ऑटोमोबाइल ऑक्सीजन सेंसर।
ऑटोमोबाइल ऑक्सीजन सेंसर, ईएफआई इंजन नियंत्रण प्रणाली में प्रमुख फीडबैक सेंसर है, और यह ऑटोमोबाइल के निकास उत्सर्जन को नियंत्रित करने, ऑटोमोबाइल के पर्यावरणीय प्रदूषण को कम करने और ऑटोमोबाइल इंजन की ईंधन दहन गुणवत्ता में सुधार करने का प्रमुख हिस्सा है।
ऑक्सीजन सेंसर दो प्रकार के होते हैं: ज़िरकोनिया और टाइटेनियम डाइऑक्साइड।
ऑक्सीजन सेंसर विभिन्न ताप भट्टियों या निकास पाइपों में ऑक्सीजन की क्षमता को मापने के लिए सिरेमिक संवेदनशील तत्वों का उपयोग करता है, रासायनिक संतुलन के सिद्धांत द्वारा संबंधित ऑक्सीजन सांद्रता की गणना करता है, भट्टी में दहन वायु-ईंधन अनुपात की निगरानी और नियंत्रण करता है, उत्पाद की गुणवत्ता और निकास उत्सर्जन मानकों को सुनिश्चित करता है, और सभी प्रकार के कोयला दहन, तेल दहन, गैस दहन और अन्य भट्टी वातावरण नियंत्रण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग ईंधन इंजेक्शन उपकरण के फीडबैक नियंत्रण प्रणाली को इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित करने के लिए किया जाता है ताकि निकास गैस में ऑक्सीजन की सांद्रता और वायु-ईंधन अनुपात के घनत्व का पता लगाया जा सके, इंजन में सैद्धांतिक वायु-ईंधन अनुपात (14.7:1) दहन की निगरानी की जा सके और कंप्यूटर को फीडबैक संकेत भेजे जा सकें।
काम के सिद्धांत
ऑक्सीजन सेंसर बैटरी की तरह काम करता है, जिसमें ज़िरकोनिया तत्व इलेक्ट्रोलाइट की तरह कार्य करता है। इसका मूल कार्य सिद्धांत यह है: कुछ निश्चित परिस्थितियों (उच्च तापमान और प्लैटिनम उत्प्रेरण) में, ज़िरकोनिया ऑक्साइड के अंदर और बाहर ऑक्सीजन की सांद्रता में अंतर का उपयोग करके विभवांतर उत्पन्न किया जाता है, और सांद्रता में अंतर जितना अधिक होगा, विभवांतर उतना ही अधिक होगा। वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा 21% होती है, लेकिन सांद्रित दहन के बाद निकलने वाली गैस में वास्तव में ऑक्सीजन नहीं होती है, और तनु मिश्रण के दहन के बाद उत्पन्न गैस या बिना आग के उत्पन्न गैस में ऑक्सीजन की मात्रा अधिक होती है, लेकिन फिर भी यह वातावरण में मौजूद ऑक्सीजन की मात्रा से काफी कम होती है।
उच्च तापमान और प्लैटिनम की उत्प्रेरण के तहत, ऑक्सीजन सेंसर से जुड़ी ऑक्सीजन का उपभोग होता है, जिससे वोल्टेज अंतर उत्पन्न होता है। सांद्र मिश्रण का आउटपुट वोल्टेज लगभग 1V होता है, जबकि तनु मिश्रण का आउटपुट वोल्टेज लगभग 0V होता है। ऑक्सीजन सेंसर के वोल्टेज सिग्नल के अनुसार, वायु-ईंधन अनुपात को नियंत्रित करके ईंधन इंजेक्शन पल्स की चौड़ाई को समायोजित किया जाता है। इस प्रकार, ऑक्सीजन सेंसर का इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण ईंधन मापन के लिए महत्वपूर्ण है। ऑक्सीजन सेंसर केवल उच्च तापमान (300°C से अधिक) पर ही पूर्णतः कार्य कर सकता है और वोल्टेज आउटपुट कर सकता है। यह लगभग 800°C पर मिश्रण में होने वाले परिवर्तनों पर सबसे तेजी से प्रतिक्रिया करता है।
सुझावों
ज़िरकोनिया डाइऑक्साइड ऑक्सीजन सेंसर वोल्टेज में परिवर्तन के माध्यम से ज्वलनशील मिश्रण की सांद्रता में परिवर्तन को दर्शाता है, जबकि टाइटेनियम डाइऑक्साइड ऑक्सीजन सेंसर प्रतिरोध में परिवर्तन के माध्यम से ज्वलनशील मिश्रण के परिवर्तन को दर्शाता है। इंजन की कार्यशील स्थिति बिगड़ने पर ज़िरकोनिया ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करने वाला इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण तंत्र वास्तविक वायु-ईंधन अनुपात को सैद्धांतिक वायु-ईंधन अनुपात के निकट नियंत्रित नहीं कर सकता है, जबकि टाइटेनियम डाइऑक्साइड ऑक्सीजन सेंसर इंजन की कार्यशील स्थिति बिगड़ने पर भी वास्तविक वायु-ईंधन अनुपात को सैद्धांतिक वायु-ईंधन अनुपात के निकट नियंत्रित कर सकता है।
ऑक्सीजन सेंसर सिग्नल के अनुसार नियंत्रण इकाई द्वारा थोड़े समय में समायोजित की जाने वाली इंजेक्शन मात्रा (इंजेक्शन पल्स चौड़ाई) को अल्पकालिक ईंधन सुधार कहा जाता है, जिसे ऑक्सीजन सेंसर के आउटपुट वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
दीर्घकालिक ईंधन सुधार वह मान है जो अल्पकालिक ईंधन सुधार गुणांक में परिवर्तन के अनुसार नियंत्रण इकाई की परिचालन डेटा संरचना में नियंत्रण इकाई द्वारा किए गए संशोधन द्वारा निर्धारित किया जाता है।
सामान्य दोष
ऑक्सीजन सेंसर के खराब होने पर, इलेक्ट्रॉनिक ईंधन इंजेक्शन प्रणाली का कंप्यूटर निकास पाइप में ऑक्सीजन की सांद्रता की जानकारी प्राप्त नहीं कर पाता है, जिससे वायु-ईंधन अनुपात का नियंत्रण नहीं हो पाता है। इसके परिणामस्वरूप इंजन का ईंधन खपत और निकास प्रदूषण बढ़ जाता है, और इंजन में अस्थिर निष्क्रिय गति, आग न लगना, अचानक झटका लगना और अन्य खराबी जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं। इसलिए, इस खराबी को समय पर दूर करना या बदलना आवश्यक है [1]।
विष दोष
ऑक्सीजन सेंसर में खराबी आना एक आम और मुश्किल समस्या है, खासकर लेड युक्त पेट्रोल वाली कारों के बार-बार इस्तेमाल से। यहां तक कि नया ऑक्सीजन सेंसर भी कुछ हजार किलोमीटर ही चल पाता है। अगर लेड की खराबी मामूली है, तो लेड-मुक्त पेट्रोल भरवाने से ऑक्सीजन सेंसर की सतह पर जमा लेड हट जाता है और वह फिर से ठीक से काम करने लगता है। हालांकि, अक्सर ज़्यादा तापमान के कारण लेड सेंसर के अंदरूनी हिस्से में चला जाता है, जिससे ऑक्सीजन आयनों का प्रवाह रुक जाता है और ऑक्सीजन सेंसर काम करना बंद कर देता है। ऐसे में उसे बदलना ही एकमात्र उपाय होता है।
इसके अलावा, ऑक्सीजन सेंसरों में सिलिकॉन विषाक्तता भी एक आम समस्या है। सामान्यतः, गैसोलीन और चिकनाई वाले तेल में मौजूद सिलिकॉन यौगिकों के दहन से उत्पन्न सिलिका और सिलिकॉन रबर सीलिंग गैस्केट के अनुचित उपयोग से निकलने वाली सिलिकॉन गैस ऑक्सीजन सेंसर को खराब कर देती है, इसलिए उच्च गुणवत्ता वाले ईंधन और चिकनाई वाले तेल का उपयोग किया जाना चाहिए।
मरम्मत करते समय, रबर गैस्केट का सही चयन और इंस्टॉलेशन आवश्यक है। सेंसर पर निर्माता द्वारा निर्दिष्ट सॉल्वैंट्स और एंटी-स्टिक एजेंटों के अलावा किसी अन्य का उपयोग न करें। इंजन के खराब दहन के कारण, ऑक्सीजन सेंसर की सतह पर कार्बन जमा हो जाता है, या तेल, धूल और अन्य तलछट ऑक्सीजन सेंसर के अंदर प्रवेश कर जाते हैं, जिससे ऑक्सीजन सेंसर के अंदर बाहरी हवा का प्रवेश बाधित या अवरुद्ध हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन सेंसर का आउटपुट सिग्नल असंतुलित हो जाता है। ईसीयू समय पर वायु-ईंधन अनुपात को ठीक नहीं कर पाता है। कार्बन जमा होने के मुख्य लक्षण ईंधन की खपत में वृद्धि और उत्सर्जन सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि हैं। इस स्थिति में, यदि तलछट को हटा दिया जाए, तो सेंसर सामान्य रूप से कार्य करने लगेगा।
सिरेमिक में दरारें
ऑक्सीजन सेंसर की सिरेमिक सामग्री कठोर और भंगुर होती है, और कठोर वस्तुओं से टकराने या तेज हवा के झोंके से यह टूटकर खराब हो सकती है। इसलिए, समस्याओं से निपटने के दौरान विशेष सावधानी बरतना और समय रहते इसे बदलना आवश्यक है।
ब्लॉक का तार जल गया है
हीटर का प्रतिरोधक तार जल गया है। गर्म ऑक्सीजन सेंसर के मामले में, यदि हीटर का प्रतिरोधक तार जल जाता है, तो सेंसर को सामान्य कार्यशील तापमान तक पहुंचाना मुश्किल हो जाता है और वह काम करना बंद कर देता है।
लाइन डिस्कनेक्शन
ऑक्सीजन सेंसर का आंतरिक सर्किट डिस्कनेक्ट हो गया है।
निरीक्षण विधि
हीटर प्रतिरोध जांच
ऑक्सीजन सेंसर हार्नेस का प्लग निकालें और मल्टीमीटर का उपयोग करके ऑक्सीजन सेंसर टर्मिनल में हीटर पोल और आयरन पोल के बीच प्रतिरोध मापें। प्रतिरोध का मान 4-40Ω के बीच होना चाहिए (विशिष्ट मॉडल के निर्देशों को देखें)। यदि यह मानक के अनुरूप नहीं है, तो ऑक्सीजन सेंसर को बदल दें।
फीडबैक वोल्टेज का मापन
ऑक्सीजन सेंसर के फीडबैक वोल्टेज को मापते समय, ऑक्सीजन सेंसर के हार्नेस प्लग को अनप्लग कर देना चाहिए और मॉडल के सर्किट डायग्राम के अनुसार ऑक्सीजन सेंसर के फीडबैक वोल्टेज के आउटपुट टर्मिनल से एक पतला तार खींचकर हार्नेस प्लग में लगा देना चाहिए। इंजन चालू होने के दौरान लीड लाइन से फीडबैक वोल्टेज मापा जा सकता है (कुछ मॉडल फॉल्ट डिटेक्शन सॉकेट से भी ऑक्सीजन सेंसर के फीडबैक वोल्टेज को माप सकते हैं)। उदाहरण के लिए, टोयोटा मोटर कंपनी द्वारा निर्मित कारों की एक श्रृंखला में फॉल्ट डिटेक्शन सॉकेट में OX1 या OX2 टर्मिनलों से सीधे ऑक्सीजन सेंसर के फीडबैक वोल्टेज को मापा जा सकता है।
ऑक्सीजन सेंसर के फीडबैक वोल्टेज को मापते समय, कम रेंज (आमतौर पर 2V) और उच्च प्रतिबाधा (आंतरिक प्रतिरोध 10MΩ से अधिक) वाले पॉइंटर प्रकार के मल्टीमीटर का उपयोग करना सबसे अच्छा होता है। विशिष्ट पहचान विधियाँ इस प्रकार हैं:
1. इंजन को सामान्य कार्यशील तापमान तक गर्म करें (या स्टार्ट करने के बाद 2 मिनट तक 2500r/min पर चलाएं);
2. मल्टीमीटर वोल्टेज स्टॉप के नेगेटिव सिरे को E1 या फॉल्ट डिटेक्शन सॉकेट में बैटरी के नेगेटिव इलेक्ट्रोड से और पॉजिटिव सिरे को फॉल्ट डिटेक्शन सॉकेट में OX1 या OX2 जैक से, या ऑक्सीजन सेंसर के वायरिंग हार्नेस प्लग पर दिए गए नंबर | से कनेक्ट करें।
3. इंजन को लगभग 2500r/min की गति से चलने दें और जांचें कि वोल्टमीटर का पॉइंटर 0-1V के बीच आगे-पीछे घूम सकता है या नहीं। 10 सेकंड के भीतर पॉइंटर के घूमने की संख्या नोट करें। सामान्य परिस्थितियों में, फीडबैक नियंत्रण की प्रगति के साथ, ऑक्सीजन सेंसर का फीडबैक वोल्टेज लगातार 0.45V से ऊपर और नीचे बदलता रहेगा, और 10 सेकंड के भीतर फीडबैक वोल्टेज में कम से कम 8 बार परिवर्तन होना चाहिए।
यदि वोल्टेज 8 गुना से कम है, तो इसका मतलब है कि ऑक्सीजन सेंसर या फीडबैक कंट्रोल सिस्टम ठीक से काम नहीं कर रहा है। यह समस्या ऑक्सीजन सेंसर की सतह पर कार्बन जमा होने के कारण हो सकती है, जिससे संवेदनशीलता कम हो जाती है। इसके लिए, इंजन को लगभग 2 मिनट तक 2500r/min की गति पर चलाकर ऑक्सीजन सेंसर की सतह पर जमे कार्बन को हटाना चाहिए और फिर फीडबैक वोल्टेज की जांच करनी चाहिए। यदि कार्बन हटाने के बाद भी वोल्टमीटर की सुई धीरे-धीरे हिल रही है, तो यह दर्शाता है कि ऑक्सीजन सेंसर क्षतिग्रस्त है या कंप्यूटर फीडबैक कंट्रोल सर्किट में कोई खराबी है।
4. ऑक्सीजन सेंसर के बाहरी रंग की जांच
एग्जॉस्ट पाइप से ऑक्सीजन सेंसर को निकालें और जांचें कि सेंसर हाउसिंग पर वेंट होल अवरुद्ध है या नहीं और सिरेमिक कोर क्षतिग्रस्त है या नहीं। यदि क्षतिग्रस्त है, तो ऑक्सीजन सेंसर को बदल दें।
ऑक्सीजन सेंसर के ऊपरी हिस्से के रंग को देखकर भी खराबी का पता लगाया जा सकता है:
1. हल्का धूसर ऊपरी भाग: यह ऑक्सीजन सेंसर का सामान्य रंग है;
2. सफेद ऊपरी भाग: सिलिकॉन प्रदूषण के कारण, इस समय ऑक्सीजन सेंसर को बदलना होगा;
3. भूरा शीर्ष (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है): सीसा प्रदूषण के कारण, यदि गंभीर हो, तो ऑक्सीजन सेंसर को भी बदलना होगा;
(4) ब्लैक टॉप: कार्बन जमाव के कारण, इंजन के कार्बन जमाव दोष को दूर करने के बाद, ऑक्सीजन सेंसर पर कार्बन जमाव को आम तौर पर स्वचालित रूप से हटाया जा सकता है।
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