سنسور مپ؛ عملکرد و علائم خرابی آن

سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری (EFI/Electronic Fuel Injection) از دیدگاه بهینگی فنی یک انقلاب در صنعت خودروسازی به حساب می‌آید. این سیستم نسبتا پیچیده (در مقایسه با سیستم کاربراتور)، به کمک اطلاعات دریافتی از سوی مجموعه‌ای از سنسورها و تحلیل داده‌ها در کامپیوتر خودرو، توانست ضمن کاهش خیره‌کننده از میزان مصرف سوخت، نقش چشمگیری در کاهش میزان آلایندگی، استارت اولیه بسیار راحت در فصول مختلف و افزایش راندمان پیشرانه داشته باشد.

یکی از سنسورهای بسیار مهمی که عملکرد سیستم سوخت‌رسانی انژکتور را ممکن کرد، سنسور مپ (MAP Sensor) یا سنسور سنجش فشار مطلق منیفولد (Manifold Absolute Pressure) است که وظیفه آن اندازه‌گیری تغییرات فشار هوای موجود در منفولد ورودی پیشرانه است.

وظیفه سنسور مپ

همان‌طور که پیشتر در مقاله‌های مربوط به معرفی انواع سیستم سوخت رسانی توضیح دادیم، بهترین عملکرد پیشرانه بنزینی احتراق داخلی (ICE)، با نسبت اختلاط هوا و سوخت ۱۴.۷:۱ حاصل می‌شود. یعنی در برابر هر واحد سوخت، باید ۱۴.۷ واحد هوا (هوای استاندارد موجود در جو) در اختیار داشته باشیم تا سوخت بنزین در ایدئال‌ترین (و نه الزاما قدرتمندترین) حالت ممکن وارد چرخه احتراق شود. این نسبت به صورت کلی با نام ضریب هوا به سوخت یا AFR (Air to Fuel Ratio) شناخته می‌شود.

نسبت ۱۴.۷ واحد هوا به ۱ واحد بنزین، اگرچه از نظر توان و گشتاور تولیدی به بهینه‌ترین حالت ممکن از احتراق نمی‌رسد، اما مزیت مهم این نسبت در آن است که با رعایت آن، پیشرانه در یک توازن معقول، منطقی و استاندارد از توان و گشتاور خروجی با میزان آلاینده‌ها قرار می‌گیرد. هرگونه تغییر در این نسبت می‌تواند به افزایش خیره‌کننده انواع آلاینده‌های زیست‌محیطی بینجامد. از آن گذشته، ضریب AFR برای دستیابی به شرایط ایدئال در سناریو‌های مختلف، نیازمند تغییر و تخطی جزئی اما کنترل‌شده از نسبت ۱۴.۷ به ۱ است.

در دوران سلطنت سیستم سوخت‌رسانی کاربراتوری، هیچ سیستم دقیق و کامپیوتری مشخصی برای کنترل این ضریب وجود نداشت. اگرچه این مهم باعث طراحی، ساخت و تعمیرات بسیار ساده کاربراتور شد، اما در عین حال، برهم خوردن استاندارد ابتدایی کاربراتور بر اثر استهلاک طبیعی و بروز تغییرات جوی (تغییرات دما و تغییرات ارتفاع) به سادگی موجب بروز اختلال در کارکرد کاربراتور می‌شد، چرا که تنها سیستم کنترلی کاربراتور برای ارائه نسبت مشخصی از سوخت به پیشرانه، تنها از سوی لوله‌های تغییرات فشار معروف به لوله‌های اندازه‌گیری و صرفا بر اساس تغییرات مشخص سیالی انجام می‌گرفت. این اختلاف فشار میان منیفولد ورودی و هوای موجود در جو (اختلاف فشار سیالی) موجب ارائه بنزین بیشتر یا کمتر در کاربراتور می‌شود.

اما سنسور مپ با داشتن طراحی الکترونیکی بسیار دقیق و حساسیت بسیار بالا در برابر تغییرات سیالی، می‌تواند ضمن تشخیص کوچک‌ترین تغییرات، کامپیوتر پیشرانه را به سرعت از این تغییرات آگاه کرده و ضریب اصلاحی مناسب برای AFR را پیشنهاد کند.

نحوه عملکرد سنسور مپ

سنسور مپ در پیشرانه مجهز به سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری، دقیقا کار همان میله‌های اندازه‌گیری اختلاف سیالی درون کاربراتور را اما با دقت بسیار بالا انجام می‌دهد. این سنسور دارای یک سوراخ در بدنه است که به صفحه دیافراگمی درون آن راه دارد. با نصب سنسور مپ در مسیر منیفولد هوا (فضای پِلِنُوم-Plenum/حد فاصل دریچه گاز تا پشت سوپاپ‌های هوا)، کاهش فشار هوای موجود در پلنوم (بروز وکیوم-فشار منفی) به هنگام استارت زدن، روشن بودن پیشرانه و گاز دادن، بر دیافراگم بسیار حساس آن اثر مکشی می‌گذارد. با بروز این نیروی مکش بر روی دیافراگم، صفحه دیافراگم جابجا شده و بر اساس نوع طراحی، باعث ایجاد تغییرات مقاومتی یا ولتاژی می‌شود که از سوی کامپیوتر پیشرانه (ECM) قابل درک و اندازه‌گیری است.

این تغییرات مقاومتی و ولتاژی که بر اثر تغییرات در شدت وکیوم پیشرانه ایجاد می‌شود، در کنار ورودی سنسورهای دیگر نظیر سنسور دمای محیط، سنسور دریچه گاز (TPS)، سنسور دور موتور و… به کامپیوتر خودرو می‌فهماند که پیشرانه دقیقا در چه وضعیتی قرار داد و تا چه اندازه تحت فشار است.

در نتیجه تغییرات ایجادشده در مقاومت یا ولتاژ سنسور مپ به عنوان یک ضریب اصلاحی برای نسبت PWD (مدت زمان باز بودن یا بسته بودن) سوزن‌های انژکتور ایفای نقش کرده و میزان ورودی بنزین به پیشرانه را کم یا زیاد می‌کند تا پیشرانه در هر سناریو متفاوت، همواره در بازه AFR متناسب (۱۴.۷ به ۱، بالاتر و یا پایین‌تر) قرار بگیرد.

علائم خرابی سنسور مپ

سنسور مپ همانند انواع سنسور خودرو دارای عمر مفید و مشخصی است. بروز خرابی در سنسور مپ با علائمی کاملا مشهود همراه است که تشخیص آن را بسیار ساده‌تر می‌کند. این سنسور معمولا تنها در حالات محدود نظیر کثیف شدن، پاره شدن دیافراگم یا آسیب دیدن بخش مقاومت متغیر خراب می‌شود. اگرچه بسیاری از افراد سنسور مپ را شست‌وشو می‌دهند، اما خرابی این سنسور معمولا با شستشو حل نمی‌شود. در هر صورت، علائم خرابی سنسور مپ در ادامه توضیح داده شده است.

استارت سخت

پیشرانه خودرو حتی زمانی که گرم باشد، به سختی و با استارت زیاد روشن می‌شود.

ریپ داشتن پیشرانه

در صورت روشن شدن پیشرانه با سنسور مپ خراب، پیشرانه معمولا دچار لرزش، صدای ناموزون و دور موتور با ریتم برهم ریخته همراه است که به صورت کلی با اصطلاح ریپ زدن ماشین توصیف می‌شود.

حرکت سنگین یا خاموش شدن تحت فشار

اقدام به حرکت با خودرویی که سنسور مپ آن خراب است بسیار کند، سنگین و کم‌شتاب خواهد بود. احتمال خاموش شدن پیشرانه به هنگام آغاز حرکت نیز بسیار محتمل است.

عدم شتاب گیری ناگهانی

پیشرانه با سنسور مپ خراب تقریبا نمی‌تواند به ناگه شتاب‌گیری کند. افزایش سرعت خودروی دارای سنسور مپ خراب بسیار آرام انجام می‌شود و در صورت فشردن ناگهانی پدال گاز، پیشرانه به ناگه کپ کرده و ممکن است خاموش شود.

روشن شدن چراغ چک

معمولا خرابی سنسور مپ مخصوصا در خودروهای جدیدتر مجهز به سنسور اکسیژن یا همان سنسور لامبدا (در پیشرانه‌های انژکتوری مدار بسته) با روشن شدن چراغ چک همراه است.

دود کردن

خرابی سنسور مپ موجب برهم خوردن شدید نسبت AFR شده و در حالت درجا و گاز خوردن معمولا با بوی خام‌سوزی شدید و دود سیاه رنگ بسیار زیاد (مخصوصا به هنگام شتاب‌گیری) همراه می‌شود.

تعویض سنسور مپ

جایگزینی سنسور مپ کاری نسبتا ساده است که سواد مکانیکی چندانی نیاز ندارد، اما برای انجام این کار باید به چند نکته ظریف اما مهم توجه داشته باشید.

اول آن که باید از یکسان بودن مدل مپ سنسور نو خریداری‌شده با نمونه استاندارد مخصوص خودرو خود اطمینان حاصل کنید. ساختار سنسورهای مپ همه خودروها بسیار ساده و شبیه هم است، اما هر شرکت خودروساز برای هر مدل از خودرو معمولا نمونه منحصربه‌فردی را طراحی و تولید می‌کند که جایگزینی آن با نمونه‌های متعلق به خودروهای دیگر یا برندهای خودروساز دیگر را معمولا غیر ممکن می‌سازد.

نکته بعدی آن که اتصال سنسور مپ با پلنوم پیشرانه (منیفولد ورودی)، چه همانند خودروهای قدیمی‌تر از نوع لوله‌ای (اتصال با شلنگ وکیوم) باشد یا همانند خودروهای مدل بالا مستقیما بر روی آن پیچ شود، باید فاقد هرگونه نشتی (نشت وکیوم) انجام گیرد. نسخه‌های سنسور مپ که مستقیما بر روی منیفولد نصب می‌شوند، معمولا دارای یک اورینگ لاستیکی برای آب‌بندی هستند. به هنگام جا زدن سنسور نو، باید مراقب باشید که این اورینگ پاره نشود. نمونه‌های دارای اتصال با شلنگ وکیوم نیز باید دارای اتصالی چفت و بست باشد که پدیده نشت وکیوم در آن بروز نکند.

تفاوت سنسور مپ با سنسور مف

سنسور مپ یک سنسور نسبتا ازمدافتاده و مورد استفاده در خودروهای انژکتوری قدیمی است. نه به این معنا که این سنسور دیگر در هیچ خودرویی استفاده نمی‌شود، بلکه در خودروهای انژکتوری مدرن امروزی بیشتر از سنسور بسیار دقیق‌تر و البته گران قیمت‌تری به نام سنسور مف یا سنسور اندازه‌گیری جریان عبوری هوا (MAF/Mass Air Flow sensor) استفاده می‌شود که به جای اندازه‌گیری اختلاف فشار سیالی درون و بیرون منیفولد، میزان حجم هوای ورودی به پیشرانه را اندازه‌گیری می‌کند که به مراتب دقیق‌تر، حساس‌تر و گران‌تر است.

در بسیاری از خودروهای جدید تنها از سنسور مف استفاده می‌شود. اما برخی خودروها نیز به صورت هم زمان از سنسور مف و مپ به صورت موازی بهره می‌گیرند که به منظور افزایش دقت نهایی بر ضریب اصلاح نسبت AFR انجام گرفته است. همچنین مزیت دیگر این سیستم آن است که در صورت بروز خرابی یک سنسور، حسگر دیگر می‌تواند سلامت کارکرد پیشرانه را تضمین کند.

نکته مهم آن است که این دو سنسور از دیدگاه طراحی و شیوه عملکرد کارکردی بسیار متفاوت دارند و قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.

نحوه عملکرد سنسور مف

سنسور مف به جای یک دیافراگم جابجاشونده با اتصال به فضای پلنوم منیفولد، از یک قطعه سیم مخصوص بهره می‌گیرد که در مسیر ورودی هوا به موتور و جلوی دریچه گاز (بین فیلتر هوا و دریچه گاز) نصب می‌شود. با باز شدن سوئیچ و استارت خوردن پیشرانه، این سیم ولتاژ تقریبی ۱۱ تا ۱۲ ولت استاندارد باتری (تا حدود ۱۵ ولت تولیدی دینام به هنگام روشن بودن پیشرانه) را دریافت کرده و به دلیل عبور جریان الکتریکی از آن، داغ می‌شود. با عبور هوا از مسیر لوله‌کشی پشت فیلتر تا دریچه گاز، این سیم اندکی خنک می‌شود. با توجه به این که حجم هوای ورودی چه مقدار باشد، دمای نهایی این قطعه سیم کوچک تغییر می‌کند.

از آنجایی که افزایش یا کاهش دما بر فلزات رسانا، تغییرات مقاومتی اندک ایجاد می‌کند، کامپیوتر خودرو می‌تواند دقیقا تشخیص دهد که چه مقدار از هوا وارد پیشرانه شده و بر اساس آن (در ترکیب با اطلاعات سایر سنسورهای ورودی)، میزان پاشش سوخت را با دقت بسیار زیاد اصلاح می‌کند. سنسور مپ و مف هر دو یک کار ثابت را به دو روش کاملا متمایز انجام می‌دهند. ازاین‌رو قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.

ایرادهای مربوط به خرابی سنسور مف با سنسور مپ تقریبا یکسان است، اما نکته بسیار مهم در نصب سنسور مف آن است که مسیر لوله‌های هوای پس از آن (از سنسور مف به دریچه گاز) نباید به هیچ عنوان دارای پارگی باشد. چرا که ضریب اصلاحی اعلام‌شده از خروجی سنسور مف بر اساس حجم هوای عبوری از آن است. اگر مقداری از این حجم هوا از یک شکاف، شکستگی یا بریدگی پیش از ورود به پیشرانه از مسیر خارج شود، پیشرانه خودرو دچار اختلال در کارکرد خواهد شد.

همچنین به خاطر داشته باشید که بخش سیم فلزی بسیار نازک سنسور مف بسیار حساس است. ازاین‌رو لمس کردن، باد گرفتن یا شست‌وشو آن با مواد شوینده ممکن است باعث خرابی، پارگی و از کار افتادن آن شود.

نویسنده: شهاب انیسی