Dispozitivul și principiul de funcționare al senzorului de oxigen

Senzor de oxigen - un dispozitiv conceput pentru a înregistra cantitatea de oxigen rămasă în gazele de eșapament ale unui motor de mașină. Acesta este situat în sistemul de evacuare lângă catalizator. Pe baza datelor primite de generatorul de oxigen, unitatea electronică de comandă a motorului (ECU) corectează calculul proporției optime a amestecului aer-combustibil. Raportul de aer în exces în compoziția sa este indicat în industria auto prin litera greacă lambda (λ), datorită căruia senzorul a primit un al doilea nume - sonda lambda.

Factor de aer în exces λ

Înainte de a dezasambla designul senzorului de oxigen și principiul funcționării acestuia, este necesar să se determine un parametru atât de important ca raportul de aer în exces al amestecului combustibil-aer: ce este, ce afectează și de ce este măsurat prin senzor.

În teoria funcționării ICE, există un astfel de concept ca raportul stoichiometric - aceasta este proporția ideală de aer și combustibil, la care are loc arderea completă a combustibilului în camera de ardere a cilindrului motorului. Acesta este un parametru foarte important, pe baza căruia se calculează livrarea combustibilului și modurile de funcționare a motorului. Este egal cu 14,7 kg de aer cu 1 kg de combustibil (14,7: 1). Bineînțeles, o astfel de cantitate de amestec de aer-combustibil nu intră în cilindru la un moment dat, este doar o proporție care este recalculată pentru condiții reale.

Raport de aer în exces (λ) Este raportul dintre cantitatea reală de aer care intră în motor și cantitatea teoretic necesară (stoichiometrică) pentru arderea completă a combustibilului. În termeni simpli, este „cât de mult (mai puțin) aer a intrat în cilindru decât ar fi trebuit”.

În funcție de valoarea λ, există trei tipuri de amestec aer-combustibil:

• λ = 1 - amestec stoichiometric;
• λ <1 - amestec „bogat” (excreție - solubil; deficiență - aer);
• λ> 1 - amestec „slab” (exces - aer; lipsă - combustibil).

Motoarele moderne pot funcționa pe toate cele trei tipuri de amestec, în funcție de sarcinile actuale (economie de combustibil, accelerație intensivă, reducerea concentrației de substanțe nocive în gazele de eșapament). Din punctul de vedere al valorilor optime ale puterii motorului, coeficientul lambda ar trebui să aibă o valoare de aproximativ 0,9 (amestec „bogat”), consumul minim de combustibil va corespunde amestecului stoichiometric (λ = 1). Cele mai bune rezultate pentru curățarea gazelor de eșapament vor fi, de asemenea, observate la λ = 1, deoarece funcționarea eficientă a convertorului catalitic are loc cu o compoziție stoichiometrică a amestecului aer-combustibil.

Scopul senzorilor de oxigen

Doi senzori de oxigen sunt folosiți standard în mașinile moderne (pentru un motor în linie). Una în fața catalizatorului (sonda lambda superioară), iar a doua după aceasta (sonda lambda inferioară). Nu există diferențe în proiectarea senzorilor superiori și inferiori, pot fi aceiași, dar îndeplinesc funcții diferite.

Senzorul de oxigen superior sau frontal detectează oxigenul rămas în gazele de eșapament. Pe baza semnalului de la acest senzor, unitatea de comandă a motorului „înțelege” ce tip de amestec aer-combustibil funcționează cu motorul (stoichiometric, bogat sau slab). În funcție de citirile oxigenatorului și de modul de funcționare necesar, ECU ajustează cantitatea de combustibil furnizată cilindrilor. De obicei, livrarea combustibilului este ajustată în funcție de amestecul stoichiometric. Trebuie remarcat faptul că atunci când motorul se încălzește, semnalele de la senzor sunt ignorate de ECU-ul motorului până când acesta atinge temperatura de funcționare. Sonda lambda inferioară sau posterioară este utilizată pentru a regla în continuare compoziția amestecului și pentru a monitoriza capacitatea de întreținere a convertorului catalitic.

Proiectarea și principiul de funcționare a senzorului de oxigen

Există mai multe tipuri de sonde lambda utilizate în mașinile moderne. Să luăm în considerare proiectarea și principiul de funcționare al celor mai populare dintre ele - senzorul de oxigen pe bază de dioxid de zirconiu (ZrO2). Senzorul este format din următoarele elemente principale:

• Electrod exterior - intră în contact cu gazele de eșapament.
• Electrod intern - în contact cu atmosfera.
• Element de încălzire - utilizat pentru încălzirea senzorului de oxigen și aducerea acestuia la temperatura de funcționare mai rapid (aproximativ 300 ° C).
• Electrolit solid - situat între doi electrozi (zirconiu).
• Locuințe.
• Protecția vârfului - are găuri speciale (perforații) pentru intrarea gazelor de eșapament.

Electrozii externi și interiori sunt acoperiți cu platină. Principiul de funcționare al unei astfel de sonde lambda se bazează pe apariția unei diferențe de potențial între straturile de platină (electrozi), care sunt sensibile la oxigen. Apare atunci când electrolitul este încălzit, când ionii de oxigen se deplasează prin el din aerul atmosferic și din gazele de eșapament. Tensiunea la electrozii senzorului depinde de concentrația de oxigen din gazele de eșapament. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mică tensiunea. Gama de tensiune a semnalului senzorului de oxigen este de 100 până la 900 mV. Semnalul are o formă sinusoidală, în care se disting trei regiuni: de la 100 la 450 mV - amestec slab, de la 450 la 900 mV - amestec bogat, 450 mV corespunde compoziției stoichiometrice a amestecului aer-combustibil.

Resursa oxigenator și defecțiunile sale

Sonda lambda este unul dintre cei mai uzați senzori. Acest lucru se datorează faptului că este în permanență în contact cu gazele de eșapament și resursa acestuia depinde în mod direct de calitatea combustibilului și de capacitatea de întreținere a motorului. De exemplu, un rezervor de oxigen din zirconiu are o resursă de aproximativ 70-130 de mii de kilometri.

Deoarece funcționarea ambilor senzori de oxigen (superior și inferior) este monitorizată de sistemul de diagnosticare integrat OBD-II, dacă vreunul dintre aceștia eșuează, va fi înregistrată o eroare corespunzătoare și lampa indicatoare „Verificați motorul” de pe tabloul de bord se va aprinde. În acest caz, puteți diagnostica o defecțiune utilizând un scaner de diagnosticare special. Din opțiunile de buget, ar trebui să acordați atenție Scan Tool Pro Black Edition.

Acest scaner fabricat în Coreea diferă de analogi prin calitatea ridicată a construcției și capacitatea de a diagnostica toate componentele și ansamblurile unei mașini și nu doar motorul. De asemenea, el poate urmări citirile tuturor senzorilor (inclusiv oxigenul) în timp real. Scanerul este compatibil cu toate programele de diagnosticare populare și, cunoscând valorile de tensiune admise, puteți judeca starea senzorului.

Când senzorul de oxigen funcționează corect, caracteristica semnalului este o sinusoidă obișnuită, care prezintă o frecvență de comutare de cel puțin 8 ori în decurs de 10 secunde. Dacă senzorul este defect, atunci forma semnalului va diferi de cea de referință sau răspunsul său la o modificare a compoziției amestecului va fi încetinit semnificativ.

Principalele defecțiuni ale senzorului de oxigen:

• uzură în timpul funcționării („îmbătrânire” a senzorului);
• circuit deschis al elementului de încălzire;
• poluare.

Toate aceste tipuri de probleme pot fi declanșate de utilizarea combustibilului de calitate scăzută, supraîncălzirea, adăugarea diferiților aditivi, pătrunderea de uleiuri și agenți de curățare în zona de operare a senzorului.

Semne de defecțiune ale oxigenatorului:

• Indicator luminos de avertizare de defecțiune pe tabloul de bord.
• Pierderea puterii.
• Răspuns slab la pedala de gaz.
• Motor dur la ralanti.

Tipuri de sonde lambda

Pe lângă zirconiu, sunt folosiți și senzori de oxigen din titan și bandă largă.

• Titan. Acest tip de oxigenator are un element sensibil la dioxidul de titan. Temperatura de funcționare a unui astfel de senzor începe de la 700 ° C. Sondele lambda din titan nu necesită aer atmosferic, deoarece principiul lor de funcționare se bazează pe o modificare a tensiunii de ieșire, în funcție de concentrația de oxigen din evacuare.
• Sonda lambda în bandă largă este un model îmbunătățit. Se compune dintr-un senzor de ciclon și un element de pompare. Primul măsoară concentrația de oxigen din gazele de eșapament, înregistrând tensiunea cauzată de diferența de potențial. Apoi, citirea este comparată cu valoarea de referință (450 mV) și, în cazul unei abateri, se aplică un curent, provocând injecția ionilor de oxigen din evacuare. Acest lucru se întâmplă până când tensiunea devine egală cu cea dată.

Sonda lambda este un element foarte important al sistemului de gestionare a motorului, iar funcționarea defectuoasă a acestuia poate duce la dificultăți de conducere și poate provoca uzura crescută a altor piese ale motorului. Și întrucât nu poate fi reparat, trebuie înlocuit imediat cu unul nou.