سنسور موقعیت دریچه گاز یا TPS (Throttle Position Sensor) یکی از مهم‌ترین حسگرهای سیستم مدیریت موتور در خودروهای مدرن است که موقعیت دقیق زاویه دریچه گاز یا همان Butterfly را در هر لحظه به واحد کنترل موتور (ECU) گزارش می‌دهد.
این اطلاعات برای تنظیم میزان پاشش سوخت، زمان جرقه‌زنی و کنترل عملکرد موتور نقش حیاتی ایفا می‌کند و بدون TPS، ECU عملاً کور شده و خودرو دچار رفتارهای ناهنجار خواهد شد.
وظیفه اصلی TPS:
- اطلاع‌رسانی به ECU درباره باز بودن دریچه گاز (از کاملاً بسته تا کاملاً باز)
- کمک به کنترل نسبت هوا و سوخت
- مشارکت در تعیین مقدار آلایندگی خروجی
- کنترل کارکرد صحیح سیستم‌های فرعی نظیر کنترل دور آرام (Idle) یا Kick Down گیربکس اتومات
تاریخچه سنسور موقعیت دریچه گاز
حسگر موقعیت دریچه گاز برای اولین بار با ظهور سیستم‌های انژکتوری الکترونیکی به بازار آمد؛ قبل از آن، خودروهای کاربراتوری فاقد این سنسور بودند و کنترل سوخت ساده‌تر و مکانیکی‌تر انجام می‌شد.
اوایل دهه ۱۹۸۰، با گسترش استانداردهای کاهش آلایندگی و نیاز به دقت بالاتر در کنترل موتور، خودروها به تدریج به این سنسور مجهز شدند.
با پیشرفت خودروهای هوشمند و خودروهای برقی، نقش TPS حتی حیاتی‌تر شده و امروزه در تمامی موتورها (چه بنزینی، چه دیزلی و حتی برخی مدل‌های هیبرید و الکتریکی) وجود دارد.
عملکرد و نحوه کار
نحوه کار سنسور TPS ساده ولی بسیار دقیق و حساس است:
- این حسگر بر روی محور دریچه گاز نصب می‌شود و بسته به زاویه باز شدن دریچه، مقاومت داخلی آن تغییر می‌کند.
- سنسور مقدار ولتاژی متناظر با موقعیت را تولید، و این سیگنال آنالوگ یا (در برخی مدل‌ها دیجیتال) توسط ECU خوانده می‌شود.
- زمانی که راننده پدال گاز را فشار می‌دهد و دریچه گاز باز می‌شود، TPS نیز سیگنال مربوط به باز شدن را تغییر داده و اعلام می‌نماید.
- اطلاعات این سنسور به ECU کمک می‌کند که دقیقاً بداند چه میزان هوا وارد موتور می‌شود تا بتواند سوخت مناسب را تزریق کند.
مثال:
اگر راننده پدال را تا نیمه فشار دهد، دریچه ۵۰٪ باز می‌شود و TPS سیگنالی با ولتاژ حدود ۲.۵ ولت خروجی می‌دهد (در مدل‌های سه سیمه کلاسیک). زاویه صفر (دریچه بسته) تقریباً۰٫۵ ولت، زاویه کامل (دریچه باز) تا ۴٫۵ ولت خواهد بود.
انواع سنسور موقعیت دریچه گاز
TPS بر اساس تکنولوژی ساخت و روش ارسال دیتا به چند مدل تقسیم می‌شود:
الف) نوع پتانسیومتر (Resistive/Potentiometer)
- رایج‌ترین نوع
- شامل یک مقاومت متغیر (پتانسیومتر) و یک جاروبک متصل به محور دریچه گاز
ب) نوع هال افکت (Hall Effect)
- فاقد تماس مکانیکی
- خروجی سیگنال بر اساس تغییر میدان مغناطیسی
ج) نوع دیجیتال یا سوئیچی (Throttle Switch)
- خودروهای قدیمی یا برخی مدل‌های خاص
- فقط دو حالت (باز و بسته کامل)
د) در خودروهای “Drive by Wire”
- TPS بخشی از مجموعه الکترونیکی دریچه گاز است و به شکل یکپارچه عمل می‌کند، داده به صورت سیگنال دیجیتال ارسال می‌شود.
محل نصب سنسور موقعیت دریچه گاز
TPS مستقیماً روی دریچه گاز یا مجموعه منیفولد ورودی نصب می‌شود.
در مدل‌های کابلی کلاسیک، محل نصب دقیقاً روی شفت دریچه و نزدیک بدنه هواست.
در سیستم‌های برقی (E-gas یا Drive by Wire)، سنسور درون موتور الکتریکی کنترل‌کننده دریچه قرار دارد و اغلب به‌عنوان قطعه جداگانه دیده نمی‌شود.
جنس، ساختار و مواد
- بدنه از پلاستیک مقاوم در برابر گرما و خوردگی
- قطعات داخلی (پتانسیومتر) معمولاً از مواد رسانای ویژه و مقاوم سایشی
- کانکتورها و پایه فلزی (آلومینیوم یا فولاد)
- در مدل هال افکت، یک سنسور مغناطیسی و آهنربای دائمی
- سوکت‌ها با پوشش‌های مخصوص جهت محافظت مقابل رطوبت و حرارت
قطعات مرتبط با سنسور موقعیت دریچه گاز
- دریچه گاز (Throttle Body): اصلی‌ترین قطعه‌ای که TPS روی آن نصب می‌شود.
- ECU: مرکز پردازش اطلاعات
- سنسور جریان هوا (MAF) و سنسور فشار منیفولد (MAP): جهت اعتبارسنجی اطلاعات دریچه گاز
- پدال گاز (در Drive by Wire)
- سیستم انژکتور و جرقه‌زن
علائم خرابی سنسور موقعیت دریچه گاز
خرابی TPS کاملاً بر رفتار موتور تاثیر می‌گذارد. مهم‌ترین نشانه‌ها:
- تکان خوردن، لرزش یا قطع و وصلی موتور هنگام گاز دادن
- واکنش کند یا ناگهانی به فشردن گاز
- دور آرام نامنظم یا نامستلزم (Idle Roughness)
- افزایش ناگهانی مصرف سوخت
- خاموش شدن ناگهانی در دور پایین
- روشن شدن چراغ چک (Check Engine)
- ایجاد کد خطا P0120 تا P0124 و سایر کدهای مشابه
- عدم عملکرد صحیح گیربکس اتومات (در خودروهای اتومات)
علل و عوامل خرابی
- سایش و فرسودگی مکانیکی اجزای داخلی (به خصوص جاروبک و مسیر مقاومت)
- نفوذ رطوبت و آلودگی به سنسور
- خطا یا قطعی سیم‌کشی و سوکت
- آسیب ناشی از شستشو با فشار بالا
- خرابی تراشه الکترونیکی (در سنسورهای نوع هال افکت)
- نقص از کارخانه یا کیفیت پایین قطعه تعویض شده
طول عمر سنسور موقعیت دریچه گاز
- سنسور TPS معمولاً عمر طولانی (تا ۱۵۰ هزار کیلومتر یا بیشتر تحت شرایط استاندارد)
- افزایش ریسک خرابی پس از ۵ تا ۱۰ سال کارکرد، به ویژه در ترافیک سنگین یا جاده‌های ناهموار
- نگهداری صحیح و جلوگیری از نفوذ آب و خاک باعث افزایش عمر می‌شود
نکات نگهداری و سرویس
- بازدید دوره‌ای و چک کردن وضعیت سنسور TPS در سرویس‌های دوره‌ای
- اطمینان از خشک و تمیز بودن محل
- بررسی استحکام سوکت و سیم‌کشی و عدم زنگ‌زدگی
- اگر هنگام شستشوی موتور یا کارواش آب وارد سنسور شد، سریع آن را خشک نمایید
- عدم تنظیم دستی روی دریچه گاز مگر با دیاگ مناسب و راهنمای خودرو
قابلیت تعمیر و تعویض
- سنسور TPS معمولاً غیرقابل تعمیر است و در صورت خرابی باید تعویض گردد.
- فقط بررسی یا تعویض سیم‌کشی یا سوکت از بیرون قابل انجام است.
- استفاده از قطعه باکیفیت (ترجیحاً اصلی یا OEM)
روش تعویض سنسور موقعیت دریچه گاز
مراحل استاندارد:
- خاموش کردن موتور و جداسازی سر منفی باتری
- دسترسی به دریچه گاز روی موتور (در موتورهای تنفس طبیعی معمولاً در کنار منیفولد ورودی)
- جداسازی سوکت سنسور از محل نصب
- باز کردن پیچ یا خارهای نگهدارنده سنسور
- نصب TPS جدید و اطمینان از جایگیری صحیح
- اتصال مجدد سوکت و سر باتری
- انجام ریست ECU در صورت نیاز یا هماهنگی مجدد زاویه دریچه با دیاگ (در خودروهای مجهز به drive by wire)
- تست خودرو: بررسی رفتار موتور و اطمینان از رفع خطا در دیاگ
نکات تکمیلی
- تعویض و کالیبراسیون TPS باید با دقت انجام شود، زیرا جاگذاری غلط سبب از کارافتادن سیستم مدیریت سوخت یا تولید خطا خواهد شد.
- برخی خودروها نیاز به برنامه‌ریزی یا ریست دستی ECU بعد از تعویض سنسور دارند.
- همیشه قبل از تعویض، کدهای خطا و نشانه‌های دیگر را بررسی کنید و از سالم بودن سیم‌کشی‌ها مطمئن شوید.
جمع‌بندی
سنسور موقعیت دریچه گاز یا TPS سامانه‌ای حیاتی در خودروهای مدرن است که ارتباط میان پدال گاز راننده و ECU را برقرار می‌کند. خرابی این حسگر مشکلات جدی مانند کاهش قدرت، افزایش مصرف سوخت و سخت روشن شدن خودرو را در پی دارد. نگهداری و تعویض اصولی و به‌موقع سنسور مطابق استانداردهای کارخانه و استفاده از قطعه اصل، کلید سلامت موتور و کارکرد اقتصادی خودرو خواهد بود.
در صورت نیاز به شناسایی محل دقیق TPS یا دیاگرام‌های مربوط به مدل خاص خودروی خود، کافیست نام و مدل خودرو را ارسال کنید.
