Թթվածնի սենսորի սարքը և շահագործման սկզբունքը

Թթվածնի սենսորը սարք է, որը նախատեսված է մեքենայի շարժիչի արտանետվող գազերում մնացած թթվածնի քանակությունը գրանցելու համար: Այն գտնվում է արտանետման համակարգում կատալիտիկ փոխարկիչի մոտ։ Օքսիգենատորի ստացած տվյալների հիման վրա շարժիչի էլեկտրոնային կառավարման միավորը (ECU) ուղղում է օդ-վառելիքի խառնուրդի օպտիմալ համամասնության հաշվարկը: Նրա բաղադրության մեջ ավելցուկային օդի գործակիցը ավտոմոբիլային արդյունաբերությունում նշվում է հունարեն տառով լամբդա (λ), որի շնորհիվ սենսորը ստացել է երկրորդ անունը՝ լամբդա զոնդ։

Ավելորդ օդի գործակից λ

Նախքան թթվածնի սենսորի դիզայնը և դրա շահագործման սկզբունքը ապամոնտաժելը, անհրաժեշտ է որոշել այնպիսի կարևոր պարամետր, ինչպիսին է օդ-վառելիքի խառնուրդի ավելցուկային օդի հարաբերակցությունը. ինչ է դա, ինչի վրա է ազդում և ինչու է սենսորը չափում այն:

ICE-ի շահագործման տեսության մեջ կա այնպիսի հասկացություն, ինչպիսին է ստոյխիոմետրիկ հարաբերակցությունը - սա օդի և վառելիքի իդեալական հարաբերակցությունն է, որի դեպքում վառելիքի ամբողջական այրումը տեղի է ունենում շարժիչի մխոցի այրման պալատում: Սա շատ կարևոր պարամետր է, որի հիման վրա հաշվարկվում են վառելիքի մատակարարման և շարժիչի շահագործման ռեժիմները: Այն հավասար է 14,7 կգ օդի 1 կգ վառելիքին (14,7:1): Բնականաբար, օդ-վառելիքի խառնուրդի նման քանակությունը միանգամից չի մտնում բալոն, դա ընդամենը համամասնություն է, որը վերահաշվարկվում է իրական պայմանների համար:

Ավելորդ օդի հարաբերակցությունը (λ) - սա շարժիչ մտնող օդի իրական քանակի հարաբերակցությունն է վառելիքի ամբողջական այրման համար տեսականորեն անհրաժեշտ (ստոյխիոմետրիկին): Պարզ ասած, սա «որքան ավելի (քիչ) օդ է մտել բալոն, քան պետք է լիներ»:

Կախված λ-ի արժեքից, առանձնանում են օդ-վառելիքի խառնուրդի երեք տեսակ.

• λ = 1 - ստոյխիոմետրիկ խառնուրդ;
• λ < 1 – «հարուստ» խառնուրդ (избыток – топливо; դեֆիցիտ – воздух);
• λ > 1 - «աղքատ» խառնուրդ (ավելցուկ - օդ; պակաս - վառելիք):

Ժամանակակից շարժիչները կարող են աշխատել բոլոր երեք տեսակի խառնուրդների վրա՝ կախված ընթացիկ խնդիրներից (վառելիքի տնտեսում, ինտենսիվ արագացում, արտանետվող գազերում վնասակար նյութերի կոնցենտրացիայի նվազում): Շարժիչի հզորության օպտիմալ արժեքների տեսանկյունից գործակիցը լամբդա պետք է ունենա մոտ 0,9 արժեք («հարուստ» խառնուրդ), վառելիքի նվազագույն սպառումը կհամապատասխանի ստոյխիոմետրիկ խառնուրդին (λ = 1): Արտանետվող գազերի մաքրման լավագույն արդյունքները նույնպես կնկատվեն λ = 1, քանի որ կատալիտիկ փոխարկիչի արդյունավետ աշխատանքը տեղի է ունենում օդ-վառելիքի խառնուրդի ստոյխիոմետրիկ կազմով:

Թթվածնի սենսորների նպատակը

Ստանդարտ ժամանակակից մեքենաներում օգտագործվում են երկու թթվածնի սենսորներ (ներկառուցված շարժիչի համար): Մեկը կատալիտիկ փոխարկիչից առաջ (վերին լամբդա զոնդ), իսկ երկրորդը՝ դրանից հետո (ստորին լամբդա զոնդ): Վերին և ստորին սենսորների նախագծման մեջ տարբերություններ չկան, դրանք կարող են նույնը լինել, բայց նրանք տարբեր գործառույթներ են կատարում:

Վերևի կամ առջևի թթվածնի սենսորը հայտնաբերում է արտանետվող գազերում մնացած թթվածնի քանակը: Այս սենսորից ստացված ազդանշանի հիման վրա շարժիչի կառավարման միավորը «հասկանում է», թե ինչ տեսակի օդ-վառելիքի խառնուրդով է աշխատում շարժիչը (ստոյխիոմետրիկ, հարուստ կամ նիհար): Կախված թթվածնային սարքի ցուցումներից և աշխատանքի պահանջվող ռեժիմից՝ ECU-ն կարգավորում է բալոններին մատակարարվող վառելիքի քանակը: Որպես կանոն, վառելիքի մատակարարումը ճշգրտվում է ստոյխիոմետրիկ խառնուրդի նկատմամբ: Պետք է նշել, որ երբ շարժիչը տաքանում է, սենսորից ստացվող ազդանշանները անտեսվում են շարժիչի ECU-ի կողմից, մինչև այն հասնի աշխատանքային ջերմաստիճանի: Ստորին կամ հետևի լամբդա զոնդն օգտագործվում է խառնուրդի բաղադրությունը հետագայում կարգավորելու և կատալիտիկ փոխարկիչի ճիշտ աշխատանքը վերահսկելու համար:

Թթվածնի սենսորի նախագծումը և աշխատանքի սկզբունքը

Ժամանակակից մեքենաների վրա օգտագործվում են լամբդա զոնդերի մի քանի տեսակներ: Դիտարկենք դրանցից ամենահայտնիների դիզայնը և գործողության սկզբունքը՝ թթվածնի սենսորը, որը հիմնված է ցիրկոնիումի երկօքսիդի (ZrO2) վրա: Սենսորը բաղկացած է հետևյալ հիմնական տարրերից.

• Արտաքին էլեկտրոդը շփվում է արտանետվող գազերի հետ:
• Ներքին էլեկտրոդը շփվում է մթնոլորտի հետ։
• Ջեռուցման տարր - օգտագործվում է թթվածնի սենսորը տաքացնելու և այն ավելի արագ հասցնելու աշխատանքային ջերմաստիճանի (մոտ 300 ° C):
• Պինդ էլեկտրոլիտ - գտնվում է երկու էլեկտրոդների միջև (ցիրկոնիումի երկօքսիդ):
• Մարմինը
• Ծածկույթի պաշտպանիչ ծածկ - ունի հատուկ անցքեր (պերֆորացիա) արտանետվող գազերի ներթափանցման համար:

Արտաքին և ներքին էլեկտրոդները ծածկված են պլատինե ցողացմամբ։ Նման լամբդա զոնդի շահագործման սկզբունքը հիմնված է պլատինե շերտերի (էլեկտրոդների) միջև պոտենցիալ տարբերության առաջացման վրա, որոնք զգայուն են թթվածնի նկատմամբ: Այն տեղի է ունենում, երբ էլեկտրոլիտը տաքացվում է, երբ թթվածնի իոնները մթնոլորտային օդից և արտանետվող գազերը շարժվում են դրա միջով: Սենսորային էլեկտրոդների մոտ առաջացող լարումը կախված է արտանետվող գազերում թթվածնի կոնցենտրացիայից: Որքան բարձր է, այնքան ցածր է լարումը: Թթվածնի ցուցիչի ազդանշանի լարման միջակայքը 100-ից 900 մՎ է: Ազդանշանն ունի սինուսոիդային ձև, որում առանձնանում են երեք տարածքներ՝ 100-ից մինչև 450 մՎ՝ նիհար խառնուրդ, 450-ից 900 մՎ՝ հարուստ խառնուրդ, 450 մՎ արժեքը համապատասխանում է օդ-վառելիքի խառնուրդի ստոյխիոմետրիկ կազմին։ .

Օքսիգենատորի ռեսուրսը և դրա անսարքությունները

Լամբդա զոնդը ամենաարագ կրող սենսորներից մեկն է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն մշտապես շփվում է արտանետվող գազերի հետ, և դրա ռեսուրսը ուղղակիորեն կախված է վառելիքի որակից և շարժիչի առողջությունից: Օրինակ, ցիրկոնիումի թթվածնի բաքը ունի մոտ 70-130 հազար կիլոմետր ռեսուրս:

Քանի որ երկու թթվածնի սենսորների (վերին և ստորին) աշխատանքը վերահսկվում է OBD-II համակարգով, եթե դրանցից որևէ մեկը ձախողվի, համապատասխան սխալը կգրանցվի, և «Check Engine» անսարքության ցուցիչի լամպը կվառվի գործիքի վահանակի վրա: . Այս դեպքում դուք կարող եք ախտորոշել անսարքությունը՝ օգտագործելով հատուկ ախտորոշիչ սկաներ: Բյուջեի տարբերակներից պետք է ուշադրություն դարձնել Scan Tool Pro Black Edition-ին:

Կորեական արտադրության այս սկաները տարբերվում է անալոգներից իր բարձր կառուցման որակով և մեքենայի բոլոր բաղադրիչներն ու հավաքույթները, և ոչ միայն շարժիչը ախտորոշելու ունակությամբ: Այն նաև ի վիճակի է հետևել բոլոր սենսորների (ներառյալ թթվածնի) ընթերցումները իրական ժամանակում: Սկաները համատեղելի է բոլոր հայտնի ախտորոշիչ ծրագրերի հետ և, իմանալով թույլատրելի լարման արժեքները, կարելի է դատել սենսորի առողջությունը:

Երբ թթվածնի սենսորը ճիշտ է աշխատում, ազդանշանի բնութագիրը սովորական սինուսային ալիք է, որը ցույց է տալիս փոխարկման հաճախականությունը առնվազն 8 անգամ 10 վայրկյանում: Եթե ​​սենսորը ձախողվի, ապա ազդանշանի ձևը կտարբերվի տեղեկատուից, կամ դրա արձագանքը խառնուրդի կազմի փոփոխությանը զգալիորեն կդանդաղի:

Թթվածնի սենսորի հիմնական անսարքությունները.

• մաշվածությունը շահագործման ընթացքում (սենսորի «ծերացումը»);
• ջեռուցման տարրի բաց միացում;
• աղտոտում

Այս բոլոր տեսակի խնդիրները կարող են առաջանալ ցածրորակ վառելիքի օգտագործման, գերտաքացման, տարբեր հավելումների ավելացման, յուղերի և մաքրող միջոցների ներթափանցման սենսորային տարածք:

Օքսիգենատորի անսարքության նշանները.

• Գործիքների վահանակի վրա անսարքության ազդանշանային լամպի նշում:
• Իշխանության կորուստ.
• Թույլ արձագանք գազի ոտնակին.
• Շարժիչի կոպիտ աշխատանքը պարապ վիճակում:

Լամբդա զոնդերի տեսակները

Բացի ցիրկոնիումից, օգտագործվում են նաև տիտան և լայնաշերտ թթվածնի սենսորներ:

• Տիտանի. Այս տեսակի թթվածինն ունի զգայուն տարր, որը պատրաստված է տիտանի երկօքսիդից: Նման սենսորի աշխատանքային ջերմաստիճանը սկսվում է 700 °C-ից։ Տիտանի լամբդա զոնդերը չեն պահանջում մթնոլորտային օդի առկայությունը, քանի որ դրանց շահագործման սկզբունքը հիմնված է ելքային լարման փոփոխության վրա՝ կախված արտանետվող թթվածնի կոնցենտրացիայից:
• Լայնաշերտ լամբդա զոնդը առաջադեմ մոդել է: Այն բաղկացած է ցիրկոնիումի սենսորից և պոմպային տարրից: Առաջինը չափում է արտանետվող գազերում թթվածնի կոնցենտրացիան՝ ամրագրելով պոտենցիալ տարբերության պատճառով առաջացած լարումը։ Այնուհետև, ցուցմունքը համեմատվում է հղման արժեքի հետ (450 մՎ), և շեղման դեպքում կիրառվում է հոսանք, որը հրահրում է արտանետումներից թթվածնի իոնների մղումը: Սա շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև լարումը հավասարվի նշված արժեքին:

Լամբդա զոնդը շարժիչի կառավարման համակարգի շատ կարևոր տարր է, և դրա անսարքությունը կարող է հանգեցնել վարելու դժվարությունների և առաջացնել շարժիչի այլ մասերի մաշվածության ավելացում: Եվ քանի որ այն հնարավոր չէ վերանորոգել, այն պետք է անմիջապես փոխարինվի նորով։