ऑक्सीजन सेंसर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत
कार का उपकरण,  इंजन डिवाइस

ऑक्सीजन सेंसर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

ऑक्सीजन सेंसर एक उपकरण है जिसे कार इंजन की निकास गैसों में शेष ऑक्सीजन की मात्रा को रिकॉर्ड करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उत्प्रेरक कनवर्टर के पास निकास प्रणाली में स्थित है। ऑक्सीजनेटर द्वारा प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, इलेक्ट्रॉनिक इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू) वायु-ईंधन मिश्रण के इष्टतम अनुपात की गणना को सही करती है। इसकी संरचना में अतिरिक्त हवा का गुणांक ऑटोमोटिव उद्योग में ग्रीक अक्षर द्वारा दर्शाया गया है लैम्ब्डा (λ), जिसकी बदौलत सेंसर को दूसरा नाम मिला - लैम्ब्डा जांच।

अतिरिक्त वायु कारक λ

ऑक्सीजन सेंसर के डिज़ाइन और इसके संचालन के सिद्धांत को अलग करने से पहले, वायु-ईंधन मिश्रण के अतिरिक्त वायु अनुपात जैसे महत्वपूर्ण पैरामीटर को निर्धारित करना आवश्यक है: यह क्या है, यह क्या प्रभावित करता है और सेंसर इसे क्यों मापता है।

आईसीई ऑपरेशन के सिद्धांत में, ऐसी अवधारणा है स्टोइकोमेट्रिक अनुपात - यह हवा और ईंधन का आदर्श अनुपात है जिस पर इंजन सिलेंडर के दहन कक्ष में ईंधन का पूर्ण दहन होता है। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जिसके आधार पर ईंधन आपूर्ति और इंजन ऑपरेटिंग मोड की गणना की जाती है। यह 14,7 किलोग्राम हवा से 1 किलोग्राम ईंधन (14,7:1) के बराबर है। स्वाभाविक रूप से, वायु-ईंधन मिश्रण की इतनी मात्रा एक समय में सिलेंडर में प्रवेश नहीं करती है, यह केवल एक अनुपात है जिसे वास्तविक स्थितियों के लिए पुनर्गणना किया जाता है।

अतिरिक्त वायु अनुपात (λ) - यह ईंधन के पूर्ण दहन के लिए सैद्धांतिक रूप से आवश्यक (स्टोइकोमेट्रिक) इंजन में प्रवेश करने वाली हवा की वास्तविक मात्रा का अनुपात है। सरल शब्दों में, यह "सिलेंडर में जितनी हवा प्रवेश करनी चाहिए थी उससे कितनी अधिक (कम) दर्ज हुई।"

λ के मान के आधार पर वायु-ईंधन मिश्रण तीन प्रकार के होते हैं:

  • λ = 1 - स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण;
  • λ <1 - "समृद्ध" मिश्रण (избыток - топливо; कमी - воздух);
  • λ > 1 - "खराब" मिश्रण (अतिरिक्त - हवा; कमी - ईंधन)।

आधुनिक इंजन वर्तमान कार्यों (ईंधन अर्थव्यवस्था, गहन त्वरण, निकास गैसों में हानिकारक पदार्थों की एकाग्रता में कमी) के आधार पर, सभी तीन प्रकार के मिश्रण पर काम कर सकते हैं। इष्टतम इंजन शक्ति मूल्यों के दृष्टिकोण से, गुणांक लैम्ब्डा इसका मान लगभग 0,9 ("समृद्ध" मिश्रण) होना चाहिए, न्यूनतम ईंधन खपत स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण (λ = 1) के अनुरूप होगी। निकास गैस शोधन में सर्वोत्तम परिणाम λ = 1 पर भी देखे जाएंगे, क्योंकि उत्प्रेरक कनवर्टर का कुशल संचालन वायु-ईंधन मिश्रण की स्टोइकोमेट्रिक संरचना के साथ होता है।

ऑक्सीजन सेंसर का उद्देश्य

आधुनिक कारों में मानक रूप से, दो ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग किया जाता है (इन-लाइन इंजन के लिए)। एक उत्प्रेरक कनवर्टर से पहले (ऊपरी लैम्ब्डा जांच), और दूसरा इसके बाद (निचला लैम्ब्डा जांच)। ऊपरी और निचले सेंसर के डिज़ाइन में कोई अंतर नहीं है, वे समान हो सकते हैं, लेकिन वे अलग-अलग कार्य करते हैं।

अपस्ट्रीम या फ्रंट ऑक्सीजन सेंसर निकास गैसों में शेष ऑक्सीजन की मात्रा का पता लगाता है। इस सेंसर से सिग्नल के आधार पर, इंजन नियंत्रण इकाई "समझती है" कि इंजन किस प्रकार के वायु-ईंधन मिश्रण पर चल रहा है (स्टोइकोमेट्रिक, रिच या लीन)। ऑक्सीजनेटर की रीडिंग और ऑपरेशन के आवश्यक मोड के आधार पर, ईसीयू सिलेंडर को आपूर्ति की गई ईंधन की मात्रा को समायोजित करता है। एक नियम के रूप में, ईंधन आपूर्ति को स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण की ओर समायोजित किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जब इंजन गर्म हो जाता है, तो सेंसर से सिग्नल को इंजन ईसीयू द्वारा तब तक नजरअंदाज कर दिया जाता है जब तक कि यह ऑपरेटिंग तापमान तक नहीं पहुंच जाता। निचली या पिछली लैम्ब्डा जांच का उपयोग मिश्रण की संरचना को और अधिक समायोजित करने और उत्प्रेरक कनवर्टर के सही संचालन की निगरानी के लिए किया जाता है।

ऑक्सीजन सेंसर के संचालन का डिज़ाइन और सिद्धांत

आधुनिक कारों में कई प्रकार के लैम्ब्डा जांच का उपयोग किया जाता है। उनमें से सबसे लोकप्रिय के डिजाइन और संचालन के सिद्धांत पर विचार करें - ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड (ZrO2) पर आधारित एक ऑक्सीजन सेंसर। सेंसर में निम्नलिखित मुख्य तत्व होते हैं:

  • बाहरी इलेक्ट्रोड निकास गैसों के संपर्क में है।
  • आंतरिक इलेक्ट्रोड वायुमंडल के संपर्क में है।
  • हीटिंग तत्व - ऑक्सीजन सेंसर को गर्म करने और इसे अधिक तेज़ी से ऑपरेटिंग तापमान (लगभग 300 डिग्री सेल्सियस) पर लाने के लिए उपयोग किया जाता है।
  • ठोस इलेक्ट्रोलाइट - दो इलेक्ट्रोड (ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड) के बीच स्थित होता है।
  • आवास।
  • टिप सुरक्षात्मक आवरण - निकास गैसों के प्रवेश के लिए विशेष छेद (वेध) हैं।

बाहरी और आंतरिक इलेक्ट्रोड प्लैटिनम स्पटरिंग से ढके होते हैं। ऐसी लैम्ब्डा जांच के संचालन का सिद्धांत प्लैटिनम परतों (इलेक्ट्रोड) के बीच संभावित अंतर की घटना पर आधारित है, जो ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील हैं। यह तब होता है जब इलेक्ट्रोलाइट को गर्म किया जाता है, जब वायुमंडलीय हवा और निकास गैसों से ऑक्सीजन आयन इसके माध्यम से चलते हैं। सेंसर इलेक्ट्रोड पर होने वाला वोल्टेज निकास गैसों में ऑक्सीजन सांद्रता पर निर्भर करता है। यह जितना अधिक होगा, वोल्टेज उतना ही कम होगा। ऑक्सीजन सेंसर सिग्नल वोल्टेज रेंज 100 से 900 एमवी तक है। सिग्नल में एक साइनसॉइडल आकार होता है, जिसमें तीन क्षेत्र प्रतिष्ठित होते हैं: 100 से 450 एमवी तक - एक दुबला मिश्रण, 450 से 900 एमवी तक - एक समृद्ध मिश्रण, 450 एमवी का मान वायु-ईंधन मिश्रण की स्टोइकोमेट्रिक संरचना से मेल खाता है।

ऑक्सीजनेटर संसाधन और इसकी खराबी

लैम्ब्डा जांच सबसे तेजी से पहनने वाले सेंसरों में से एक है। यह इस तथ्य के कारण है कि यह लगातार निकास गैसों के संपर्क में रहता है और इसका संसाधन सीधे ईंधन की गुणवत्ता और इंजन के स्वास्थ्य पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक ज़िरकोनियम ऑक्सीजन टैंक का संसाधन लगभग 70-130 हजार किलोमीटर है।

चूंकि दोनों ऑक्सीजन सेंसर (ऊपरी और निचले) का संचालन OBD-II प्रणाली द्वारा नियंत्रित किया जाता है, यदि उनमें से कोई भी विफल हो जाता है, तो संबंधित त्रुटि दर्ज की जाएगी, और उपकरण पैनल पर "चेक इंजन" खराबी संकेतक लैंप जल जाएगा। इस मामले में, आप एक विशेष डायग्नोस्टिक स्कैनर का उपयोग करके खराबी का निदान कर सकते हैं। बजट विकल्पों में से आपको स्कैन टूल प्रो ब्लैक एडिशन पर ध्यान देना चाहिए।

यह कोरियाई निर्मित स्कैनर अपनी उच्च निर्माण गुणवत्ता और केवल इंजन ही नहीं, बल्कि कार के सभी घटकों और असेंबलियों का निदान करने की क्षमता में एनालॉग्स से भिन्न है। यह वास्तविक समय में सभी सेंसर (ऑक्सीजन सहित) की रीडिंग को ट्रैक करने में भी सक्षम है। स्कैनर सभी लोकप्रिय डायग्नोस्टिक कार्यक्रमों के साथ संगत है और, अनुमत वोल्टेज मानों को जानकर, कोई भी सेंसर के स्वास्थ्य का अंदाजा लगा सकता है।

जब ऑक्सीजन सेंसर ठीक से काम कर रहा होता है, तो सिग्नल विशेषता एक नियमित साइन तरंग होती है, जो 8 सेकंड के भीतर कम से कम 10 बार स्विचिंग आवृत्ति दिखाती है। यदि सेंसर विफल हो जाता है, तो सिग्नल का आकार संदर्भ से भिन्न होगा, या मिश्रण की संरचना में बदलाव के प्रति इसकी प्रतिक्रिया काफी धीमी हो जाएगी।

ऑक्सीजन सेंसर की मुख्य खराबी:

  • ऑपरेशन के दौरान घिसाव (सेंसर की "उम्र बढ़ने");
  • हीटिंग तत्व का खुला सर्किट;
  • प्रदूषण।

इन सभी प्रकार की समस्याएं कम गुणवत्ता वाले ईंधन के उपयोग, अधिक गर्मी, विभिन्न योजकों के जुड़ने, सेंसर क्षेत्र में तेल और सफाई उत्पादों के प्रवेश से उत्पन्न हो सकती हैं।

खराब ऑक्सीजनेटर के लक्षण:

  • उपकरण पैनल पर सिग्नल लैंप की खराबी का संकेत।
  • ताकत में कमी।
  • गैस पेडल पर कमजोर प्रतिक्रिया।
  • निष्क्रिय अवस्था में इंजन का खराब संचालन।

लैम्ब्डा जांच के प्रकार

ज़िरकोनियम के अलावा, टाइटेनियम और ब्रॉडबैंड ऑक्सीजन सेंसर का भी उपयोग किया जाता है।

  • टाइटेनियम. इस प्रकार के ऑक्सीजनेटर में टाइटेनियम डाइऑक्साइड से बना एक संवेदनशील तत्व होता है। ऐसे सेंसर का ऑपरेटिंग तापमान 700 डिग्री सेल्सियस से शुरू होता है। टाइटेनियम लैम्ब्डा जांच को वायुमंडलीय हवा की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि उनके संचालन का सिद्धांत निकास में ऑक्सीजन की एकाग्रता के आधार पर आउटपुट वोल्टेज में बदलाव पर आधारित है।
  • ब्रॉडबैंड लैम्ब्डा जांच एक उन्नत मॉडल है। इसमें एक ज़िरकोनियम सेंसर और एक पंपिंग तत्व होता है। पहला निकास गैसों में ऑक्सीजन की सांद्रता को मापता है, संभावित अंतर के कारण होने वाले वोल्टेज को ठीक करता है। इसके बाद, रीडिंग की तुलना संदर्भ मान (450 एमवी) से की जाती है, और, विचलन के मामले में, एक करंट लगाया जाता है जो निकास से ऑक्सीजन आयनों के पंपिंग को उत्तेजित करता है। यह तब तक जारी रहता है जब तक वोल्टेज निर्दिष्ट मान के बराबर न हो जाए।

लैम्ब्डा जांच इंजन प्रबंधन प्रणाली का एक बहुत ही महत्वपूर्ण तत्व है, और इसकी खराबी से ड्राइविंग में कठिनाई हो सकती है और इंजन के अन्य हिस्सों पर घिसाव बढ़ सकता है। और चूँकि इसकी मरम्मत नहीं की जा सकती, इसलिए इसे तुरंत एक नए से बदला जाना चाहिए।

एक टिप्पणी जोड़ें