سنسور ضربه (Knock Sensor): محافظ هوشمند موتور در برابر احتراق زودرس

سنسور ضربه، که گاهی اوقات به عنوان سنسور کوبش نیز شناخته می‌شود، یک جزء حیاتی در مدیریت الکترونیکی موتورهای بنزینی مدرن است. وظیفه اصلی این سنسور، تشخیص و گزارش پدیده نامطلوب “کوبش یا ناک (Knocking)” به واحد کنترل موتور (ECU) است تا ECU بتواند زمان‌بندی احتراق را برای حفظ راندمان و جلوگیری از آسیب، تنظیم کند.

کوبش موتور چیست و چرا خطرناک است؟

کوبش زمانی رخ می‌دهد که مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر، به جای اینکه توسط جرقه شمع به طور یکنواخت و همزمان مشتعل شود، به دلیل فشار و حرارت بالا، قبل از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا (TDC) به صورت ناخواسته و انفجاری خود به خود مشتعل گردد.

این احتراق زودرس و نامنظم (که اغلب شبیه صدای “تق‌تق” یا “زنگ زدن” فلزات شنیده می‌شود) باعث ایجاد امواج فشاری مخرب شده و در بلندمدت می‌تواند منجر به موارد زیر شود:

1. آسیب به رینگ‌ها و دیواره سیلندرها.
2. خوردگی یا ذوب شدن سر پیستون‌ها.
3. کاهش شدید راندمان و توان موتور.

عملکرد فنی سنسور ضربه

سنسور ضربه از لحاظ ساختاری، یک پیزوالکتریک (Piezoelectric) است.

1. تشخیص ارتعاش: هنگامی که کوبش یا ناک در سیلندر رخ می‌دهد، امواج فشاری قوی باعث ایجاد ارتعاشات خاصی در بدنه موتور می‌شوند.
2. تبدیل به سیگنال الکتریکی: این ارتعاشات، کریستال‌های پیزوالکتریک درون سنسور را فشرده کرده و یک ولتاژ الکتریکی کوچک تولید می‌کنند.
3. ارسال به ECU: این ولتاژ به عنوان سیگنال “ضربه‌زنی” به واحد کنترل موتور (ECU) ارسال می‌شود.
4. تعدیل زمان‌بندی جرقه (Timing Retard): ECU با دریافت این سیگنال، فوراً زاویه آوانس جرقه (Spark Advance) را به تأخیر می‌اندازد (Retard). با به تأخیر انداختن جرقه، فشار درون سیلندر کاهش یافته و احتراق کنترل‌شده و ایمن می‌شود.

تأثیر سنسور ضربه بر راندمان خودرو

یک سنسور ضربه سالم، اجازه می‌دهد که موتور با بهترین زمان‌بندی ممکن کار کند (معمولاً نزدیک به آوانس حداکثری که بیشترین توان را می‌دهد)؛ تنها زمانی که کوبش رخ دهد، مداخله می‌کند.

اگر سنسور ضربه خراب شود:

• سناریوی اول (شایع‌تر): سنسور سیگنال کوبش را ارسال نمی‌کند، در حالی که کوبش وجود دارد. ECU نمی‌تواند زمان‌بندی را اصلاح کند و موتور به تدریج آسیب می‌بیند. ممکن است چراغ چک موتور (Check Engine Light) روشن شود.
• سناریوی دوم: سنسور خراب شده و دائماً یک سیگنال کوبش اشتباه ارسال می‌کند. ECU به طور مداوم جرقه را به تأخیر می‌اندازد که منجر به کاهش محسوس توان موتور، افزایش مصرف سوخت و شتاب‌گیری ضعیف می‌شود.