Čo je lambda sonda. Ako kyslíkový senzor reguluje činnosť spaľovacieho motora

Dnešné autá sú doslova prepchaté najrôznejšími senzormi, ktoré kontrolujú tlak v pneumatikách a brzdách, teplotu nemrznúcej zmesi a oleja v mazacom systéme, hladinu paliva, otáčky kolies, uhol natočenia volantu a mnohé ďalšie. Na reguláciu prevádzkových režimov spaľovacieho motora sa používa množstvo snímačov. Medzi nimi je aj zariadenie so záhadným názvom lambda sonda, o ktorom bude reč v tomto článku.

Grécke písmeno lambda (λ) označuje koeficient, ktorý charakterizuje odchýlku zloženia zmesi vzduch-palivo dodávanej do valcov spaľovacieho motora od optimálneho. Všimnite si, že v ruskojazyčnej technickej literatúre pre tento koeficient sa často používa iné grécke písmeno - alfa (α).

Maximálna účinnosť spaľovacieho motora sa dosiahne pri určitom pomere objemov vzduchu a paliva vstupujúcich do valcov. V takejto zmesi vzduchu presne toľko, koľko je potrebné na úplné spálenie paliva. Nie viac nie menej. Tento pomer vzduchu a paliva sa nazýva stechiometrický. 

Pre pohonné jednotky na benzín je stechiometrický pomer 14,7, pre dieselové jednotky - 14,6, pre skvapalnený plyn (zmes propán-bután) - 15,5, pre stlačený plyn (metán) - 17,2.

Pre stechiometrickú zmes je λ = 1. Ak je λ väčšie ako 1, potom je vzduchu viac, ako je potrebné, a potom hovoria o chudobnej zmesi. Ak je λ menšie ako 1, hovorí sa, že zmes je obohatená.

Chudá zmes zníži výkon spaľovacieho motora a zhorší spotrebu paliva. A pri určitom pomere sa spaľovací motor jednoducho zastaví.

V prípade prevádzky na obohatenej zmesi sa výkon zvýši. Cena takejto energie je veľká strata paliva. Ďalšie zvýšenie podielu paliva v zmesi spôsobí problémy so zapaľovaním a nestabilnú prevádzku jednotky. Nedostatok kyslíka nedovolí palivu úplne vyhorieť, čím sa dramaticky zvýši koncentrácia škodlivých látok vo výfukových plynoch. Benzín čiastočne vyhorí vo výfukovom systéme, čo spôsobí poruchu tlmiča a katalyzátora. Bude to indikované praskaním a tmavým dymom z výfukového potrubia. Ak sa objavia tieto príznaky, najprv treba diagnostikovať vzduchový filter. Možno je jednoducho upchatý a neprepúšťa vzduch do spaľovacieho motora.

Riadiaca jednotka motora neustále sleduje zloženie zmesi vo valcoch a reguluje množstvo vstrekovaného paliva, pričom dynamicky udržuje hodnotu koeficientu λ čo najbližšie k 1. Pravda, zvyčajne sa používa mierne chudobná zmes v možnosti, v ktorom λ = 1,03 ... Toto je najhospodárnejší režim, navyše minimalizuje škodlivé emisie, pretože prítomnosť malého množstva kyslíka umožňuje spaľovať oxid uhoľnatý a uhľovodíky v katalyzátore.

Lambda sonda je presne to zariadenie, ktoré monitoruje zloženie zmesi vzduch-palivo a dáva zodpovedajúci signál do ECU motora. 



Zvyčajne je inštalovaný na vstupe do katalyzátora a reaguje na prítomnosť kyslíka vo výfukových plynoch. Preto sa lambda sonda nazýva aj senzor zvyškového kyslíka alebo jednoducho senzor kyslíka. 

Základom snímača je keramický prvok (1) vyrobený z oxidu zirkoničitého s prídavkom oxidu ytria, ktorý pôsobí ako elektrolyt v tuhom stave. Platinový povlak tvorí elektródy - vonkajšie (2) a vnútorné (3). Z kontaktov (5 a 4) sa odstráni napätie, ktoré sa privádza cez vodiče do počítača.



Vonkajšia elektróda je fúkaná ohriatymi výfukovými plynmi prechádzajúcimi cez výfukové potrubie a vnútorná elektróda je v kontakte s atmosférickým vzduchom. Rozdiel v množstve kyslíka na vonkajšej a vnútornej elektróde spôsobí, že sa na signálnych kontaktoch sondy objaví napätie a zodpovedajúca reakcia ECU.

Pri absencii kyslíka na vonkajšej elektróde snímača dostane riadiaca jednotka na svojom vstupe napätie asi 0,9 V. Výsledkom je, že počítač zníži prívod paliva do vstrekovačov, zmes sa nakloní a kyslík sa objaví na vonkajšia elektróda lambda sondy. To má za následok zníženie výstupného napätia generovaného kyslíkovým senzorom. 

Ak množstvo kyslíka prechádzajúceho vonkajšou elektródou stúpne na určitú hodnotu, potom napätie na výstupe snímača klesne na približne 0,1 V. ECU to vníma ako chudobnú zmes a koriguje to zvýšením vstrekovania paliva. 

Takto sa dynamicky riadi zloženie zmesi a hodnota koeficientu λ neustále kolíše okolo 1. Ak osciloskop pripojíte na kontakty správne fungujúcej lambda sondy, uvidíme signál blízky čistej sínusoide. . 

Presnejšia korekcia s menším kolísaním lambda je možná, ak je na výstupe z katalyzátora nainštalovaný prídavný kyslíkový senzor. Súčasne sa sleduje činnosť katalyzátora.

1. sacie potrubie;
2. ICE;
3. ECU;
4. vstrekovače paliva;
5. hlavný kyslíkový senzor;
6. prídavný kyslíkový senzor;
7. Katalyzátor.

Elektrolyt v tuhom stave získava vodivosť až pri zahriatí na cca 300...400 °C. To znamená, že lambda sonda je po naštartovaní spaľovacieho motora nejaký čas neaktívna, kým ju výfukové plyny dostatočne nezohrejú. V tomto prípade sa zmes reguluje na základe signálov z iných snímačov a údajov z výroby v pamäti počítača. Na urýchlenie uvedenia kyslíkového senzora do prevádzky je často dodávaný s elektrickým ohrevom vložením vykurovacieho telesa do keramiky.

každý snímač skôr či neskôr začne fungovať a vyžaduje opravu alebo výmenu. Lambda sonda nie je výnimkou. V ukrajinských reálnych podmienkach funguje správne v priemere 60 ... 100 tisíc kilometrov. Jeho životnosť môže skrátiť niekoľko dôvodov.

1. Nekvalitné palivo a pochybné prísady. Nečistoty môžu kontaminovať citlivé prvky snímača. 
2. Kontaminácia olejom vstupujúcim do výfukových plynov v dôsledku problémov v skupine piestov.
3. Lambda sonda je navrhnutá tak, aby fungovala pri vysokých teplotách, ale len do určitej hranice (asi 900 ... 1000 ° C). Prehriatie v dôsledku nesprávnej činnosti spaľovacieho motora alebo zapaľovacieho systému môže poškodiť kyslíkový senzor.
4. Elektrické problémy - oxidácia kontaktov, otvorené alebo skratované vodiče atď.
5. Mechanické poruchy.

S výnimkou nárazových defektov senzor zvyškového kyslíka zvyčajne pomaly odumiera a známky zlyhania sa objavujú postupne, výraznejšie sa stávajú až časom. Príznaky chybnej lambda sondy sú nasledovné:

• Zvýšená spotreba paliva.
• Znížený výkon motora.
• Zhoršenie dynamiky.
• Trhanie počas pohybu auta.
• Plávajúce voľnobežné otáčky.
• Zvýšenie toxicity výfukových plynov. Stanovuje sa najmä pomocou vhodnej diagnostiky, menej často sa prejavuje štipľavým zápachom alebo čiernym dymom.
• Prehrievanie katalyzátora.

Treba mať na pamäti, že tieto príznaky nie sú vždy spojené s poruchou senzora kyslíka, preto je potrebná ďalšia diagnostika na určenie presnej príčiny problému. 

integritu elektroinštalácie môžete diagnostikovať vytáčaním pomocou multimetra. Mali by ste sa tiež uistiť, že nedochádza ku skratu vodičov k puzdru a k sebe navzájom. 

diagnostikujte odpor vykurovacieho telesa, mal by byť približne 5 ... 15 ohmov. 

Napájacie napätie ohrievača musí byť blízke napätiu palubného zdroja napájania. 

Je celkom možné vyriešiť problémy spojené s drôtmi alebo nedostatkom kontaktu v konektore, ale vo všeobecnosti sa kyslíkový senzor nedá opraviť.

Čistenie snímača od kontaminácie je veľmi problematické a v mnohých prípadoch je jednoducho nemožné. Najmä ak ide o lesklý strieborný povlak spôsobený prítomnosťou olova v benzíne. Použitie abrazívnych materiálov a čistiacich prostriedkov úplne a nenávratne dokončí prácu. Poškodzovať ho môžu aj mnohé chemicky aktívne látky.

Odporúčania nájdené na nete na čistenie lambda sondy kyselinou fosforečnou poskytujú požadovaný účinok v jednom prípade zo sto. Kto chce, môže skúsiť.

Vypnutím chybnej lambda sondy sa systém vstrekovania paliva prepne do priemerného výrobného režimu zaregistrovaného v pamäti ECU. Môže sa ukázať, že nie je ani zďaleka optimálny, preto by mal byť chybný čo najskôr nahradený novým.

Odskrutkovanie snímača vyžaduje opatrnosť, aby nedošlo k poškodeniu závitov vo výfukovom potrubí. Pred inštaláciou nového zariadenia by mali byť závity očistené a namazané tepelným mazivom alebo grafitovým mazivom (uistite sa, že sa nedostane na citlivý prvok snímača). Naskrutkujte lambda sondu momentovým kľúčom na správny krútiaci moment.

Pri montáži kyslíkového senzora nepoužívajte silikón ani iné tmely. 

Dodržanie určitých podmienok umožní, aby lambda sonda zostala v dobrom stave dlhšie.

• Tankujte kvalitné palivo.
• Vyhnite sa pochybným prísadám do paliva.
• Kontrolujte teplotu výfukového systému, nedovoľte, aby sa prehrial
• Vyhnite sa viacnásobným štartom spaľovacieho motora v krátkom čase.
• Na čistenie hrotov senzora kyslíka nepoužívajte abrazívne prostriedky ani chemikálie.