF»، والتي توضح نسب خليط الوقود الموجود داخل غرف الإحتراق قبل عملية الاحتراق.
نسبة الخليط المثالية لتشغيل محركات البنزين بصورة فعّالة هي 14.7 جزء هواء مقابل 1 جزء واحد من البنزين -14,7:1-، ولكي تضمن وحدة التحكم بالمحرك بلوغ تلك النسب إلى المثالية تقريبًا تتم مراقبة بيانات حساسات دورة الهواء مثل حساس الماب «MAP»، أو حساس الماس «MAF»، مع مستشعر درجة حرارة الهوا.
وذلك لإعطاء الأمر للرشاشات بضخ النسبة المناسبة من البنزين مقارنة بكمية الهواء التي دخلت إلى المحرك، ولتأكيد صحة العملية بأكملها يقوم حساس الشكمان بقياس نسبة الاكسجين الغير مُحترق في العادم ليكوّن من يسمى بدائرة الهوا المغلقة، وهو ما يسمح بتشغيل مثالي للمحرك، وطبعاً تقليل الإنبعاثات الضارة للبيئة نتيجة تحسين فاعلية الحريق.
بدون بيانات حساس الشكمان المناسبة يقوم كونترول محرك السيارة بإدخال المحرك في نمط الأمان حيث يعدل نسب ضخ الوقود إلى ما يسمى النسب الآمنة.
أو أحياناً يقوم بالتعامل مع أخر البيانات المرسلة إليه من مستشعر الأكسجين وعلى اساسها يأمر بضخ كمية الوقود المعادلة لتلك البيانات داخل غرف الإحتراق، وفي الغالب تكون تلك النسب غير مناسبة وبالطبع غير فعّالة بالمرة، كما يزداد بشكلٍ كبير استهلاك الوقود ليكون سبب أساسي في تأثر أداء الموتور بشكل كبير جداً.
ما هي مكونات حساس الشكمان وكيف يعمل.
يتألف حساس الشكمان من قضيب من مادة الزوركونيوم بطول الحساس كله تقريباً مغطى بقطبين من البلاتينوم، مادة الزوركونيوم بعد تسخيها تعمل على تفاعل كيميائي من ذرات الأكسجين مولدة جهد بسيط يُمكن قياسه.
حيث يقيس الحساس نسبة الاكسجين خارج نظام العادم ونسبة الأكسجين الغير محترق داخل العادم وحسب نسبة الاختلاف يحدث التفاعل الكيميائي بين مادتي الزوركونيوم والبلاتينوم مُنتجًا جهد كهربي أقل من واحد فولت، وعلى أساس قراءة الفولت يُحدد الكونترول نسبة الاكسجين في العادم ويقوم بأي تعديلات تُحسن من فاعلية الحرق.
لماذا يتواجد أكثر من حساس واحد؟
أغلبية المركبات الحديثة تأتي بحساسين لقياس نسبة الأكسجين ، الأول كما ذكرنا مسبقاً مسئول عن تأكيد نسب الهواء مقارنة بالوقود، أما حساس الشكمان الثاني (رقم 2) للمحركات وحيدة الجانب، فبرغم انه بنفس التكوين ونفس طريقة العمل بل هو نفس الحساس في الأساس، إلا أن وظيفته الرئيسية هي قياس فاعلية المُحول الحفّاظ أو ما نعرفه بمسمى علبة البيئة.
بالطبع قد لا يهتم الكثير هنا في مصر بهذه النقطة رغم أهميتها، ولكن في الدول الأوربية والأسواق الكبيرة وجد أن حوالي 74 بالمائة من السيارات التي تفشل في اختبار الإنبعاثات الضارة، وبالتالي لا يُمكن ترخيصها، تحتاج إلى تغير أحد أو كلا الحساسين ، وهو ما يوضح قدر أهمية حساس الشكمان سواء رقم 1 أو رقم 2 في منظومة مراقبة نوعية العادم المنبعث من محرك السيارة ومدى ضرره على البيئة.
ما هي أعراض تلف حساس الشكمان.
- ظهور رائحة عادم غير محترق بشكل واضح وباستمرار.
- ارتفاع واضح وملحوظ في معدل استهلاك الوقود.
- ظهور ضوء فحص المحرك أو ظهور رسالة خطأ بنظام مُعالجة العادم.
- انخفاض أداء المحرك بشكل كبير خاصة عند الضغط المفاجئ على دواسة الوقود (خنقة واضحة).
- ظهور عادم أسود اللون نتيجة لعدم الإحتراق الكامل للوقود.
كيف نحافظ على الحساس.
حتى الأن لم توجد طريقة عملية علمية للمحافظة على هذا الحساس، لكن يفضل دومًا تغير شمعات الإحتراق «البوجيهات» بشكلٍ دوري وفي مواعيد الصيانة المعمول بها ، كما يفضل بالطبع إستخدام بنزين برقم أوكتان مناسب لمحرك سيارتك، وبكل تأكيد خالي من العوالق والأوساخ.
طريقة إختبار حساس الشكمان.
لا توجد طريقة سهلة لإختبار حساس الشكمان، فلابد أن يتم أختبار الحساس بقياس الجهد المتولد منه عن طريقة جهاز للكشف الخاص بالسيارة والذي يقوم بتسجيل تلك البيانات المستخرجة من كونترول السيارة لتحليلها بواسطة مهندس الكشف.
المعايير الصحيحة لحساس الشكمان رقم 1 دومًا ما تكون قراءة فولتية على هيئة نبض تتراوح ما بين 100 ميلى فولت وحتى 900 ملي فولت، أما المعايير الصحيحة لحساس الشكمان رقم 2 فتكون قراءة ثابتة تتراوح ما بين 400 وحتى 500 ملي فولت.
