Enheten og prinsippet for drift av oksygensensoren

Oksygensensor - en enhet designet for å registrere mengden oksygen som er igjen i eksosgassene til en bilmotor. Den er plassert i eksosanlegget nær katalysatoren. Basert på dataene som mottas av oksygengeneratoren, korrigerer den elektroniske motorstyringsenheten (ECU) beregningen av den optimale andelen av luft-drivstoffblandingen. Det overskytende luftforholdet i sammensetningen er angitt i bilindustrien med den greske bokstaven lambda (λ), på grunn av hvilken sensoren mottok et andre navn - lambda-probe.

Overflødig luftfaktor λ

Før du demonterer utformingen av oksygensensoren og prinsippet for dens drift, er det nødvendig å bestemme en så viktig parameter som overflødig luftforhold for drivstoff-luftblandingen: hva den er, hva den påvirker og hvorfor den måles av sensor.

I teorien om ICE-drift er det et slikt konsept som støkiometrisk forhold - dette er den ideelle andelen luft og drivstoff, der full forbrenning av drivstoff skjer i forbrenningskammeret i motorsylinderen. Dette er en veldig viktig parameter, på grunnlag av hvilke drivstofftilførsel og motorens driftsmåter beregnes. Det tilsvarer 14,7 kg luft til 1 kg drivstoff (14,7: 1). Naturligvis kommer ikke en slik mengde luft-drivstoffblanding inn i sylinderen på et tidspunkt, det er bare en andel som beregnes på nytt for reelle forhold.

For høyt luftforhold (λ) Er forholdet mellom den faktiske mengden luft som kommer inn i motoren og den teoretisk nødvendige (støkiometriske) mengden for fullstendig forbrenning av drivstoffet. Enkelt sagt er det “hvor mye mer (mindre) luft som kommer inn i sylinderen enn den burde ha”.

Avhengig av verdien av λ, er det tre typer luft-drivstoffblanding:

• λ = 1 - støkiometrisk blanding;
• λ <1 - "rik" blanding (utskillelse - løselig; mangel - luft);
• λ> 1 - "mager" blanding (overflødig luft, mangel på drivstoff).

Moderne motorer kan kjøre på alle tre typer blandinger, avhengig av gjeldende oppgaver (drivstofføkonomi, intensiv akselerasjon, reduksjon av konsentrasjonen av skadelige stoffer i eksosgassene). Fra synspunkt av optimale verdier av motoreffekt, koeffisienten lambda skal ha en verdi på ca. 0,9 (“rik” blanding), vil minimum drivstofforbruk tilsvare den støkiometriske blandingen (λ = 1). De beste resultatene for rensing av avgasser vil også bli observert ved λ = 1, siden den effektive driften av katalysatoren skjer med en støkiometrisk sammensetning av luft-drivstoffblandingen.

Formål med oksygensensorer

To oksygenfølere brukes som standard i moderne biler (for en in-line motor). En foran katalysatoren (øvre lambdasonde), og den andre etter den (nedre lambdasonde). Det er ingen forskjeller i utformingen av øvre og nedre sensorer, de kan være de samme, men de utfører forskjellige funksjoner.

Den øvre eller fremre oksygenføleren oppdager gjenværende oksygen i avgassen. Basert på signalet fra denne sensoren, forstår motorstyringsenheten hvilken type luft-drivstoffblanding motoren går på (støkiometrisk, rik eller mager). Avhengig av avlesningene til oksygenatoren og ønsket driftsmodus, justerer ECU mengden drivstoff som tilføres sylindrene. Vanligvis justeres drivstofftilførselen mot den støkiometriske blandingen. Det skal bemerkes at når motoren varmes opp, ignoreres signalene fra sensoren av motorens ECU til den når driftstemperaturen. Den nedre eller bakre lambdasonden brukes til å justere blandingen ytterligere og overvåke katalysatorens brukbarhet.

Utformingen og driftsprinsippet til oksygenføleren

Det finnes flere typer lambdasonder som brukes i moderne biler. La oss vurdere utformingen og driftsprinsippet til de mest populære av dem - oksygensensoren basert på zirkoniumdioksid (ZrO2). Sensoren består av følgende hovedelementer:

• Ytre elektrode - tar kontakt med eksosgasser.
• Intern elektrode - i kontakt med atmosfæren.
• Varmeelement - brukes til å varme opp oksygenføleren og bringe den raskere til driftstemperatur (ca. 300 ° C).
• Solid elektrolytt - plassert mellom to elektroder (zirkonia).
• Housing.
• Tippbeskyttelse - har spesielle hull (perforeringer) for eksosgasser å komme inn.

De ytre og indre elektrodene er platina-belagt. Prinsippet for drift av en slik lambdasonde er basert på forekomsten av en potensiell forskjell mellom platinallag (elektroder), som er følsomme for oksygen. Det oppstår når elektrolytten oppvarmes, når oksygenioner beveger seg gjennom den fra atmosfærisk luft og avgasser. Spenningen ved sensorelektrodene avhenger av oksygenkonsentrasjonen i eksosgassene. Jo høyere det er, desto lavere er spenningen. Oksygenfølerens signal spenningsområde er 100 til 900 mV. Signalet har en sinusform, der tre regioner skilles ut: fra 100 til 450 mV - mager blanding, fra 450 til 900 mV - rik blanding, tilsvarer 450 mV den støkiometriske sammensetningen av luft-drivstoffblandingen.

Oksygenatorressurs og dens funksjonsfeil

Lambdasonden er en av de raskest utslitte sensorene. Dette skyldes at den hele tiden er i kontakt med eksosgasser, og dens ressurs avhenger direkte av drivstoffkvaliteten og motorens brukervennlighet. For eksempel har en oksygentank av zirkonium en ressurs på omtrent 70-130 tusen kilometer.

Siden driften av begge oksygensensorene (øvre og nedre) overvåkes av OBD-II innebygd diagnosesystem, og hvis noen av dem mislykkes, vil en tilsvarende feil bli registrert, og indikatorlampen "Kontroller motor" på instrumentpanelet vil lyse opp. I dette tilfellet kan du diagnostisere en funksjonsfeil ved hjelp av en spesiell diagnostisk skanner. Fra budsjettalternativene, bør du være oppmerksom på Scan Tool Pro Black Edition.

Denne koreansk-produserte skanneren skiller seg fra analoger i sin høye byggekvalitet og evnen til å diagnostisere alle komponenter og samlinger i en bil, og ikke bare motoren. Han er også i stand til å spore avlesningene til alle sensorer (inkludert oksygen) i sanntid. Skanneren er kompatibel med alle populære diagnoseprogrammer, og hvis du vet hvilke tillatte spenningsverdier, kan du bedømme helsen til sensoren.

Når oksygenføleren fungerer som den skal, er signalkarakteristikken en vanlig sinusform, og viser en byttefrekvens på minst 8 ganger innen 10 sekunder. Hvis sensoren er ute av drift, vil signalformen avvike fra referansen, eller dens respons på en endring i blandingssammensetningen vil bli betydelig redusert.

De viktigste feilene på oksygenføleren:

• slitasje under drift (sensor "aldring");
• åpen krets av varmeelementet;
• forurensing.

Alle disse typer problemer kan utløses ved bruk av drivstoff av lav kvalitet, overoppheting, tilsetning av forskjellige tilsetningsstoffer, inntrenging av oljer og rengjøringsmidler i sensorens operasjonsområde.

Oxygenator feil tegn:

• Indikator for feilvarsel på dashbordet.
• Tap av kraft.
• Dårlig respons på bensinpedalen.
• Grov motor på tomgang.

Typer lambdasonder

I tillegg til zirkonia, brukes også oksygenfølere av titan og bredbånd.

• Titan. Denne typen oksygenator har et titandioksidfølsomt element. Driftstemperaturen til en slik sensor starter fra 700 ° C. Lambda-sonder av titan krever ikke atmosfærisk luft, siden driftsprinsippet deres er basert på en endring i utgangsspenningen, avhengig av konsentrasjonen av oksygen i eksosen.
• Bredbånds lambdasonden er en forbedret modell. Den består av en syklonsensor og et pumpeelement. Den første måler oksygenkonsentrasjonen i avgassen og registrerer spenningen forårsaket av potensiell forskjell. Deretter sammenlignes avlesningen med referanseverdien (450 mV), og i tilfelle avvik, påføres en strøm som provoserer injeksjonen av oksygenioner fra eksosen. Dette skjer til spenningen blir lik den gitte.

Lambdasonden er et veldig viktig element i motorstyringssystemet, og dens funksjonsfeil kan føre til kjøreproblemer og forårsake økt slitasje på resten av motordelene. Og siden den ikke kan repareres, må den umiddelbart erstattes med en ny.