Uređaj i princip rada senzora kisika

Senzor za kiseonik - uređaj dizajniran za bilježenje količine kisika koji ostaje u ispušnim plinovima automobilskog motora. Nalazi se u ispušnom sistemu u blizini katalizatora. Na osnovu podataka koje je primio generator kisika, elektronička upravljačka jedinica motora (ECU) ispravlja izračun optimalnog udjela smjese zrak-gorivo. Odnos viška zraka u njegovom sastavu označeno je u automobilskoj industriji grčkim slovom lambda (λ), zbog čega je senzor dobio drugo ime - lambda sonda.

Faktor viška zraka λ

Prije rastavljanja dizajna osjetnika kisika i principa njegovog rada, potrebno je utvrditi tako važan parametar kao što je omjer viška zraka smjese gorivo-zrak: što je to, što utječe i zašto se mjeri senzor.

U teoriji rada ICE postoji takav koncept kao stehiometrijski omjer - ovo je idealan omjer zraka i goriva, pri kojem dolazi do potpunog izgaranja goriva u komori za sagorijevanje cilindra motora. Ovo je vrlo važan parametar, na osnovu kojeg se izračunavaju načini isporuke goriva i rada motora. Jednako je 14,7 kg zraka i 1 kg goriva (14,7: 1). Prirodno, takva količina smjese zrak-gorivo ne ulazi u cilindar istovremeno, samo je proporcija koja se preračunava za stvarne uvjete.

Odnos viška zraka (λ) Je li odnos stvarne količine zraka koji ulazi u motor prema teoretski potrebnoj (stehiometrijskoj) količini za potpuno sagorijevanje goriva. Jednostavnim riječima, to je „koliko je više (manje) zraka ušlo u cilindar nego što bi trebalo biti“.

Ovisno o vrijednosti λ, postoje tri vrste smjese zrak-gorivo:

• λ = 1 - stehiometrijska smjesa;
• λ <1 - „bogata“ smeša (izlučivanje - rastvorljivo; nedostatak - vazduh);
• λ> 1 - "nemasna" smjesa (višak - zrak; nedostatak - gorivo).

Savremeni motori mogu raditi na sve tri vrste smjese, ovisno o trenutnim zadacima (ekonomičnost potrošnje goriva, intenzivno ubrzanje, smanjenje koncentracije štetnih tvari u ispušnim plinovima). Sa stanovišta optimalnih vrijednosti snage motora, koeficijent lambda treba imati vrijednost oko 0,9 („bogata“ smjesa), minimalna potrošnja goriva odgovarat će stehiometrijskoj smjesi (λ = 1). Najbolji rezultati za čišćenje ispušnih plinova primijetit će se i pri λ = 1, jer se efikasan rad katalitičkog pretvarača odvija sa stehiometrijskim sastavom smjese zrak-gorivo.

Namjena senzora kisika

Dva senzora kiseonika koriste se standardno u modernim automobilima (za linijski motor). Jedan ispred katalizatora (gornja lambda sonda), a drugi nakon njega (donja lambda sonda). Ne postoje razlike u dizajnu gornjeg i donjeg senzora, oni mogu biti isti, ali obavljaju različite funkcije.

Gornji ili prednji senzor kisika otkriva preostali kisik u ispušnim plinovima. Na osnovu signala ovog senzora, upravljačka jedinica motora "razumije" na kojoj se vrsti smjese vazduh-gorivo motor pokreće (stehiometrijska, bogata ili mršava). Ovisno o očitanjima oksigenatora i potrebnom načinu rada, ECU prilagođava količinu goriva koja se dovodi u cilindre. Obično se dovod goriva prilagođava stehiometrijskoj smjesi. Treba imati na umu da kada se motor zagrije, ECU motora ignorira signale sa senzora dok ne postigne radnu temperaturu. Donja ili stražnja lambda sonda koristi se za daljnje podešavanje sastava smjese i praćenje ispravnosti katalitičkog pretvarača.

Dizajn i princip rada senzora kisika

Postoji nekoliko vrsta lambda sondi koje se koriste u modernim automobilima. Razmotrimo dizajn i princip rada najpopularnijeg od njih - senzora kisika na bazi cirkonijevog dioksida (ZrO2). Senzor se sastoji od sljedećih glavnih elemenata:

• Vanjska elektroda - ostvaruje kontakt s ispušnim plinovima.
• Unutarnja elektroda - u dodiru s atmosferom.
• Grijaći element - koristi se za zagrijavanje senzora kisika i brže dovođenje na radnu temperaturu (oko 300 ° C).
• Čvrsti elektrolit - nalazi se između dvije elektrode (cirkonij).
• Stanovanje.
• Štitnik vrha - ima posebne rupe (perforacije) za ulazak ispušnih plinova.

Vanjska i unutarnja elektroda presvučene su platinom. Princip rada takve lambda sonde zasnovan je na pojavi potencijalne razlike između slojeva platine (elektroda) koji su osjetljivi na kisik. Pojavljuje se kada se elektrolit zagrije, kada se kroz njega kreću joni kiseonika iz atmosferskog zraka i izduvnih plinova. Napon na elektrodama senzora ovisi o koncentraciji kisika u ispušnim plinovima. Što je veći, napon je niži. Raspon napona signala osjetnika za kisik je od 100 do 900 mV. Signal ima sinusni oblik, u kojem se razlikuju tri regije: od 100 do 450 mV - nemasna smjesa, od 450 do 900 mV - bogata smjesa, 450 mV odgovara stehiometrijskom sastavu smjese zrak-gorivo.

Resurs oksigenatora i njegovi kvarovi

Lambda sonda jedan je od najbrže istrošenih senzora. To je zbog činjenice da je stalno u kontaktu s ispušnim plinovima i da njegov izvor izravno ovisi o kvaliteti goriva i ispravnosti motora. Na primjer, rezervoar kisika s cirkonijem ima oko 70-130 hiljada kilometara.

Budući da rad oba senzora kisika (gornjeg i donjeg) prati OBD-II ugrađeni sistem dijagnostike, ako bilo koji od njih zabilježi, zabilježit će se odgovarajuća pogreška i lampica indikatora "Check Engine" na instrument tabli zasvijetliće. U tom slučaju možete dijagnosticirati kvar pomoću posebnog dijagnostičkog skenera. Od proračunskih opcija, obratite pažnju na Scan Tool Pro Black Edition.

Ovaj skener korejske proizvodnje razlikuje se od analoga visokim kvalitetom izrade i sposobnošću dijagnosticiranja svih komponenata i sklopova automobila, a ne samo motora. Takođe je u mogućnosti da prati očitavanja svih senzora (uključujući kisik) u realnom vremenu. Skener je kompatibilan sa svim popularnim dijagnostičkim programima i, znajući dopuštene vrijednosti napona, možete prosuditi zdravstveno stanje senzora.

Kada senzor kisika radi ispravno, signalna karakteristika je pravilna sinusoida, koja prikazuje frekvenciju prebacivanja najmanje 8 puta u roku od 10 sekundi. Ako je senzor u kvaru, tada će se oblik signala razlikovati od referentnog ili će njegov odgovor na promjenu sastava smjese biti znatno usporen.

Glavni kvarovi senzora kisika:

• habanje tokom rada (senzor „starenje“);
• otvoreni krug grijaćeg elementa;
• zagađenje.

Sve ove vrste problema mogu se pokrenuti upotrebom nekvalitetnog goriva, pregrijavanjem, dodavanjem raznih aditiva, ulaskom ulja i sredstava za čišćenje u radno područje senzora.

Znakovi neispravnosti kisika:

• Indikator lampice upozorenja na kvar na armaturnoj ploči.
• Gubitak snage.
• Loš odgovor na papučicu gasa.
• Grub rad u praznom hodu.

Vrste lambda sondi

Uz cirkonij, koriste se i senzori za titan i širokopojasni kisik.

• Titan. Ova vrsta oksigenatora ima element osjetljiv na titan dioksid. Radna temperatura takvog senzora kreće se od 700 ° C. Titan-lambda sonde ne trebaju atmosferski zrak, jer se njihov princip rada temelji na promjeni izlaznog napona, ovisno o koncentraciji kisika u ispuhu.
• Širokopojasna lambda sonda je poboljšani model. Sastoji se od ciklonskog senzora i crpnog elementa. Prvi mjeri koncentraciju kisika u ispušnim plinovima, bilježeći napon uzrokovan razlikom potencijala. Zatim se očitanje upoređuje s referentnom vrijednošću (450 mV) i u slučaju odstupanja primjenjuje se struja koja izaziva ubrizgavanje jona kiseonika iz ispuha. To se događa sve dok napon ne postane jednak zadanom.

Lambda sonda je vrlo važan element sistema upravljanja motorom, a njen kvar može dovesti do poteškoća u vožnji i uzrokovati povećano habanje ostalih dijelova motora. A budući da se ne može popraviti, mora se odmah zamijeniti novom.