Датчик кисню і складу суміші
Датчик кисню дозволяє оцінювати кількість залишку вільного кисню у вихлопних газах.
Датчик кисню (лямбда-зонд) діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді кераміки з діоксиду цирконію (ZrO2). Кераміка легирована оксидом ітрію, а поверх неї напилю струмопровідні пористі електроди з платини. Один з електродів «дихає» вихлопними газами, а другий - повітрям з атмосфери. Ефективне вимір залишкового кисню у відпрацьованих газах лямбда-зонд забезпечує після розігріву до певної температури (для автомобільних двигунів 300-400 ° C). Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт набуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню у вихлопній трубі веде до появи на електродах датчик кисню вихідної напруги.
При однаковій концентрації кисню по обидва боки електроліту, датчик знаходиться в рівновазі і його різниця потенціалів дорівнює нулю. Якщо на одному з платинових електродів концентрація кисню змінюється, то з'являється різниця потенціалів, пропорційна логарифму концентрації кисню на робочій стороні датчика. При досягненні стехіометричного складу горючої суміші, концентрація кисню у вихлопних газах падає в сотні тисяч разів, що супроводжується стрибкоподібним зміною е.р.с. датчика, яка фіксується високоомним входом вимірювального пристрою (бортового комп'ютера автомобіля).
1. призначення, застосування.
Для коригування оптимальної суміші пального з повітрям.
Застосування призводить до підвищення економічності автомобіля, впливає на потужність двигуна, динаміку, а також на екологічні показники.
Бензиновому двигуну для роботи потрібно суміш з певним співвідношенням повітря-паливо. Співвідношення, при якому паливо максимально повно і ефективно згорає, називається стехиометрическим і становить воно 14,7: 1. Це означає, що на одну частину палива слід взяти 14,7 частин повітря. На практиці ж співвідношення повітря-паливо змінюється в залежності від режимів роботи двигуна і сумішоутворення. Двигун стає неекономічним. Це і зрозуміло!
Таким чином датчик кисню - це своєрідний перемикач (тригер), повідомляє контролеру впорскування про якісну концентрації кисню у відпрацьованих газах. Фронт сигналу між положеннями "Більше" і "менше" дуже малий. Настільки малий, що його можна не розглядати всерйоз. Контролер приймає сигнал з ЛЗ, порівнює його з значенням, прошитим в його пам'яті і, якщо сигнал відрізняється від оптимального для поточного режиму, коригує тривалість впорскування палива в ту чи іншу сторону. Таким чином здійснюється зворотний зв'язок з контролером уприскування і точне підстроювання режимів роботи двигуна під поточну ситуацію з досягненням максимальної економії палива та мінімізацією шкідливих викидів.
Функціонально датчик кисню працює, як перемикач і видає опорна напруга (0.45V) при низькому вмісті кисню у вихлопних газах. При високому рівні кисню датчик О2 знижує знижує свою напругу до
0.1-0.2В. При цьому, важливим параметром є швидкість перемикання датчика. У більшості систем уприскування палива О2-датчик має вихідну напругу від від 0.04..0.1 до 0.7. 1.0В. Тривалість фронту повинна бути не більше 120мСек. Слід зазначити, що багато несправності лямбда-зонда контролерами не фіксуються і судити про його справній роботі можна тільки після відповідної перевірки.
Датчик кисню діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді кераміки з діоксиду цирконію (ZrO2). Кераміка легирована оксидом ітрію, а поверх неї напилю струмопровідні пористі електроди з платини. Один з електродів «дихає» вихлопними газами, а другий - повітрям з атмосфери. Ефективне вимір залишкового кисню у відпрацьованих газах лямбда-зонд забезпечує після розігріву до температури 300 - 400оС. Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт набуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню у вихлопній трубі веде до появи на електродах лямбда-зонда вихідної напруги.
Для підвищення чутливості датчик кисню при знижених температурах і після запуску холодного двигуна використовують примусовий підігрів. Нагрівальний елемент (НЕ) розташований всередині керамічного тіла датчика і підключається до електромережі автомобіля
Елемент зонда, зроблений на основі діоксиду титану не виробляють напруга а змінює свій опір (нас цей тип не стосується).
При пуску й прогрівання холодного двигуна управління уприскуванням палива здійснюється без участі цього датчика, а корекція складу паливо-повітряної суміші здійснюється за сигналами інших датчиків (положення дросельної заслінки, температури охолоджуючої рідини, частоти обертання коленвала і ін.).
Крім цирконієвих, існують кисневі датчики на основі двоокису титану (TiO2). При зміні вмісту кисню (О2) у відпрацьованих газах вони змінюють своє об'ємне опір. Генерувати ЕРС титанові датчики не можуть; вони конструктивно складні і дорожче цирконієвих, тому, незважаючи на застосування в деяких автомобілях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого поширення не отримали.
2. Сумісність, взаємозамінність.
- принцип роботи кисневого датчика у всіх виробників в загальному однаковий. Сумісність найчастіше обумовлена на рівні посадочних розмірів.
- розрізняються монтажними розмірами і роз'ємом
- Можна купити оригінальний датчик б / у, що загрожує порожніми витратами: на ньому не написано, в якому він стані, а перевірити ви його зможете тільки на автомобілі
- з підігрівом і без підігріву
- кол-вом проводів: 1-2-3-4 тобто відповідно і комбінацією з / без підігріву.
- з різних матеріалів: цирконієво-платинові і подорожче на основі двоокису титану (TiO2) Титанові кисневі датчики від цирконієвих легко відрізнити за кольором «накального» виведення підігрівача - він завжди червоний.
- широкосмугова для дизелів і двигунів працюючих на збідненої суміші.
4. Як і чому вмирає.
- поганий бензин, свинець, залізо забивають платинові електроди за кілька "вдалих" заправок.
- масло у вихлопній трубі - Поганий стан маслос'емних кілець
- попадання на неї миючих рідин і розчинників
- "Хлопки" у випуску руйнують крихку кераміку
- удари
- перегрів його корпуса через неправильно встановлений кут випередження запалювання, сильно переобогащенной паливної суміші.
- Попадання на керамічний наконечник датчика будь-яких експлуатаційних рідин, розчинників, миючих засобів, антифризу
- збагачена паливно-повітряна суміш
- збої в системі запалювання, хлопки в глушнику
- Використання при установці датчика герметиків, вулканизирующихся при кімнатній температурі або містять в своєму складі силікон
- Багаторазові (невдалі) спроби запуску двигуна через невеликі проміжки часу, що призводить до нагромадження незгорілого палива в випускному трубопроводі, яке може спалахнути з утворенням ударної хвилі.
- Обрив, поганий контакт або замикання на "масу" вихідного ланцюга датчика.
Ресурс датчика вмісту кисню у вихлопних газах зазвичай становить від 30 до 70 тис.км. і в значній мірі залежить від умов експлуатації. Довше служать, як правило, датчики з підігрівом. Робоча температура для них зазвичай 315-320 ° C.
Перелік можливих несправностей кисневих датчиків:
- непрацюючий підігрів
- втрата чутливості - зменшення швидкодії
Причому це як правило самодіагностикою автомобіля не фіксуються. Рішення про заміну датчика можна прийняти після його перевірки на осцилографи. Слід особливо відзначити, що спроби заміни несправного кисневого датчика імітатором ні до чого не приведуть - ЕБУ не розпізнає "чужі" сигнали, і не використовує їх для корекції складу готується горючої суміші, тобто просто "ігнорує".
В автомобілях, система l-корекції яких має два кисневих датчика, справи ще складніші. У разі відмови другого лямбда-зонда (або "пробивання" секції каталізатора) добитися нормальної роботи двигуна складно.
Як зрозуміти наскільки працездатний датчик?
Для цього буде потрібно осцилограф. Ну або спеціальний мотор-тестер, на дисплеї якого можна спостерігати осцилограму зміни сигналу на виході ЛЗ. Найбільш цікавими є порогові рівні сигналів високої та низької напруги (згодом, при виході датчика з ладу, сигнал низького рівня підвищується (понад 0,2 В - кримінал), а сигнал високого рівня - знижується (менше 0,8 - кримінал)), а також швидкість зміни фронту перемикання датчика з низького в високий рівень. Є привід замислитися про майбутню заміну датчика, якщо тривалість цього фронту перевищує 300 мсек.
Це усереднені дані.
Можливі ознаки несправності датчика кисню:
- Нестійка робота двигуна на малих обертах.
- Підвищений витрата палива.
- Погіршення динамічних характеристик автомобіля.
- Характерне потріскування в районі розташування каталітичного нейтралізатора після зупинки двигуна.
- Підвищення температури в районі каталітичного нейтралізатора або його нагрівання до розпеченого стану.
- На деяких автомобілях загоряння лампи "СНЕСК ЕNGINЕ" при сталому режимі руху.
Датчик складу суміші здатний вимірювати дійсне співвідношення паливо-повітряної суміші в широкому діапазоні (від бідної, до багатої). Вихідна напруга датчика не вказує багата / бідна, як це робить звичайний датчик кисню. Широкосмуговий датчик інформує блок управління про точному співвідношенні паливо / повітря, грунтуючись на вмісті кисню у вихлопних газах.