Naprava in princip delovanja senzorja kisika

Senzor za kisik - naprava, zasnovana za beleženje količine kisika, ki ostane v izpušnih plinih avtomobilskega motorja. Nahaja se v izpušnem sistemu v bližini katalizatorja. Na podlagi podatkov, ki jih prejme generator kisika, elektronska krmilna enota motorja (ECU) popravi izračun optimalnega deleža mešanice zraka in goriva. Razmerje presežnega zraka v njegovi sestavi je v avtomobilski industriji označeno z grško črko lambda (λ), zaradi česar je senzor dobil drugo ime - lambda sonda.

Faktor presežka zraka λ

Preden razstavite zasnovo senzorja za kisik in načelo njegovega delovanja, je treba določiti tako pomemben parameter, kot je razmerje odvečnega zraka mešanice goriva in zraka: kaj je to, kaj vpliva in zakaj se meri s senzor.

V teoriji delovanja ICE obstaja tak koncept kot stehiometrično razmerje - to je idealen delež zraka in goriva, pri katerem v zgorevalni komori motornega valja pride do popolnega zgorevanja goriva. To je zelo pomemben parameter, na podlagi katerega se izračunajo dobava goriva in načini delovanja motorja. To ustreza 14,7 kg zraka in 1 kg goriva (14,7: 1). Seveda takšna količina zmesi zraka in goriva v enem trenutku ne vstopi v valj, je le delež, ki se preračuna za dejanske razmere.

Razmerje odvečnega zraka (λ) Je razmerje med dejansko količino zraka, ki vstopa v motor, in teoretično potrebno (stehiometrično) količino za popolno zgorevanje goriva. Preprosto povedano, to je "koliko več (manj) zraka je vstopilo v valj, kot bi moral".

Glede na vrednost λ obstajajo tri vrste mešanice zraka in goriva:

• λ = 1 - stehiometrična mešanica;
• λ <1 - "bogata" zmes (izločanje - topno; pomanjkanje - zrak);
• λ> 1 - "pusto" zmes (presežek - zrak; pomanjkanje - gorivo).

Sodobni motorji lahko delujejo na vseh treh vrstah zmesi, odvisno od trenutnih nalog (ekonomičnost porabe goriva, intenzivno pospeševanje, zmanjšanje koncentracije škodljivih snovi v izpušnih plinih). Z vidika optimalnih vrednosti moči motorja je koeficient lambda mora imeti vrednost približno 0,9 ("bogata" mešanica), bo najmanjša poraba goriva ustrezala stehiometrični mešanici (λ = 1). Najboljše rezultate pri čiščenju izpušnih plinov bomo opazili tudi pri λ = 1, saj je učinkovito delovanje katalizatorja s stehiometrično sestavo mešanice zrak-gorivo.

Namen senzorjev kisika

V sodobnih avtomobilih se standardno uporabljata dva senzorja za kisik (za linijski motor). Ena pred katalizatorjem (zgornja lambda sonda) in druga za njim (spodnja lambda sonda). V zasnovi zgornjih in spodnjih senzorjev ni razlik, morda so enake, vendar opravljajo različne funkcije.

Zgornji ali sprednji senzor kisika zazna preostali kisik v izpušnih plinih. Na podlagi signala tega senzorja krmilna enota motorja "razume", na kateri vrsti mešanice zraka in goriva motor deluje (stehiometrični, bogati ali pusto). Odvisno od odčitkov oksigenatorja in zahtevanega načina delovanja ECU prilagodi količino goriva, ki se dovaja v jeklenke. Običajno se dovod goriva prilagodi stehiometrični mešanici. Upoštevati je treba, da ko se motor ogreje, ECU motorja prezre signale senzorja, dokler ne doseže delovne temperature. Spodnja ali zadnja lambda sonda se uporablja za nadaljnje prilagajanje sestave zmesi in spremljanje uporabnosti katalizatorja.

Zasnova in princip delovanja senzorja kisika

V sodobnih avtomobilih se uporablja več vrst lambda sond. Upoštevajmo zasnovo in načelo delovanja najbolj priljubljenega med njimi - senzorja kisika na osnovi cirkonijevega dioksida (ZrO2). Senzor je sestavljen iz naslednjih glavnih elementov:

• Zunanja elektroda - vzpostavi stik z izpušnimi plini.
• Notranja elektroda - v stiku z ozračjem.
• Grelni element - uporablja se za ogrevanje senzorja kisika in hitrejše segrevanje na delovno temperaturo (približno 300 ° C).
• Trden elektrolit - nahaja se med dvema elektrodama (cirkonij).
• Stanovanje.
• Ščitnik konice - ima posebne luknje (perforacije) za vstop izpušnih plinov.

Zunanja in notranja elektroda sta prevlečeni s platino. Načelo delovanja takšne lambda sonde temelji na pojavu potencialne razlike med platinami (elektrodami), ki so občutljive na kisik. Pojavi se, ko se elektrolit segreje, ko se skozi njega iz atmosferskega zraka in izpušnih plinov premikajo kisikovi ioni. Napetost na elektrodah senzorja je odvisna od koncentracije kisika v izpušnih plinih. Višja ko je, nižja je napetost. Razpon napetosti signala senzorja kisika je od 100 do 900 mV. Signal ima sinusno obliko, v kateri ločimo tri regije: od 100 do 450 mV - pusto zmes, od 450 do 900 mV - bogato zmes, 450 mV ustreza stehiometrični sestavi mešanice zrak-gorivo.

Vir oksigenatorja in njegove okvare

Lambda sonda je eden najhitreje obrabljenih senzorjev. To je posledica dejstva, da je nenehno v stiku z izpušnimi plini in je njegov vir neposredno odvisen od kakovosti goriva in uporabnosti motorja. Na primer, rezervoar za kisik iz cirkonija ima približno 70-130 tisoč kilometrov.

Ker delovanje obeh senzorjev kisika (zgornjega in spodnjega) spremlja vgrajeni diagnostični sistem OBD-II, če kateri od njih ne uspe, se zabeleži ustrezna napaka in indikatorska lučka "Check Engine" na armaturni plošči zasveti. V tem primeru lahko okvaro diagnosticirate s posebnim diagnostičnim skenerjem. Med proračunskimi možnostmi bodite pozorni na Scan Tool Pro Black Edition.

Ta optični bralnik korejske izdelave se od analogov razlikuje po visoki kakovosti izdelave in zmožnosti diagnosticiranja vseh sestavnih delov in sklopov avtomobila, ne le motorja. Prav tako lahko sproti spremlja odčitke vseh senzorjev (vključno s kisikom). Optični bralnik je združljiv z vsemi priljubljenimi diagnostičnimi programi in ob poznavanju dovoljenih vrednosti napetosti lahko presodimo o zdravstvenem stanju senzorja.

Ko senzor kisika deluje pravilno, je signalna značilnost običajna sinusoida, ki prikazuje frekvenco preklopa vsaj 8-krat v 10 sekundah. Če senzor ne deluje pravilno, se bo oblika signala razlikovala od referenčne ali pa se bo njegov odziv na spremembo sestave mešanice znatno upočasnil.

Glavne okvare senzorja kisika:

• obraba med delovanjem (staranje senzorja);
• odprt krog grelnega elementa;
• onesnaženje.

Vse te vrste težav lahko sproži uporaba nizkokakovostnega goriva, pregrevanje, dodajanje različnih dodatkov, olja in čistil v delovno območje senzorja.

Znaki okvare kisika:

• Opozorilna lučka za napako na armaturni plošči.
• Izguba moči.
• Slab odziv na stopalko za plin.
• Grobi prosti tek motorja.

Vrste lambda sond

Poleg cirkonija se uporabljajo tudi senzorji za titan in širokopasovni kisik.

• Titan. Ta vrsta oksigenatorja ima element, občutljiv na titanov dioksid. Delovna temperatura takega senzorja se začne od 700 ° C. Titanove lambda sonde ne potrebujejo atmosferskega zraka, saj njihovo načelo delovanja temelji na spremembi izhodne napetosti, odvisno od koncentracije kisika v izpuhu.
• Širokopasovna lambda sonda je izboljšan model. Sestavljen je iz ciklonskega senzorja in črpalnega elementa. Prvi meri koncentracijo kisika v izpušnih plinih in beleži napetost, ki jo povzroča potencialna razlika. Nato odčitek primerjamo z referenčno vrednostjo (450 mV) in v primeru odstopanja uporabimo tok, ki povzroči vbrizg kisikovih ionov iz izpušnih plinov. To se zgodi, dokler napetost ne postane enaka dani.

Lambda sonda je zelo pomemben element sistema za upravljanje motorja, njena okvara pa lahko povzroči težave v vožnji in povzroči večjo obrabo ostalih delov motorja. In ker je ni mogoče popraviti, jo je treba takoj zamenjati z novo.