Az oxigénérzékelő készüléke és működési elve

Oxigénérzékelő - olyan eszköz, amelyet az autó motorjának kipufogógázaiban megmaradt oxigénmennyiség rögzítésére terveztek. A kipufogórendszerben található a katalizátor közelében. Az oxigéngenerátor által kapott adatok alapján az elektronikus motorvezérlő egység (ECU) korrigálja a levegő-üzemanyag keverék optimális arányának kiszámítását. Összetételében a felesleges levegő arányát az autóiparban görög betű jelzi lambda (λ), ami miatt az érzékelő második nevet kapott - lambda szonda.

Túlzott légtényező λ

Az oxigénérzékelő kialakításának és működésének elvének szétszerelése előtt meg kell határozni egy olyan fontos paramétert, mint az üzemanyag-levegő keverék felesleges levegőaránya: mi ez, mit befolyásol és miért mér a érzékelő.

Az ICE működésének elméletében létezik olyan fogalom, mint sztöchiometrikus arány - ez a levegő és az üzemanyag ideális aránya, amelynél az üzemanyag teljes égése a motorhenger égéstérében történik. Ez egy nagyon fontos paraméter, amely alapján kiszámítják az üzemanyag-leadást és a motor üzemmódját. Ez 14,7 kg levegőnek és 1 kg üzemanyagnak felel meg (14,7: 1). Természetes, hogy a levegő-üzemanyag keverék ekkora mennyisége nem jut be a hengerbe egy időpontban, csupán egy arányt számolnak át a valós viszonyokra.

Túlzott levegő arány (λ) A motorba beáramló tényleges levegőmennyiség és az elméletileg szükséges (sztöchiometrikus) mennyiség aránya az üzemanyag teljes elégetéséhez. Egyszerűbben kifejezve: „mennyivel több (kevesebb) levegő jutott be a hengerbe, mint amennyinek lennie kellett volna”.

A λ értékétől függően háromféle levegő-üzemanyag keverék létezik:

• λ = 1 - sztöchiometrikus keverék;
• λ <1 - „gazdag” keverék (kiválasztás - oldható; hiány - levegő);
• λ> 1 - "sovány" keverék (felesleg - levegő; hiány - üzemanyag).

A modern motorok az aktuális feladatoktól (üzemanyag-takarékosság, intenzív gyorsulás, a káros anyagok koncentrációjának csökkentése a kipufogógázokban) függően mindhárom keveréktípuson működhetnek. A motor teljesítményének optimális értékei szempontjából az együttható lambda értéke körülbelül 0,9 („gazdag” keverék), a minimális üzemanyag-fogyasztás megfelel a sztöchiometrikus keveréknek (λ = 1). A kipufogógázok tisztításának legjobb eredményeit akkor is megfigyelhetjük, ha λ = 1, mivel a katalizátor hatékony működése a levegő-üzemanyag keverék sztöchiometrikus összetételével történik.

Az oxigénérzékelők célja

Két oxigénérzékelőt használnak alapfelszereltségként a modern autókban (soros motorokhoz). Az egyik a katalizátor előtt (felső lambda szonda), a második pedig utána (alsó lambda szonda). A felső és az alsó érzékelők kialakításában nincs különbség, lehet, hogy azonosak, de különböző funkciókat látnak el.

A felső vagy az első oxigénérzékelő érzékeli a kipufogógázban maradt oxigént. Ennek az érzékelőnek a jele alapján a motorvezérlő egység „megérti”, hogy a motor milyen típusú levegő-üzemanyag keveréken dolgozik (sztöchiometrikus, gazdag vagy sovány). Az oxigenátor leolvasásától és a kívánt üzemmódtól függően az ECU beállítja a hengerekbe juttatott üzemanyag mennyiségét. Az üzemanyag-leadást általában a sztöchiometrikus keverékhez igazítják. Meg kell jegyezni, hogy amikor a motor felmelegszik, az érzékelő jeleit a motor ECU figyelmen kívül hagyja, amíg el nem éri az üzemi hőmérsékletet. Az alsó vagy a hátsó lambda szondát használják a keverék összetételének további beállítására és a katalizátor működőképességének ellenőrzésére.

Az oxigénérzékelő felépítése és működési elve

A modern autókban többféle lambda szondát használnak. Vizsgáljuk meg közülük a legnépszerűbbek - a cirkónium-dioxidon (ZrO2) alapuló oxigénérzékelő - kialakítását és működési elvét. Az érzékelő a következő fő elemekből áll:

• Külső elektróda - érintkezik a kipufogógázokkal.
• Belső elektróda - érintkezik a légkörrel.
• Fűtőelem - az oxigénérzékelő felmelegítésére és gyorsabb működési hőmérsékletre (kb. 300 ° C-ra) történő felhasználásra szolgál.
• Szilárd elektrolit - két elektróda (cirkónia) között helyezkedik el.
• Ház.
• Tippvédő - speciális furatokkal (perforációkkal) rendelkezik a kipufogógázok behatolásához.

A külső és belső elektródák platinával vannak bevonva. Az ilyen lambda szonda működési elve az oxigénre érzékeny platina rétegek (elektródák) közötti potenciálkülönbség előfordulásán alapul. Akkor fordul elő, amikor az elektrolit felmelegszik, amikor oxigénionok mozognak rajta a légköri levegőből és a kipufogógázokból. Az érzékelőelektródák feszültsége a kipufogógázokban lévő oxigénkoncentrációtól függ. Minél magasabb, annál alacsonyabb a feszültség. Az oxigénérzékelő jelfeszültség tartománya 100–900 mV. A jel szinusz alakú, amelyben három régiót különböztetünk meg: 100-450 mV - sovány keverék, 450 - 900 mV - gazdag keverék, 450 mV felel meg a levegő-üzemanyag keverék sztöchiometrikus összetételének.

Az oxigenátor erőforrása és működési zavarai

A lambda szonda az egyik leggyorsabban elhasználódott érzékelő. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy folyamatosan érintkezik a kipufogógázokkal, és erőforrása közvetlenül függ az üzemanyag minőségétől és a motor használhatóságától. Például egy cirkónium oxigéntartály erőforrása körülbelül 70-130 ezer kilométer.

Mivel mindkét oxigénérzékelő (felső és alsó) működését az OBD-II fedélzeti diagnosztikai rendszer ellenőrzi, ha bármelyik meghibásodik, egy megfelelő hibát rögzít, és a műszerfalon a „Check Engine” jelzőfény világítani fog. Ebben az esetben diagnosztizálhatja a meghibásodást egy speciális diagnosztikai szkenner segítségével. A költségvetési lehetőségek közül figyeljen a Scan Tool Pro Black Edition-re.

Ez a koreai gyártmányú szkenner az analógoktól abban különbözik, hogy magas a gyártási minősége, és hogy képes diagnosztizálni az autó összes alkatrészét és szerelvényét, és nem csak a motort. Valamennyi pillanatban képes nyomon követni az összes érzékelő (beleértve az oxigént is) leolvasását. A szkenner kompatibilis az összes népszerű diagnosztikai programmal, és a megengedett feszültségértékek ismeretében meg lehet ítélni az érzékelő állapotát.

Amikor az oxigénérzékelő megfelelően működik, a jel jellemző szabályos szinuszos, 8 másodpercen belül legalább 10-szoros kapcsolási frekvenciát mutat. Ha az érzékelő nem működik, akkor a jel alakja eltér a referenciától, vagy a keverék összetételének változására adott válasza jelentősen lelassul.

Az oxigénérzékelő fő hibái:

• kopás üzem közben (az érzékelő „öregedése”);
• a fűtőelem nyitott áramköre;
• környezetszennyezés.

Mindezen típusú problémákat kiválthatja alacsony minőségű üzemanyagok használata, túlmelegedés, különféle adalékanyagok hozzáadása, olajok és tisztítószerek bejutása az érzékelő működési területére.

Az oxigenátor meghibásodásának jelei:

• Üzemzavar figyelmeztető lámpa jelzése a műszerfalon.
• Hatalomvesztés.
• Gyenge válasz a gázpedálra.
• Durva motor alapjáraton.

A lambda szondák típusai

A cirkónia mellett titán és szélessávú oxigénérzékelőket is használnak.

• Titán. Ez a fajta oxigén kamra titán-dioxidra érzékeny elemmel rendelkezik. Egy ilyen érzékelő üzemi hőmérséklete 700 ° C-tól kezdődik. A titán lambda szondákhoz nincs szükség légköri levegőre, mivel működési elvük a kimeneti feszültség változásán alapul, a kipufogógáz oxigén koncentrációjától függően.
• A szélessávú lambda szonda továbbfejlesztett modell. Ez egy ciklon érzékelőből és egy pumpáló elemből áll. Az első a kipufogógáz oxigénkoncentrációját méri, rögzítve a potenciálkülönbség okozta feszültséget. Ezután a leolvasást összehasonlítjuk a referenciaértékkel (450 mV), és eltérés esetén áramot vezetünk be, amely provokálja az oxigénionok injektálását a kipufogógázból. Ez addig történik, amíg a feszültség nem lesz egyenlő az adott feszültséggel.

A lambda szonda nagyon fontos eleme a motorvezérlő rendszernek, hibás működése vezetési nehézségeket okozhat, és a motor egyéb alkatrészeinek fokozott kopását okozhatja. És mivel nem javítható, azonnal ki kell cserélni egy újra.