Oksijen (Lambda) Sensörü Nedir ve Arızası Nasıl Anlaşılır?

Günümüz otomobillerde kullanılan elektronik kontrol ünitelerine bir çok sensörden bilgi akışı olmaktadır. Bu sensörlerin sayesinde motorların verimli çalışması sağlanmaktadır. Bu sayfada bu sensörler içerisinde en büyük görevi üstlenen oksijen sensörü anlatılacaktır. Bir diğer adı lambda sensörü olan oksijen sensörü ilk olarak 1976 yılında Volvo 240 modelinde kullanılmış ve 1980 sonrası California’da kullanımı zorunlu hale gelmiştir. Oksijen sensörü egzoz emisyon değerlerinin uygulanması için en önemli sensördür. 1996 ve sonrası araçlar için OBD-II regülasyonları gereği bütün araçlarda kullanımı zorunlu hale gelmiştir. Bir çok araçta 2 adet oksijen sensörü bulunmaktadır.

Lambda sensörü egzoz manifoldu veya egzoz hattı üzerine takılarak motordan çıkan egzoz gazı içerisinde ne kadar yanmamış oksijen olduğunu ölçmektedir. Bir başka deyişle hava yakıt karışımını ayarlayabilmek için egzoz gazındaki oksijen seviyesini ölçmeye yarar. Peki bunu nasıl yapıyor derseniz oksijen sensörü egzoz gazı içerisindeki oksijen miktarını ölçerek motor kontrol ünitesi ECU’ya hava yakıt karışımının zengin mi veya fakir mi olduğunu bildirmektedir. Ve bu bilgi dahilinde hava yakıt karışımını ayarlar.

*Egzoz sistemleri parçaları hakkında ayrıntılı bilgi almak için burayı tıklayabilirsiniz.

Hava-Yakıt Oranı Nedir ve Ne Olmalıdır?

Motor çalışma prensibi esasına göre motor hava yakıt karışım oranı 14.7:1 şeklindedir. Yani motor yanma odasında 1 birim yakıtı yakmak için 14.7 birim hava kullanmaktadır. Bu değer bir çok nedenden dolayı zenginleşebilir veya fakirleşebilir. Zengin karışım yakıtın havaya oranla daha fazla olması demekken fakir karışım ise havanın yakıta oranla yüksek olması durumudur. Hava yakıt karışım oranını oksijen sensöründen aldığı sinyaller doğrultusunda motor kontrol ünitesi ayarlamaktadır. Motor kontrol ünitesi bu orana karar verirken bir çok sensörden aldığı bilgileri de kullanabilir.

Motor kontrol ünitesi, hava sıcaklığı, motor soğutma suyu sıcaklığı, manifold basıncı, gaz kelebeği pozisyonu, hava akışı ve motor yükü gibi bilgiler ışığında hava yakıt oranı değiştirilebilir. Örneğin motor soğutma suyu sıcaklığı düşükse hava yakıt karışımını zenginleştirerek motorun ısınmasını hızlandırarak yardımcı olacaktır. Motor ısındıktan sonra tekrar oranı düşürmelidir. Burada önemli olan hava yakıt oranında bir çok sensörden gelen bilgi dahilinde karar verilse de oksijen sensörü veya diğer adıyla lambda sensörü bu oranın ayarlanmasında en temel sensördür. Oksijen sensörü arızasında bütün sistemler etkilenecektir. Motor arıza lambası sık sık yanacak ve sürücüye uyarı verecektir.

*Motor arıza lambası nedir ve neden yanar sayfasına bakmak için burayı tıklayınız.

I – Zengin Karışım Nedir ve Zengin Karışım Nedenleri Nelerdir?

Zengin karışım yakıtın havaya oranla daha fazla olması anlamına gelmektedir. Bir çok nedenden dolayı hava yakıt karışım oranı zenginleşebilir. Zengin karışım sebepleri kısaca şu şekildedir:
– Soğutma suyu sıcaklık sensöründe oluşan arıza
– Oksijen sensöründe oluşan arıza
– Motorun ilk soğuk çalışması sırasında
– Aşınmış ve kirlenmiş bujiler
– Sıkıştırma basıncının düşük olması
– Kirli hava filtresi
gibi nedenlerden dolayı hava yakıt karışım oranı zenginleşir. Motor uzun süre zengin karışımda çalıştırılmamalıdır. Sorun kısa sürede tespit edilmeli ve çözülmelidir. Aksi takdirde motor parçaları kısa sürede aşınacak ve kirlenecektir.

II – Fakir Karışım Nedir ve Fakir Karışım Nedenleri Nelerdir?

Fakir karışım havanın yakıta oranla daha fazla olması anlamına gelmektedir. Bir çok nedenden dolayı hava yakıt karışım oranı fakirleşebilir. Fakir karışım sebepleri kısaca şu şekildedir;
– Yakıt sisteminde oluşan arıza ile fazla yakıtın gidememesi
– Hava sistemi parçalarının hava miktarını yanlış ölçmesi
– Hava sisteminde oluşan kaçaklar
gibi nedenlerden dolayı hava yakıt karışım oranı fakirleşir. Fakir karışımı anlamanın yolu ise gaza bastığınızda yanma odasına yakıttan çok hava girdiği için motor yığılma yapacaktır. Egzoz emisyon değerinde azot oksit normalden fazla çıkacaktır. Fakir karışımda sanılanın aksine motor fazla yakıt yakacaktır. Bu nedenle müdahale edilmesinde fayda olacaktır.

*Hava yakıt karışım oranı belirlenmesinde baş rol oynayan motor hava sistemleri ve motor yakıt sistemleri sayfalarına bakmanızı tavsiye ederiz.

Oksijen Sensörü Döngüsü (Oxygen Loop) Nedir?

Motor kontrol ünitesi ECU oksijen sensörü ‘nden aldığı sinyaller sayesinde hava yakıt karışım oranını ayarlar. Oksijen sensörü egzoz gazındaki oksijen miktarını ölçerek motor kontrol ünitesine bildirir ve motor kontrol ünitesi de hava yakıt karışım oranında karar verir. Bu duruma kapalı döngü (closed loop) operasyonu denmektedir ve hava yakıt karışım oranında oksijen sensöründen gelen bilgiler ışığında karar verildiği anlamına gelmektedir.

*Motor kontrol ünitesi ECU hakkında ayrıntılı bilgi almak için burayı tıklayınız.

Oksijen sensöründen gelen sinyalin kesilmesi durumunda ve aynı zamanda motor soğukken, motor kontrol ünitesi sabit bir zengin karışım oranına ayarlar. Bu oran değişmez ve sabittir. Ve bu duruma açık döngü (open loop) operasyonu denmektedir. Çünkü oksijen sensörü ‘nden bilgi gelmemektedir. Oksijen sensörü ısındıktan sonra arıza verirse ve açık döngü operasyonuna devam ederse motor çok fazla zengin karışım ile çalışacak ve bu da emisyon değerlerinin çok yüksek olmasına neden olacaktır. Aynı zamanda yakıt harcamını da yüksek oranda artacaktır.

Soğutma suyu sensöründe oluşan arıza da oksijen sensörünün kapalı döngüye geçmesini engelleyecektir. Çünkü motor soğutma suyu sıcaklığı da hava yakıt karışım oranına karar vermektedir.

*Motor soğutma suyu sistemleri sayfasına bakmak için burayı tıklayınız.

Oksijen Sensörü Nasıl Çalışır?

Oksijen sensörü nasıl çalışır sorusuna sensör çeşitlerine göre cevap vermek gerekir. İki çeşit lambda sensörü vardır. Bunlar; zirkonyum dioksit ve titanyum dioksit şeklindedir. Bu iki çeşit arasında fark, egzoz gazlarının ölçülmesinde kullanılan seramik yapısındadır.

I – Zirkonyum dioksit sensörler: 

Zirkonyum dioksit elemanının dış kenarı doğrudan egzoz gazı ile irtibat halindedir. İç tarafı hava ile temas eder. Elemanın her iki tarafı da ince bir platin tabakası ile kaplıdır. Oksijen iyonları elemandan geçer ve platin tabakası üzerinde bir elektrik şarjı bırakırlar. Platin tabakası elektrot işlevi görür; özel sinyal elemandan sensörün bağlantı teline iletilir. Zirkonyum dioksit elemanı oksijen iyonları için yaklaşık 300°C’lik sıcaklığından itibaren iletken hale gelir. Zirkonyum dioksit elemanının her iki yüzündeki oksijen konsantrasyonu farklıysa, elemanın özel nitelikleri nedeniyle bir gerilim meydana gelir. Yakıt ile hava arasındaki oranın fakir olması halinde düşük voltaj üretilir. Oran zenginse, gerilim yüksektir. Karakteristik gerilim sıçraması, yakl. 1:14,7 yakıt/hava oranında gerçekleşir. Bu orantı hava sayısı ile de tanımlanabilir (λ = 1 hava/yakıt oranı olarak 1: 14,5 ile denktir, yani tam yanma gerçekleşir). 

“Lambda” (λ) sensörünün adı da buradan gelir. Karışım oluşturucusu aracılığıyla motor kumandası yakıt ile hava arasındaki orantıyı ayarlar. Kontrol ünitesi, bunun için gerekli bilgileri lambda sensöründen alır. Sensör ancak 300°C’lik çalışma sıcaklığına ulaştıktan sonra gerilim üretir. Bu yüzden eleman, motorun çalıştırılmasından sonra egzoz gazları tarafından ısıtılana kadar belirli bir zamana gerek duyar. 

Günümüzde çoğu sensör, sensörün çalışmaya başlayabilmesi için gereken zaman aralığını kısaltan bir dahili seramik ısıtıcıya sahiptir. 

II – Titanyum dioksit sensörler: 

Titanyum dioksit elemanı zirkonyum dioksit elemanı gibi gerilim üretmez. Onun yerine titanyum dioksit elemanının elektriksel direnci, egzoz gazındaki oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak değişir. λ = 1,0 olduğunda dirençte büyük bir değişim görülür. Elemana bir gerilim bağlandığında, çıkış gerilimi egzoz gazındaki oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak değişir. Titanyum dioksit sensörü, etki mekanizması zirkonyum dioksit sensöründekinden farklı olduğu için referans havasına gerek duymaz. 

Bu sayede titanyum dioksit sensörünün boyutları daha küçüktür. Sensör elemanı, onun platin elektrotları ve ısıtıcı eleman, NTK tarafından geliştirilen çok katmanlı kalın film teknolojisi ile bir seramik taban maddesi üzerinde oluşturulur. NTK’nın ısıtmalı sensörleri, çok katmanlı kalın film teknolojisi alanında uzun yıllara dayanan deneyimin ürünü olup kalite ve güvenilirliğin garantisini oluştururlar. Titanyum dioksit ve zirkonyum dioksit sensörleri, büyüklüklerinin farklı olması ve sensör sinyalinin değerlendirilmesi için kullanılan kumanda stratejilerinin farklı olması nedeniyle birbirleriyle değiştirilemezler. 

Oksijen Lambda Sensörü Voltaj Aralığı Nedir?

Oksijen sensörü hava yakıt karışım oranı normal seviyede iken yani hava yakıt karışımı 14.7:1 ise sensör 0,45 volt okuyacaktır. Yani sensörün 0,45 volt ölçmesi demek lambda değerinin 1 olduğunu göstermektedir. Bir oksijen sensörünün ürettiği voltaj hava yakıt karışım oranı zenginleşirse 0,9 volta kadar çıkmaktadır. Karışım fakirleşirse bu üretilen voltaj 0,1 volta kadar düşebilir.

Lambda sensörü voltaj üretebilmesi için ısınması gerekmektedir. Bir çok oksijen sensörü bu ısınma süresini azalması için ısıtma devresine sahiptir. Isıtma devresine sahip olan oksijen sensörü 3 veya 4 kabloya sahipken ısıtma devresi olmayan eski tip sensörler tek kabloya sahiptir. Isıtma devresi yukarıda anlatılan açık devre (open loop) süresini kısaltmaktadır.

Oksijen Sensörü OBD-2 ile Kullanımı

OBD-2 regülasyonları emisyon değerlerinin düşürülmesini hedeflemekte ve bunu zorunlu hale getirmektedir.

*OBD nedir ve OBD-2 hakkında ayrıntılı bilgi almak için burayı tıklayabilirsiniz.

OBD-2 regülasyonları gereği kullanılması zorunlu hale gelen oksijen sensörleri bazı araçlarda 1 bazılarında ise 2 adet kullanılmaktadır. 2 adet kullanılan oksijen sensörlerinden ilki katalitik konvertör öncesinde ikincisi ise katalitik konvertörden sonra kullanılmaktadır. İlk sıradaki oksijen sensörü motorun hava- yakıt karışım oranına karar verilmesine yardımcı olurken ikinci sıradaki lambda sensörü ise katalitik konvertörün görevini yerine getirip getirmediğini ölçmektedir. Eğer ilk sensöre göre ikinci sensörde azalma olmuyorsa katalitik konvertör görevini yerine getiremediği algılanır ve arıza lambası yakar.

*Katalitik konvertör nedir sayfasına göz atarak daha ayrıntılı bilgi sahibi olabilirsiniz.

Oksijen Sensörü Arızası Nasıl Anlaşılır?

Oksijen sensörleri çevre kirliliğini önlemek açısından büyük önem arz etmektedir. İyi çalışan oksijen sensörü atmosfere atılan egzozun çevreye zarar vermeyecek nitelikte olmasına yardımcı olmaktadır. Fakat oksijen sensörleri zamanla bozulabilir. Sürekli egzoz gazına maruz kalan oksijen sensörleri kirlenebilir ve hassasiyeti kaybolabilir. Aynı zamanda çevresel faktörlerden dolayı sensör bozulabilir. Bu çevresel etmenler yağ, su veya kötü egzoz gazı olabilir.

Oksijen sensöründe oluşan bir arıza hava yakıt oranının yanlış ayarlanmasına neden olacağı için hem motorun çalışan aksamlarının çabuk kirlenmesine neden olacak hem de emisyon değerlerinin yükselmesine neden olacaktır. Aynı zamanda katalitik konvertör kondüsyonunu da etkilemektedir. Bu etki çok noktadan enjensiyonlu motorlarda tek noktadan enjeksiyona göre daha etkili olmaktadır.

Lambda sensöründe oluşacak arıza sonrası hava yakıt karışımı zenginleşir ve sabit bir oranda motora verilemeye başlar. Uzun süre değiştirilmemesi durumunda motor zengin karışımla çalışacak ve yanma odası ve egzoz sistemlerinin çok ısınmasına aynı zamanda kirlenmesine neden olacaktır. Yüksek ısıya maruz kalan yanma odası parçaları büyük hasarlara neden olacağı için bir an önce oksijen sensörü değiştirilmelidir. Yakıt harcamının da artmasına neden olmaktadır.

Oksijen sensörü okuduğu voltaj değeri OBD cihazları ile veya dijital voltmetrelerle görülebilir. İyi çalışan oksijen sensörü 0.1 volt ile 0.9 volt arasında voltaj üretmesi gerekmektedir. 0,1 volt fakir karışım 0,9 volt zengin karışımı işaret etmektedir.

Oksijen Sensörü Değişimi

Yukarıda da anlattığımız gibi oksijen sensörünün iyi çalışması motorun ömrünü arttırmada önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle bozulmasını beklemeden değiştirilmesinde fayda olacaktır. Bu değişim zamanlarında bir çok yazı bulunmaktadır. Ülkemizdeki ekonomik durumu da göz önünde bulundurarak bizim verebileceğimiz tavsiye 200 bin kilometre geçtikten sonra oksijen sensörünün değişmesi yönünde olacaktır. Fırsatınız var ise sensörü değiştirmeniz motorun içerisindeki yanma kalitesini arttıracağından dolayı motorun ömrü uzayacaktır.

Sayfayı faydalı bulduysanız değerlendirmeyi unutmayın. Eklemek istediğiniz bir konu veya sormak istediğiniz bir soru var ise yorumlar kısmından yazabilirsiniz.

Oksijen sensörü nedir sayfası bittiğine göre motor egzoz sistemleri ve parçaları sayfasına geçebilirsiniz. Ana sayfaya gitmek için burayı tıklayabilirsiniz.

Kaynak: Bu sayfa Carstechnic tarafından oluşturulmuştur.