Zariadenie a princíp činnosti lambda sondy

Senzor kyslíka - zariadenie určené na zaznamenávanie množstva kyslíka zostávajúceho vo výfukových plynoch motora automobilu. Nachádza sa vo výfukovom systéme v blízkosti katalyzátora. Na základe údajov prijatých generátorom kyslíka koriguje elektronická riadiaca jednotka motora (ECU) výpočet optimálneho podielu zmesi vzduchu a paliva. Pomer prebytočného vzduchu v jeho zložení naznačuje v automobilovom priemysle grécke písmeno lambda (λ), kvôli čomu snímač dostal druhé meno - lambda sonda.

Faktor prebytočného vzduchu λ

Pred demontážou konštrukcie snímača kyslíka a princípom jeho činnosti je potrebné určiť taký dôležitý parameter, ako je pomer prebytočného vzduchu v zmesi paliva a vzduchu: čo to je, čo ovplyvňuje a prečo sa meria pomocou senzor.

V teórii prevádzky ICE existuje taký koncept ako stechiometrický pomer - toto je ideálny podiel vzduchu a paliva, pri ktorom dochádza k úplnému spaľovaniu paliva v spaľovacej komore valca motora. Toto je veľmi dôležitý parameter, na základe ktorého sa vypočítava dodávka paliva a prevádzkové režimy motora. To sa rovná 14,7 kg vzduchu na 1 kg paliva (14,7: 1). Prirodzene, také množstvo zmesi vzduchu a paliva nevstupuje do valca súčasne, ide iba o pomer, ktorý sa prepočíta na skutočné podmienky.

Pomer prebytočného vzduchu (λ) Je pomer skutočného množstva vzduchu vstupujúceho do motora k teoreticky požadovanému (stechiometrickému) množstvu na úplné spálenie paliva. Zjednodušene povedané, je to „koľko viac (menej) vzduchu vstúpilo do valca, ako by malo mať“.

V závislosti od hodnoty λ existujú tri typy zmesi vzduchu a paliva:

• λ = 1 - stechiometrická zmes;
• λ <1 - „bohatá“ zmes (vylučovanie - rozpustné; nedostatok - vzduch);
• λ> 1 - „chudá“ zmes (prebytok - vzduch; nedostatok - palivo).

Moderné motory môžu pracovať na všetkých troch druhoch zmesi v závislosti od aktuálnych úloh (úspora paliva, intenzívna akcelerácia, zníženie koncentrácie škodlivých látok vo výfukových plynoch). Z hľadiska optimálnych hodnôt výkonu motora koeficient lambda ak má mať hodnotu asi 0,9 („bohatá“ zmes), minimálna spotreba paliva bude zodpovedať stechiometrickej zmesi (λ = 1). Najlepšie výsledky pri čistení výfukových plynov sa pozorujú aj pri λ = 1, pretože k efektívnej činnosti katalyzátora dochádza pri stechiometrickom zložení zmesi vzduch - palivo.

Účel kyslíkových senzorov

V moderných automobiloch sa štandardne používajú dva senzory kyslíka (pre radový motor). Jeden pred katalyzátorom (horná lambda sonda) a druhý za ním (dolná lambda sonda). V konštrukcii horného a dolného snímača nie sú žiadne rozdiely, môžu byť rovnaké, ale vykonávajú rôzne funkcie.

Horný alebo predný snímač kyslíka deteguje zvyšný kyslík vo výfukových plynoch. Na základe signálu z tohto snímača riadiaca jednotka motora „chápe“, na aký typ zmesi vzduchu a paliva motor beží (stechiometrický, bohatý alebo chudý). V závislosti od nameraných hodnôt okysličovadla a požadovaného prevádzkového režimu upravuje ECU množstvo paliva dodávaného do valcov. Typicky je dodávka paliva nastavená na stechiometrickú zmes. Je potrebné poznamenať, že keď sa motor zahreje, ECU motora ignoruje signály zo snímača, kým nedosiahne prevádzkovú teplotu. Spodná alebo zadná lambda sonda sa používa na ďalšie nastavenie zloženia zmesi a na sledovanie prevádzkyschopnosti katalyzátora.

Konštrukcia a princíp činnosti lambda sondy

V moderných automobiloch sa používa niekoľko typov lambda sond. Zvážme dizajn a princíp fungovania najobľúbenejšieho z nich - kyslíkového senzora na báze oxidu zirkoničitého (ZrO2). Senzor sa skladá z nasledujúcich hlavných prvkov:

• Vonkajšia elektróda - nadväzuje kontakt s výfukovými plynmi.
• Vnútorná elektróda - je v kontakte s atmosférou.
• Vykurovacie teleso - slúži na ohrev kyslíkového senzora a jeho rýchlejšie uvedenie na prevádzkovú teplotu (asi 300 ° C).
• Tuhý elektrolyt - nachádza sa medzi dvoma elektródami (zirkónia).
• Bývanie.
• Kryt hrotu - má špeciálne otvory (perforácie) pre vstup výfukových plynov.

Vonkajšia a vnútorná elektróda je potiahnutá platinou. Princíp činnosti takejto lambda sondy je založený na výskyte potenciálneho rozdielu medzi platinovými vrstvami (elektródami), ktoré sú citlivé na kyslík. Vyskytuje sa pri zahrievaní elektrolytu, keď ním prechádzajú kyslíkové ióny z atmosférického vzduchu a výfukových plynov. Napätie na elektródach snímača závisí od koncentrácie kyslíka vo výfukových plynoch. Čím je vyššia, tým je napätie nižšie. Rozsah signálneho napätia snímača kyslíka je 100 až 900 mV. Signál má sínusový tvar, v ktorom sa rozlišujú tri oblasti: od 100 do 450 mV - chudá zmes, od 450 do 900 mV - bohatá zmes, 450 mV zodpovedá stechiometrickému zloženiu zmesi vzduch - palivo.

Zdroj kyslíka a jeho poruchy

Lambda sonda je jedným z najrýchlejšie opotrebovaných senzorov. Je to spôsobené tým, že je neustále v kontakte s výfukovými plynmi a jeho zdroj priamo závisí od kvality paliva a použiteľnosti motora. Napríklad zirkóniová kyslíková nádrž má zdroj asi 70 - 130 tisíc kilometrov.

Pretože činnosť oboch kyslíkových senzorov (horných aj dolných) je monitorovaná palubným diagnostickým systémom OBD-II, v prípade poruchy niektorého z nich sa zaznamená príslušná chyba a na prístrojovej doske sa zobrazí kontrolka „Skontrolovať motor“. sa rozsvieti. V takom prípade môžete diagnostikovať poruchu pomocou špeciálneho diagnostického skenera. Z možností rozpočtu by ste mali venovať pozornosť Scan Tool Pro Black Edition.

Tento skener vyrobený v Kórei sa líši od analógov vysokou kvalitou vyhotovenia a schopnosťou diagnostikovať všetky súčasti a zostavy automobilu, nielen motor. Je tiež schopný sledovať hodnoty všetkých senzorov (vrátane kyslíka) v reálnom čase. Skener je kompatibilný so všetkými populárnymi diagnostickými programami a na základe informácií o prípustných hodnotách napätia môžete posúdiť zdravie snímača.

Ak snímač kyslíka pracuje správne, charakteristikou signálu je obyčajná sínusoida, ktorá vykazuje spínaciu frekvenciu najmenej 8-krát v priebehu 10 sekúnd. Ak je snímač mimo prevádzky, potom sa tvar signálu bude líšiť od referenčného alebo sa jeho reakcia na zmeny v zložení zmesi výrazne spomalí.

Hlavné poruchy lambda sondy:

• opotrebenie počas prevádzky („starnutie“ snímača);
• otvorený okruh vykurovacieho telesa;
• znečistenie.

Všetky tieto typy problémov môže vyvolať použitie nekvalitného paliva, prehriatie, pridanie rôznych prísad, vniknutie olejov a čistiacich prostriedkov do prevádzkovej oblasti snímača.

Znaky poruchy oxygenátora:

• Kontrolka funkčnej poruchy na palubnej doske.
• Strata výkonu.
• Zlá reakcia na plynový pedál.
• Drsný motor na voľnobežných otáčkach.

Typy lambda sond

Okrem oxidu zirkoničitého sa používajú aj titánové a širokopásmové snímače kyslíka.

• Titán. Tento typ okysličovača má prvok citlivý na oxid titaničitý. Prevádzková teplota takéhoto snímača začína od 700 ° C. Titánové lambda sondy nevyžadujú atmosférický vzduch, pretože ich princíp činnosti je založený na zmene výstupného napätia v závislosti od koncentrácie kyslíka vo výfukových plynoch.
• Širokopásmová lambda sonda je vylepšeným modelom. Skladá sa z cyklónového senzora a čerpacieho prvku. Prvý meria koncentráciu kyslíka vo výfukových plynoch a zaznamenáva napätie spôsobené rozdielom potenciálov. Ďalej sa odpočet porovnáva s referenčnou hodnotou (450 mV) a v prípade odchýlky sa použije prúd, ktorý vyvoláva vstrekovanie kyslíkových iónov z výfukového plynu. Stáva sa to dovtedy, kým sa napätie nestane rovnakým ako dané napätie.

Lambda sonda je veľmi dôležitým prvkom systému riadenia motora a jej nesprávna funkcia môže viesť k ťažkostiam pri jazde a k zvýšenému opotrebovaniu ostatných častí motora. A keďže sa nedá opraviť, musí sa okamžite vymeniť za nový.