Уређај и принцип рада сензора кисеоника

Сензор кисеоника - уређај дизајниран да бележи количину кисеоника која остаје у издувним гасовима аутомобилског мотора. Налази се у издувном систему у близини катализатора. На основу података које добија генератор кисеоника, електронска управљачка јединица мотора (ЕЦУ) исправља израчунавање оптималног пропорција смеше ваздух-гориво. Однос вишка ваздуха у његовом саставу означено је у аутомобилској индустрији грчким словом ламбда (λ), због чега је сензор добио друго име - ламбда сонда.

Коефицијент вишка ваздуха λ

Пре растављања дизајна сензора кисеоника и принципа његовог рада, потребно је утврдити тако важан параметар као однос вишка ваздуха смеше гориво-ваздух: шта је то, шта утиче и зашто се мери сензор.

У теорији рада ИЦЕ постоји такав концепт као стехиометријски однос - ово је идеалан однос ваздуха и горива, при коме долази до потпуног сагоревања горива у комори за сагоревање цилиндра мотора. Ово је веома важан параметар, на основу којег се израчунавају начини испоруке горива и рада мотора. Једнако је 14,7 кг ваздуха и 1 кг горива (14,7: 1). Природно, таква количина смеше ваздух-гориво не улази у цилиндар у једном тренутку, то је само пропорција која се прерачунава за стварне услове.

Однос вишка ваздуха (λ) Да ли је однос стварне количине ваздуха који улази у мотор према теоретски потребној (стехиометријској) количини за потпуно сагоревање горива. Једноставно речено, то је „колико је више (мање) ваздуха ушло у цилиндар него што би требало да буде“.

У зависности од вредности λ, постоје три врсте мешавине ваздуха и горива:

• λ = 1 - стехиометријска смеша;
• λ <1 - „богата“ смеша (излучивање - растворљиво; недостатак - ваздух);
• λ> 1 - „немасна“ смеша (вишак - ваздух; недостатак - гориво).

Савремени мотори могу да раде на све три врсте смеше, у зависности од тренутних задатака (економичност потрошње горива, интензивно убрзање, смањење концентрације штетних материја у издувним гасовима). Са становишта оптималних вредности снаге мотора, коефицијент ламбда треба да има вредност од око 0,9 („богата“ смеша), минимална потрошња горива одговара стехиометријској смеши (λ = 1). Најбољи резултати за чишћење издувних гасова приметиће се и при λ = 1, пошто се ефикасан рад каталитичког претварача дешава са стехиометријским саставом смеше ваздух-гориво.

Намена сензора кисеоника

Два сензора кисеоника се користе стандардно у модерним аутомобилима (за линијски мотор). Један испред катализатора (горња ламбда сонда), а други после њега (доња ламбда сонда). Не постоје разлике у дизајну горњег и доњег сензора, они могу бити исти, али обављају различите функције.

Горњи или предњи сензор кисеоника открива преостали кисеоник у издувним гасовима. На основу сигнала са овог сензора, управљачка јединица мотора „разуме“ на којој врсти мешавине ваздуха и горива ради мотор (стехиометријски, богати или мршави). У зависности од очитавања оксигенатора и потребног режима рада, ЕЦУ прилагођава количину горива која се допрема у цилиндре. Обично се довод горива прилагођава стехиометријској смеши. Треба напоменути да када се мотор загреје, ЕЦУ мотора игнорише сигнале са сензора док не достигне радну температуру. Доња или задња ламбда сонда користи се за даље подешавање састава смеше и праћење исправности каталитичког претварача.

Дизајн и принцип рада сензора за кисеоник

Постоји неколико врста ламбда сонди које се користе у модерним аутомобилима. Размотримо дизајн и принцип рада најпопуларнијег од њих - сензора кисеоника на бази цирконијум-диоксида (ЗрО2). Сензор се састоји од следећих главних елемената:

• Спољна електрода - остварује контакт са издувним гасовима.
• Унутрашња електрода - у контакту са атмосфером.
• Грејни елемент - користи се за загревање сензора кисеоника и брже довођење на радну температуру (око 300 ° Ц).
• Чврсти електролит - налази се између две електроде (циркониј).
• Становање.
• Штитник врха - има посебне рупе (перфорације) за улазак издувних гасова.

Спољна и унутрашња електрода су пресвучене платином. Принцип рада такве ламбда сонде заснован је на појави потенцијалне разлике између слојева платине (електрода) који су осетљиви на кисеоник. Појављује се када се електролит загрева, када се кроз њега крећу јони кисеоника из атмосферског ваздуха и издувних гасова. Напон на електродама сензора зависи од концентрације кисеоника у издувним гасовима. Што је већи, напон је нижи. Распон напона сигнала сензора за кисеоник је од 100 до 900 мВ. Сигнал има синусни облик, у коме се разликују три региона: од 100 до 450 мВ - чиста смеша, од 450 до 900 мВ - богата смеша, 450 мВ одговара стехиометријском саставу смеше ваздух и гориво.

Ресурс оксигенатора и његове неисправности

Ламбда сонда је један од најбрже истрошених сензора. То је због чињенице да је стално у контакту са издувним гасовима и његов ресурс директно зависи од квалитета горива и исправности мотора. На пример, резервоар за кисеоник од цирконијума има ресурс од око 70-130 хиљада километара.

Будући да рад оба сензора кисеоника (горњег и доњег) прати ОБД-ИИ уграђени систем дијагностике, ако било који од њих закаже, забележиће се одговарајућа грешка и лампица индикатора „Цхецк Енгине“ на инструмент табли засветлиће. У овом случају можете дијагностиковати квар помоћу посебног дијагностичког скенера. Од буџетских опција, обратите пажњу на Сцан Тоол Про Блацк Едитион.

Овај скенер корејске производње разликује се од аналога високим квалитетом израде и способношћу дијагностиковања свих компонената и склопова аутомобила, а не само мотора. Такође је у могућности да прати очитавања свих сензора (укључујући кисеоник) у реалном времену. Скенер је компатибилан са свим популарним дијагностичким програмима и, знајући дозвољене вредности напона, може се судити о здрављу сензора.

Када сензор кисеоника ради исправно, карактеристика сигнала је правилна синусоида, која приказује фреквенцију пребацивања најмање 8 пута у року од 10 секунди. Ако је сензор у квару, тада ће се облик сигнала разликовати од референтног или ће његов одговор на промену састава смеше бити знатно успорен.

Главне неисправности сензора кисеоника:

• хабање током рада (сензор „старење“);
• отворени круг грејног елемента;
• загађење.

Све ове врсте проблема могу се покренути употребом неквалитетног горива, прегревањем, додавањем различитих адитива, уласком уља и средстава за чишћење у радно подручје сензора.

Знакови неисправности кисеоника:

• Индикатор светла упозорења о квару на инструмент табли.
• Губитак снаге.
• Лош одговор на папучицу гаса.
• Груб рад у празном ходу.

Врсте ламбда сонди

Поред цирконија, користе се и сензори за титан и широкопојасни кисеоник.

• Титанијум. Ова врста коморе за кисеоник има елемент осетљив на титанијум диоксид. Радна температура таквог сензора почиње од 700 ° Ц. Титан ламбда сонде не захтевају атмосферски ваздух, јер се њихов принцип рада заснива на промени излазног напона, у зависности од концентрације кисеоника у издувним гасовима.
• Широкопојасна ламбда сонда је побољшани модел. Састоји се од циклонског сензора и елемента за пумпање. Први мери концентрацију кисеоника у издувним гасовима, бележећи напон изазван разликом потенцијала. Затим се очитавање упоређује са референтном вредношћу (450 мВ) и у случају одступања примењује се струја која изазива убризгавање јона кисеоника из издувних гасова. То се дешава све док напон не постане једнак датом.

Ламбда сонда је веома важан елемент система управљања мотором, а њен квар може довести до потешкоћа у вожњи и проузроковати повећано хабање осталих делова мотора. А пошто се не може поправити, мора се одмах заменити новом.