Skābekļa sensora ierīce un darbības princips

Skābekļa sensors - ierīce, kas paredzēta, lai reģistrētu skābekļa daudzumu, kas paliek automašīnas motora izplūdes gāzēs. Tas atrodas izplūdes sistēmā netālu no katalizatora. Pamatojoties uz skābekļa ģeneratora saņemtajiem datiem, elektroniskais motora vadības bloks (ECU) izlabo gaisa un degvielas maisījuma optimālās proporcijas aprēķinu. Pārmērīgu gaisa attiecību tā sastāvā automobiļu rūpniecībā norāda ar grieķu burtu lambda (λ), kura dēļ sensors saņēma otro nosaukumu - lambda zonde.

Pārmērīgs gaisa koeficients λ

Pirms skābekļa sensora konstrukcijas un tā darbības principa demontāžas ir jānosaka tāds svarīgs parametrs kā degvielas un gaisa maisījuma gaisa pārpalikuma attiecība: kas tas ir, ko tas ietekmē un kāpēc to mēra sensors.

ICE darbības teorijā ir tāds jēdziens kā stehiometriskā attiecība - šī ir ideālā gaisa un degvielas proporcija, pie kuras motora cilindra sadegšanas kamerā notiek pilnīga degšana. Tas ir ļoti svarīgs parametrs, uz kura pamata tiek aprēķināta degvielas padeve un motora darbības režīmi. Tas ir vienāds ar 14,7 kg gaisa un 1 kg degvielas (14,7: 1). Dabiski, ka šāds gaisa un degvielas maisījuma daudzums vienlaikus nenonāk cilindrā, tā ir tikai proporcija, kas tiek pārrēķināta reāliem apstākļiem.

Pārmērīga gaisa attiecība (λ) Vai faktiskā gaisa daudzuma, kas nonāk motorā, attiecība pret teorētiski nepieciešamo (stehiometrisko) daudzumu pilnīgai degvielas sadegšanai. Vienkārši sakot, tas ir "cik daudz (mazāk) gaisa ieplūda cilindrā, nekā tam vajadzētu būt".

Atkarībā no λ vērtības ir trīs veidu gaisa un degvielas maisījumi:

• λ = 1 - stehiometriskais maisījums;
• λ <1 - “bagātīgs” maisījums (izdalīšanās - šķīstošs; deficīts - gaiss);
• λ> 1 - "liesais" maisījums (pārpalikums - gaiss; trūkums - degviela).

Mūsdienu dzinēji var darboties ar visiem trim maisījumu veidiem, atkarībā no pašreizējiem uzdevumiem (degvielas ekonomija, intensīvs paātrinājums, kaitīgo vielu koncentrācijas samazināšana izplūdes gāzēs). No dzinēja jaudas optimālo vērtību viedokļa koeficients lambda vērtība būtu aptuveni 0,9 (“bagātīgs” maisījums), minimālais degvielas patēriņš atbildīs stehiometriskajam maisījumam (λ = 1). Labākie rezultāti izplūdes gāzu attīrīšanā tiks novēroti arī pie λ = 1, jo katalizatora efektīva darbība notiek ar gaisa un degvielas maisījuma stehiometrisko sastāvu.

Skābekļa sensoru mērķis

Mūsdienu automašīnās standartā tiek izmantoti divi skābekļa sensori (rindas motoram). Viens katalizatora priekšā (augšējā lambda zonde) un otrais aiz tā (apakšējā lambda zonde). Augšējā un apakšējā sensora konstrukcijā nav atšķirību, tie var būt vienādi, bet tie veic dažādas funkcijas.

Augšējais vai priekšējais skābekļa sensors nosaka atlikušo skābekli izplūdes gāzēs. Pamatojoties uz šī sensora signālu, motora vadības bloks “saprot”, kāda veida gaisa un degvielas maisījumam darbojas motors (stehiometrisks, bagāts vai liess). Atkarībā no skābekļa devēja rādījumiem un nepieciešamā darbības režīma, ECU pielāgo cilindriem piegādātā degvielas daudzumu. Parasti degvielas padeve tiek noregulēta uz stehiometrisko maisījumu. Jāatzīmē, ka, kad motors sasilst, motora ECU ignorē sensora signālus, līdz tas sasniedz darba temperatūru. Apakšējo vai aizmugurējo lambda zondi izmanto, lai vēl vairāk pielāgotu maisījuma sastāvu un uzraudzītu katalītiskā neitralizatora darbspēju.

Skābekļa sensora dizains un darbības princips

Mūsdienu automašīnās tiek izmantoti vairāki lambda zondu veidi. Apsvērsim vispopulārāko no tiem - skābekļa sensora, kura pamatā ir cirkonija dioksīds (ZrO2), dizainu un darbības principu. Sensors sastāv no šādiem galvenajiem elementiem:

• Ārējais elektrods - nonāk saskarē ar izplūdes gāzēm.
• Iekšējais elektrods - saskarē ar atmosfēru.
• Sildelements - izmanto skābekļa sensora sildīšanai un ātrākai darba temperatūras paaugstināšanai (apmēram 300 ° C).
• Cietais elektrolīts - atrodas starp diviem elektrodiem (cirkonija oksīds).
• Mājokļi.
• Uzgaļa aizsargs - ir īpašas atveres (perforācijas) izplūdes gāzu iekļūšanai.

Ārējie un iekšējie elektrodi ir pārklāti ar platīnu. Šādas lambda zondes darbības princips ir balstīts uz potenciālo atšķirību rašanos starp platīna slāņiem (elektrodiem), kuri ir jutīgi pret skābekli. Tas notiek, kad elektrolīts tiek uzkarsēts, kad skābekļa joni pārvietojas pa to no atmosfēras gaisa un izplūdes gāzēm. Spriegums pie sensora elektrodiem ir atkarīgs no skābekļa koncentrācijas izplūdes gāzēs. Jo augstāks tas ir, jo zemāks ir spriegums. Skābekļa sensora signāla sprieguma diapazons ir no 100 līdz 900 mV. Signālam ir sinusoidāla forma, kurā izšķir trīs reģionus: no 100 līdz 450 mV - liesais maisījums, no 450 līdz 900 mV - bagāts maisījums, 450 mV atbilst gaisa un degvielas maisījuma stehiometriskajam sastāvam.

Oxygenator resurss un tā darbības traucējumi

Zonde lambda ir viens no visātrāk nolietotajiem sensoriem. Tas ir saistīts ar faktu, ka tas pastāvīgi saskaras ar izplūdes gāzēm, un tā resurss ir tieši atkarīgs no degvielas kvalitātes un motora darbspējas. Piemēram, cirkonija skābekļa tvertnes resurss ir aptuveni 70-130 tūkstoši kilometru.

Tā kā abu skābekļa sensoru (augšējā un apakšējā) darbību uzrauga OBD-II borta diagnostikas sistēma, ja kāds no tiem neizdodas, tiks reģistrēta atbilstoša kļūda un indikatora lampa “Check Engine” instrumentu panelī iedegsies. Šajā gadījumā jūs varat diagnosticēt darbības traucējumus, izmantojot īpašu diagnostikas skeneri. No budžeta iespējām jums jāpievērš uzmanība Scan Tool Pro Black Edition.

Šis Korejā ražotais skeneris atšķiras no analogiem ar augsto uzbūves kvalitāti un spēju diagnosticēt visas automašīnas sastāvdaļas un mezglus, ne tikai dzinēju. Viņš arī reāllaikā spēj izsekot visu sensoru (ieskaitot skābekli) rādījumus. Skeneris ir saderīgs ar visām populārajām diagnostikas programmām, un, zinot pieļaujamās sprieguma vērtības, jūs varat spriest par sensora veselību.

Kad skābekļa sensors darbojas pareizi, signāla raksturojums ir parasts sinusoidāls, parādot pārslēgšanās frekvenci vismaz 8 reizes 10 sekunžu laikā. Ja sensors nav kārtībā, tad signāla forma atšķirsies no atsauces, vai arī tā reakcija uz maisījuma sastāva izmaiņām būs ievērojami palēnināta.

Galvenie skābekļa sensora darbības traucējumi:

• nodilums darbības laikā (sensora “novecošana”);
• sildelementa atvērta ķēde;
• piesārņojums.

Visu šāda veida problēmas var izraisīt zemas kvalitātes degvielas izmantošana, pārkaršana, dažādu piedevu pievienošana, eļļu un tīrīšanas līdzekļu iekļūšana sensora darbības zonā.

Oxygenator darbības traucējumu pazīmes:

• Brīdinājuma gaismas indikācija uz vadības paneļa.
• Spēka zudums.
• Slikta reakcija uz gāzes pedāli.
• Rupja motora tukšgaita.

Lambda zondu veidi

Papildus cirkonija oksīdam tiek izmantoti arī titāna un platjoslas skābekļa sensori.

• Titāns. Šāda veida oksigenatoram ir jutīgs titāna dioksīda elements. Šāda sensora darba temperatūra sākas no 700 ° C. Titāna lambda zondēm nav nepieciešams atmosfēras gaiss, jo to darbības princips ir balstīts uz izejas sprieguma izmaiņām atkarībā no skābekļa koncentrācijas izplūdes gāzēs.
• Platjoslas lambda zonde ir uzlabots modelis. Tas sastāv no ciklona sensora un sūknēšanas elementa. Pirmais mēra skābekļa koncentrāciju izplūdes gāzēs, reģistrējot spriegumu, ko rada potenciālā starpība. Pēc tam rādījumu salīdzina ar atsauces vērtību (450 mV), un novirzes gadījumā tiek izmantota strāva, kas provocē skābekļa jonu iesmidzināšanu no izplūdes gāzēm. Tas notiek, līdz spriegums kļūst vienāds ar doto.

Lambda zonde ir ļoti svarīgs motora vadības sistēmas elements, un tā nepareiza darbība var radīt grūtības braukšanā un izraisīt pārējo motora daļu lielāku nodilumu. Tā kā to nevar salabot, tas nekavējoties jāaizstāj ar jaunu.