Датчик кислорода устройство и принцип действия: Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы – 403 — Доступ запрещён

Разбираем устройство и принцип работы датчика кислорода.

Датчик кислорода является одним из важнейших компонентов выхлопной системы транспортного средства, от которого в немалой степени зависит продуктивность двигателя. Рассмотрим составляющие датчика и принцип его функционирования, для проведения самостоятельной диагностики выхлопной системы.

Датчик кислорода, расположен в системе выпуска отработанных газов.В зависимости от особенностей двигательной системы и совокупности выпуска газов, количество датчиков кислорода может различаться. Как правило, в составе выхлопной системы современного транспортного средства устанавливаются от одного до пары анализаторов. Первый лямбда-зонд, как правило, монтируется сразу после коллектора выпуска газов. Таким образом, выходящие из выхлопной системы газы попадают на действующую поверхность устройства. В случае если транспортное средство оснащено вторым датчиком кислорода, как правило, он останавливается за катализатором.
Каждый современный автомобиль в обязательном порядке оснащается датчиком кислорода – лямбда-зонд. Датчик получил широкое распространение в автомобилестроении, благодаря введенным нормам экологии. Как известно, выхлопные газы содержат определённое количество вредных веществ, попадающих в атмосферу. Сегодня, во всём мире предусмотрен предельно допустимый порог вредных веществ, содержащийся в выхлопных газах. В некоторых странах Европы, разрешается эксплуатация автомобиля, только при оснащении высоко экологичным двигателем. В нашей стране, нормы экологии менее суровы, но всё же основные меры по снижению примесей в отработанных газах предусмотрены на каждом авто.

Помимо анализатора — Лямбда зонд, выхлопная система современного транспортного средства имеет в своем составе катализатор, который также служит для уменьшения уровня токсичности выходящих газов. Как известно для продуктивной работы катализатора требуются определенные условия. Катализатор позволяет эффективно снизить показатели токсичности выхлопной смеси, при соответствующем контроле за совокупностью топлива и воздуха. В другом случае катализатор стремительно снижает свою продуктивность и в этот момент совокупность выпуска газов использует анализатор кислорода.
L – лямбда, которая входит в состав названия кислородного датчика обозначает показатель превышения потока воздуха в рабочей смеси. Определение лишней части потока воздуха в рабочем составе происходит следующим образом. Лямбда зонд, анализирует остаток воздуха при выходе отработанных газов. При правильном составе рабочей смеси, полученный показатель составляет: четырнадцать и семь воздушного потока на одну часть топлива, соответственно лямбда при этом равна единице.

Промежуток продуктивной функции катализатора достаточно узкий. В данном случае лямбда равна единица. Для поддержания правильности работы, необходима правильная и продуктивная работы системы обеспечения с электронным впуском смеси. При этом обратный цикл предусматривает анализатор воздуха. Именно для того, чтобы обеспечить продуктивную работу выхлопной совокупности, Лямбда зонд монтируется перед началом катализатора.

Анализатор воздуха – лямбда-зонд, вырабатывает специальный сигнал, который в дальнейшем передается ЭБУ системы формирования смеси. После того как электронный блок управления совокупности формирования смеси принимают электронный сигнал от анализатора воздуха, он регулирует топливо-воздушную смесь путём изменения подаваемого в цилиндры состава. Как известно, некоторые модели машин оснащаются вторым анализатором кислорода, установленным на выходе катализатора. Такое устройство выхлопной системы позволяет эффективно увеличить правильность создания топливовоздушной смеси. Также дополнительный анализатор позволяет контролировать функцию катализатора, для того чтобы он смог эффективно выполнять свою роль и сокращать объем вредных примесей в отработанных газах.

Большинство современных производителей, изготавливают анализатор кислорода из сплава циркония. Также в составе элемента предусмотрена керамическая часть, которая является источником тока, изменяющим заряд в зависимости от показателей температуры и кислорода. Поверхность датчика кислорода, взаимодействует с воздухом и газами внутри системы. Исходя из показателей насыщенности выходящей смеси кислородом, анализатор формирует определенный сигнал. Контрольное устройство принимает сигнал анализатора и сопоставляет его с допустимым показателем, заложенным в прошивке. В случае если полученный параметр отличается от необходимого, электронный блок контроля за топливной смесью изменяет насыщенность состава в необходимую сторону. Благодаря данному принципу, возникает обратная связь между блоком управления и анализатором. Точная настройка топливовоздушной смеси, способствуют правильной функции двигателя, снижению токсинов в отработанных газах и правильному потреблению топлива.

В ходе эксплуатации транспортного средства, лямбда-зонд функционирует в сложных условиях. В связи с этим, как и любое устройство автомобиля он подвержен постоянному износу и нередко приходит в неисправность. Нарушение функции анализатора кислорода в значительной мере влияет на продуктивность двигательной системы и способствует увеличению расхода бензина. В связи с этим выхлопная система требует своевременной диагностики и регулярного обслуживания.

Рассмотрим возможные причины поломки анализатора кислорода.

Как правило, к нарушению функции датчика кислорода переводит ряд совокупностей, среди которых наиболее распространены:

  • Использование топливной смеси низкого качества. Бензин плохого качества содержит в своем составе ряд примесей, которые способствуют преждевременному износу компонентов выходной системы. В частности, железо и свинец нарушают структуру платиновых электродов, уже при нескольких заправках мало-качественной смесью.
  • Неправильная настройка системы зажигания. При нарушении угла опережения системы зажигания, может произойти перегрев корпуса анализатора.
  • Избыточное обогащение смеси, также приводит к перегреву корпуса лямбда-датчика.
  • Образование масла в выхлопной системе, полученное в результате изношенности масло-съемных элементов.
  • Различные нарушения в работе системы зажигания, посторонние звуки в глушителе, все это приводит к разрушению уязвимой керамической структуры.
  • Механические повреждения датчика полученные в ходе эксплуатации транспортного средства.
  • Множественные попытки завести автомобиль через короткий промежуток времени способствует скоплению не отработанной смеси в проводниках выпуска. При образовании ударной волной состав воспламеняется, что неизбежно приводит к нарушению структуры датчика лямбда.
  • Попадание на рабочую поверхность анализатора посторонних жидкостей (масло, ОЖ или обычное моющие средство), в таком случае лямбда-зонд также утрачивает свою продуктивность.
  • Если при монтаже анализатора использовались герметичные составы, которые имеют в основе силикон, то такая смесь может нарушить свою структуру в ходе эксплуатации транспортного средства и поспособствовать преждевременному износу датчика.
  • Обрыв проводников датчика, нарушение их герметичности или замыкание цепи, также способствуют нарушению функции лямбда-анализатора.

Как правило, для выявления неисправностей лямбда-анализатора не требуется проведение дорогостоящей диагностики и обращения в специализированной сервис. Дело в том, что несмотря на свои небольшие габариты, датчик кислорода выполняет довольно важную функцию и при нарушении его структуры в значительной мере нарушается работа двигательной системы. Поэтому, на неисправность лямбда-анализатора указывают вполне заметные признаки.

Обратить внимание на состояние лямбда-зонд, нужно при возникновении следующих неисправностей:

  • Некорректная работа движка при небольших оборотах.
  • Ухудшение динамики разгона транспортного средства.
  • Значительно увеличенный расход бензина.
  • Перегрев нейтрализатора или значительное повышение его рабочей температуры.
  • Возникновение постороннего звукового сопровождения после остановки транспортного средства.
  • Увеличение показателей токсичности выхлопных газов.

Диагностика лямбда-зонд.

Для проведения диагностики, нам потребуется: оригинальная инструкция завода изготовителя, цифровой вольтметр, осциллограф. Перед проведением диагностики анализатора кислорода, двигатель автомобиля необходимо прогреть. Рассмотрим основные этапы проверки устройства.

1. Первым шагом, необходимо ознакомиться с оригинальной инструкцией завода-изготовителя. Производитель укажет месторасположение контрольного устройства, а также его основные параметры.

2. Далее, необходимо проверить все показатели, которые могут повлиять на неправильную работу анализатора: напряжение в сети транспортного средства, угол опережения зажигания, функция системы топливной подачи. Помимо этого, необходимо обратить свое внимание на герметичность проводников и провести визуальную диагностику внешних механизмов.

3. Теперь находим анализатор кислорода, согласно инструкции производителя. После этого, необходимо провести визуальную диагностику измерительного прибора.В случае если керамическая часть анализатора имеет нагар, то датчик подлежит обязательной замене. К образованию налёта на керамической части анализатора, чаще всего приводит использование топливной смеси низкого качества. Если визуальная диагностика показала приемлемое состояние анализатора, необходимо продолжить проверку.

4. Следующим этапом, отключаем анализатор и подключаем его проводники к электроизмерительному прибору. Далее, запускаем автомобиль и нажимаем на педаль газа до достижения оборотов: две с половиной тысячи в минуту. Теперь, при помощи устройства для насыщения состава снижаем показатели оборотов до двухсот в минуту.

5. В случае если транспортное средство оснащено электронным контролем топливной системы, удаляем в окно трубку регулятора давления и обращаем внимание на показатели измерительного прибора. Если показатели вольтметра приближены к отметке 0, 9 Вт, то анализатор кислорода исправен. На неисправность лямбда-датчика, укажет отсутствие реакции измерительного прибора или показатель ниже 0,8 Вт.

6. Следующим этапом необходимо проверить насыщенность топливовоздушной смеси. Используя вакуумную трубку, необходимо обеспечить подсос воздуха. В случае если анализатор работает правильно, показания измерительного прибора не будут превышать отметки 0, 2 Вт.

7. Завершающим этапом, необходимо проверить работу анализатора на практике. Для этого подключаем устройство к разъему подачи топлива и параллельно устанавливаем электроизмерительные приборы. При этом необходимо увеличить оборот задержки до 1500 минуту. Об исправности контрольного устройства, сообщат показатели прибора — 0, 5 Вт. При иных показателях, лямбда-зонд подлежит обязательной смене.

Выхлопная система играет важную роль в работе транспортного средства. Для поддержания должной продуктивности двигателя, а также для увеличения срока эксплуатации ДВС, необходимо своевременно диагностировать и обслуживать совокупность выпуска отработанных газов. Лямбда анализатор, сравнительно простое и небольшое устройство, при этом выполняющее ответственную функцию в формировании рабочей смеси. Поддержание работоспособности датчика, позволит сохранить функцию ДВС и сохранить оптимальный расход бензина. Проверить и заменить анализатор достаточно просто своими руками, при этом данная процедура позволит сэкономить на ремонте важнейшей системы авто.

Удачной диагностики!

Датчик лямбда зонда: распиновка, напряжение, устройство, сопротивление

В современном технократическом мире существует потребность применения специальных устройств, называемых датчиками лямбда зондов, контролирующих концентрацию кислорода в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания и котельных агрегатов. Тенденции к ужесточению экологических норм автомобильных выхлопов заставляют производителей автомобилей применять дублирующие датчики для более эффективной работы системы впрыскивания топлива и катализатора уходящих газов.

Описание и назначение устройств

Кислородные датчики, чаще всего, представляют собой гальваническую систему с твердотельным электролитом, который входит в рабочий режим при нагревании свыше 300˚C. Они изготавливаются с применением различных материалов в роли электролита, имеют конструкции в зависимости от назначения.

Название λ-зонды получили из-за обозначения данной греческой буквой коэффициента, отвечающего за избыток воздуха в двигателе внутреннего сгорания. При наилучшей пропорции топлива и воздуха в цилиндре двигателя (достигается максимальный КПД при минимальном расходе топлива), отношение расхода используемой воздушной смеси к стехиометрическому (оптимальному): λ = 1. При данном показателе двигатель автомобиля работает в экономном режиме и достигается наилучшая эффективность катализатора, устраняющего вредные вещества из выхлопных газов.

ДатчикДатчик

Назначение датчиков – контроль кислорода либо остаточного топлива в отработанных газах для функционирования ДВС и котлов в экономном режиме и минимизации вредных выбросов угарного газа, оксида азота, углеводородов при помощи автоматики.

В каких системах применяются

Кислородные датчики позволяют измерять объемную долю кислорода в газах, присутствующих после сгорания топлива в ДВС и котлах, работающих на твердом топливе либо метане.

λ- зонды применяются в приборах, измеряющих долю кислорода в уходящих газах котлов на ТЭС и других промышленных предприятиях для наилучшей регулировки КПД сгорания топлива при помощи подачи воздуха в топку, в зависимости от показаний приборов.

Наиболее широкое использование датчики получили в автомобильной промышленности для автоматической регулировки подачи бензиново-воздушной смеси в цилиндры двигателя.

Котлы на ТЭСКотлы на ТЭС

Классификация, устройство и принцип действия

Датчики подразделяют на виды в зависимости от материала активных элементов, наличия системы подогрева, конструктивных особенностей и принципа действия. Рассмотрим существующие типы зондов.

Циркониевые

Для данного типа датчиков в качестве твердого электролита гальванической системы – керамической, проницаемой для ионов кислорода мембраны, служит диоксид циркония, который проявляет рабочие свойства при температуре свыше 300˚С. Наконечник из твердотельного циркония покрывается тонкой прослойкой оксида иттрия для лучшей проходимости атомов кислорода, а с внешней и внутренней стороны, частично покрывается тонким слоем платины, выполняющей функцию электродов. На примере рис.1 рассмотрим λ-зонд в разрезе.

Лямбда-зонд в разрезеЛямбда-зонд в разрезе

Рис.1

  1. Провода: сигнальный и питания нагревателя.
  2. Контактная пластина нагревательного провода.
  3. Стальной корпус, соединенный с кожухом, вставляемым резьбой в гнездо отверстия выхлопной трубы.
  4. Циркониевый электролит с наружной и внутренней платиновыми электродными пластинами.
  5. Нагреватель.
  6. Керамический теплоизолирующий элемент.
  7. Контактная плоскость.
  8. Металлический корпус с отверстиями для попадания уходящих газов.

Принцип работы

Он довольно прост. Во внутренней камере рабочего элемента с платиновым электродом находится обычный воздух, имеющий стандартную (эталонную) проницаемость кислорода со своим давлением на стенки циркониевого наконечника при его нагреве до 350-400˚С.

На наружный платиновый электрод поступают выхлопные газы, делающие проницаемость переменной величиной, в зависимости от объема кислорода в этих газах. Разность потенциалов на электродах появляется вследствие перемещения ионов кислорода со стороны большего давления в сторону с меньшим давлением.

Резкий перепад напряжения (примерно от 850 мВ до 75 мВ) при изменении наличия кислорода в выхлопе от смеси с излишками топлива и недостатком кислорода (богатой, где λ<1) до смеси с недостатком топлива и излишком кислорода (бедной, где λ>1), позволяет делать измерения с погрешностью около 5%.

Титановые

Рабочий элемент этого зонда – диоксид титана. Устройство датчика похоже на циркониевый, только не требует камеры с эталонной смесью воздуха. Принцип работы основан на изменении сопротивления материала при изменении объемной доли кислорода в выхлопе. Чем больше ионов кислорода, тем большее сопротивление возникает в рабочем элементе. Для функционирования системы необходима высокая температура нагрева двуокиси титана (свыше 600˚С) и постоянная подача питания на электронный блок управления – 5В.

Преимущества титановых зондов:

  • Прочность, небольшие размеры.
  • Отсутствие камеры с эталонной сравнительной смесью, что увеличивает их долговечность.
  • Быстрое достижение нагрева и рабочего состояния.

К недостаткам можно отнести более высокую цену, чем у циркониевых, что обусловило отказ производителей автомобилей применять их в современных моделях.

Титановые лямбда-зондыТитановые лямбда-зонды

Широкополосные – LSU датчики

При помощи широкого диапазона измерения в областях с различным коэффициентом избытка воздуха (λ<1; λ>1), кислородные зонды этой конструкции получили универсальное применение в разнообразных типах двигателей (газовых, дизельных, внутреннего сгорания с принудительным зажиганием) и отопительных установках. Широкополосное устройство более точно подает сигнал на электронный блок управления о соотношении наличия кислорода и топлива в уходящих газах ДВС, что позволяет лучше контролировать уровень выхлопов.

По внешнему виду зонд похож на циркониевый, но принцип действия немного другой. Работа системы основана на поддержании постоянной разности потенциалов между электродами в пределах 0,45 В, соответствующей коэффициенту избытка воздушной смеси, равной единице.

Широкополосные – LSU датчикиШирокополосные – LSU датчики

Датчик состоит из двух рабочих элементов – циркониевого, выполняющего измерительную функцию и элемента для введения либо выведения кислорода из системы. Между рабочими элементами расположено удлиненное отверстие, размером от 20 до 50 мкм. В отверстии размещены два электрода для измерения и регулировки (накачивающий) объемной доли кислорода. В измерительное отверстие вставлен барьер, отделяющий его от уходящих газов и, регулирующий закачку либо откачку кислорода из него. Циркониевый элемент соприкасается с внешней атмосферой благодаря небольшому приточному каналу.

Если смесь, подающаяся в двигатель, обедненная на топливо, то уходящие газы богаты на кислород и он выводится из отверстия для измерения с помощью плюсового напряжения на выводящий рабочий элемент. В противном случае, на элемент подается напряжение с противоположным знаком, кислород входит в измерительное отверстие.

Электронная схема стремится удержать напряжение 0,45 В через, постоянно меняющееся напряжение на электродах элемента введения/выведения кислорода из системы, чтобы концентрация кислорода в отверстии соответствовала: λ = 1. В датчик вмонтирован нагреватель для достижения температуры 700˚С и выше, в зависимости от типа зонда.

Широкополосный – LSU датчикШирокополосный – LSU датчик
Плюсы

Преимуществом широкополосных зондов можно считать:

  • Широкий диапазон измерений и регулировки кислорода в выхлопе.
  • Быстрый нагрев и приведение в рабочее состояние при запуске авто.
  • Широкий спектр применения.

Следует отметить, что лямбда зонды бывают с 2, 3, 4, 5 выводами. Устройства без подогрева обычно имеют 2 вывода – сигнальный и заземляющий. Широкополосные устройства имеют 5 и более выводов.

Методы диагностики

Диагностику датчиков желательно проводить каждые 10000 км пробега автомобиля либо при первых признаках неисправности зонда, которые описаны ниже.

Мультиметром

Очень часто причиной нерабочего состояния кислородного зонда является повреждение спирали нагревателя либо контакта с нагревателем. Так ли это, легко проверить мультиметром, переключив его в режим работы омметра. Обычно 3 и 4 контакт (в 4-х проводном датчике) подходят к нагревательному элементу. Значение сопротивления должно быть в пределах 4,5 – 5,5 Ом. Если показания превышают данное значение, то зонд требует замены, так как нагревательный элемент вышел из строя.

Для проверки сигнала, поступающего на электронный блок, нужно завести автомобиль, нажать на педаль газа, чтобы подержать двигатель в высокооборотном режиме в течение некоторого времени. Сигнальный провод зонда (обычно черный) подключаем к плюсовому щупу мультиметра, а минусовой щуп, соединяем с «землей», переключаем прибор в режим вольтметра (2000 мВ). При удержании педали газа и резком отпускании, показания прибора должны быть в пределах от 1000 мВ до 100 мВ. Если показания остаются неизменными в пределах 400 – 500 мВ при манипуляции с педалью газа, то зонд неисправен.

МультиметрМультиметр

Осциллографом

Качество проверки осциллографом проявляется в возможности узнать временной промежуток изменения сигнала выходного напряжения. Для проверки необходимо подсоединить осциллограф к проводу, дающему сигнал на электронный блок (черному). Далее нужно завести двигатель и подождать прогрева до 70˚С. По мере прогрева датчика до 400˚С, прибор начнет показывать волнообразный график. При работе двигателя на оборотах около 3000, прибор должен показывать ровный волнообразный график с нижним пределом уровня сигнала (не менее 0,1 В) и высоким (не более 0,8 — 1 В).

Если на экране прочерчивается график в крайних (верхней или нижней) точках, а также в положении около 0,6 В при максимальной работе двигателя, то λ – зонд неисправен.

ОсциллографомОсциллографом

Основные причины выхода из строя

Причин поломки датчика кислорода может быть много, среди них, конечно же, и качество применяемого топлива. Рассмотрим главные:

  • Повреждение или встряска зонда вследствие неаккуратной езды (наезда на препятствие, яму).
  • Перегрев зонда из-за неисправности в блоке зажигания.
  • Засорение керамической поверхности продуктами сгорания некачественного бензина.
  • Неисправность в работе двигателя (попадание масла в выхлоп).
  • Замыкание в проводах датчика.

Поломка датчика может происходить постепенно, переводя работу двигателя в режим неправильной работы. На современных машинах стоит второй зонд после катализатора, что улучшает качество работы ДВС и защиту атмосферы от продуктов сгорания топлива.

Нюансы подключения

При поломке устройства, можно установить датчик, который рекомендует завод-изготовитель или похожий циркониевый зонд. Вот основные правила:

  • Цвета проводов датчика различаются, но цвет подающего сигнал на электронную схему, всегда темный.
  • «Земля» бывает желтого, белого, серого оттенков.
  • Для подключения 4-проводного зонда на место 3-проводного – соединяются с «землей» автомобиля провода заземления нагревателя и минусовой сигнальной системы. Провод нагревателя через релейную схему подсоединяется к плюсовому полюсу аккумулятора.

Подключение нового зонда лучше сделает специалист из автосервиса.

циркониевый зондциркониевый зонд

Советы и рекомендации

При первых признаках неправильной работы лямбда датчика (машина начинает резко дергаться при начале движения, не так быстро срабатывает педаль газа, на панели должны высвечиваться предупредительные сообщения, перегрев двигателя во время работы, неприятные токсичные газы из выхлопной трубы), необходимо определиться с некоторыми вопросами:

  • Точная установка неисправности зонда.
  • Правильный подбор нового датчика.
  • Не следует поддаваться желанию установить датчик, бывший в употреблении (неизвестен его остаточный ресурс), если хотите сберечь двигатель в хорошем состоянии.
  • Не нужно пытаться разобрать устройство, оно сделано герметично и не ремонтируется.

Желательно покупать оригинальный зонд либо универсальный (для двигателей определенного производителя).

Что такое лямбда зонд. Принцип работы, функции и причины неисправностей

Сегодня мы узнаем, что называется автомобильным лямбда зондом, для чего он нужен, какие функции и задачи выполняет, а также как узнать, что данный элемент топливной системы транспортного средства вышел из строя

 ЧТО ТАКОЕ ЛЯМБДА ЗОНД. ПРИНЦИП РАБОТЫ, ФУНКЦИИ И ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ


Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным лямбда зондом, для чего он нужен, какие функции и задачи выполняет, а также как узнать, что данный элемент топливной системы транспортного средства вышел из строя. Кроме того, расскажем про принцип функционирования и для чего была изобретена эта деталь автопроизводителями. В заключении мы наглядно увидим принципиальную схему работы лямбда зонда, а также, что в первую очередь влияет на стабильность и долговечность его работы.


Многие автолюбители довольно часто в своем обиходе употребляют такие автомобильные термины, как АБС и ЕСП, однако понятия инжектор, лямбда зонд многим уже позабылись. Для того, чтобы понимать какие задачи выполняет лямбда зонд, для чего он нужен, а также как проверить его на исправность, необходимо понимать, как он функционирует. Данные вопросы мы и разберем в нашем рассказе, чтобы у нас осталось детальное представление об этой ключевой детали топливной системы автомобиля.
Благодаря тому, что последние 20 лет применяются жесткие меры относительно экологических норм, они поспособствовали использованию на транспортных средствах специальных каталитических нейтрализаторов – устройств, которые снижают содержание вредных компонентов в отработанных газах. Катализатор – это довольно хороший элемент топливной системы, но эффективно функционировать он способен только в определенных условиях. Однако без систематического контроля состава топливно-воздушной смеси невозможно обеспечить долгий срок службы данного устройства, поэтому ему на помощь приходит специальный датчик кислорода, который и называется лямбда зондом.

1. Понятие, функции и задачи автомобильного лямбда зонда

Само название датчика кислорода лямбда исходит от древнегреческой литеры “лямбда“, которая издревле в автомобилестроении означала специальный коэффициент избытка воздуха в воздушно-топливной системе. Говоря простыми словами датчик кислорода или лямбда зонд измеряет состав отработанных газов автомобиля для поддержания оптимальной концентрации топлива и воздуха в топливо-воздушной смеси.


В том случае, когда состав топливо-воздушной смеси находится в оптимальном состоянии и на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, то коэффициент лямбда в этом случае равен единице. Для того, чтобы обеспечить такую высочайшую точность, применяются высокоточные системы питания с электронным впрыском топлива, а также применяется устройство обратной связи под названием лямбда зонд. Поэтому считается, что в топливной системе, датчик лямбда зонд играет одну из ключевых ролей.
Процесс измерения избытка воздуха в топливной смеси происходит весьма неординарным способом, путем определения в отработанных газах содержания кислорода остаточного уровня. Вот и ответ на вопрос: “почему устанавливают датчик лямбда зонд на выпускном коллекторе перед катализатором?“. Благодаря работе электронного блока управления системы топлива, который считывает электрический сигнал датчика, происходит оптимизация состава топливной смеси при помощи изменения количества направляемого в рабочую область цилиндров топлива.

На современных моделях автомобилей устанавливают несколько датчиков кислорода (лямбда зондов), которые располагаются один стандартно, на выпускном коллекторе, а второй на выходе катализатора. Благодаря сочетанию двух датчиков достигается высокая точность приготовления топливо-воздушной смеси, а также происходит детальный контроль эффективности функционирования самого катализатора.

2. Принцип работы лямбда зонда

Точное и эффективное измерение кислорода остаточного уровня выхлопных газов лямбда зондом обеспечивается после разогрева системы до рабочей температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию. Только такой температурный режим обеспечивает условия для того, чтобы циркониевый электролит приобретал высокую проводимость. Кроме того, разница в количестве кислорода с атмосферы и кислорода в трубе выхлопных газов ведет к появлению на электродах датчика лямбда зонда нужного выходного напряжения.


Принципиальная схема любого датчика кислорода или лямбда зонда на основе диоксида циркония, который расположен в выхлопной трубе включает в свой состав следующие элементы: 1. электролит твердого типа с маркировкой ZrO2; 2. наружный электрод; 3. внутренний электрод; 4. контакт заземления; 5. контакт сигнального типа; 6. отверстие для крепления к выхлопной трубе. Ниже на изображение можем наглядно видеть схему лямбда зонда и его основные компоненты.

Когда происходит запуск и прогрев мотора, управление впрыском топлива происходит без воздействия датчика кислорода, а корректировка топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам прочих устройств, например: положения заслонки дроссельного типа, рабочей температуры охлаждающей жидкости или числа оборотов коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.


Главной отличительной чертой циркониевого лямбда зонда является тот момент, что при незначительных отклонениях состава и концентрации топливо-воздушной смеси от эталонного значения напряжения, на выходе датчика оно изменяется ростом, а иногда скачком, в диапазоне от 0,1 до 0,8 Вольт. Ниже на изображении можем наглядно видеть зависимость напряжения датчика кислорода от коэффициента избытка воздуха при температуре лямбда зонда в диапазоне от 500 до 800 градусов по Цельсию.


Отметим, что для повышения чувствительности датчиков кислорода на пониженных рабочих температурах и после запуска не прогретого двигателя применяют специальный принудительный подогрев лямбда зонда. Как правило, нагревательное устройство располагается внутри корпуса зонда и подключается к электрической цепи транспортного средства. Для подключения к электрической цепи применяется специальная проводка, которая обеспечивает высокую и быструю передачу электрической энергии к источнику потребления тока.

3. Как установить, что лямбда зонд перестал работать

Первым и основным признаком того, что лямбда зонд перестал стабильно функционировать или вышел из строя является тот момент, когда электронный блок управления начинает работать по усредненным показателям, которые записываются в его памяти. Кроме того, состав топливо-воздушной смеси, которая образуется в системе будет значительно отличаться от эталонного значения. В результате чего появляется повышенный расход топлива, нестабильная работа мотора на холостых оборотах, повышение содержания углекислого газа, общее снижение мощности двигателя, однако при этом транспортное средство находится в движении. 

Весь список возможных неисправностей датчика кислорода довольно широкий и некоторые поломки очень тяжело обнаружить самостоятельно, как правило, они не фиксируются. Поэтому для того, чтобы принять окончательное решение о неисправности лямбда зонда нужно детально его проверить. Такую проверку лучше всего осуществлять на специальном оборудовании станций технического обслуживания транспортных средств. Кроме того, заметим, что попытки заменить неисправный датчик кислорода эмуляторами (заглушками) ни к чему хорошему не приведет, так как электронный блок управления топливной системы автомобиля не сможет распознавать посторонние сигналы и не будет их использовать для корректировки состава приготавливаемой топливо-воздушной смеси, то есть произойдет обычное игнорирование инородного устройства.


Видео: “Автомобильный лямбда зонд (датчик кислорода): функции и неисправности”


В заключении отметим, что датчик кислорода или лямбда зонд является одним из самых уязвимых устройств в современном транспортном средстве. Ресурс лямбда зонда составляет в среднем от 50 до 85 тысяч километров пробега, в зависимости от условий эксплуатации, а также исправности мотора и его узлов. Крайне чувствителен датчик кислорода к качеству заправляемого топлива. Заметим, что после нескольких заправок не качественным топливом датчик перестает работать в штатном режиме и может просто выйти из строя. Для того, чтобы наверняка убедиться в неисправности лямбда зонда, необходимо производить диагностику этого устройства только на специализированных станциях технического осмотра транспортных средств.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

Датчик кислорода – история развития.

 Схема установки датчика кислорода

Типичная схема установки датчиков кислорода.

 

Историческая справка.

70-е годы XX века

Лямбда зонды (датчики кислорода) были разработаны компанией Robert Bosch и впервые были использованы в конструкциях автомобилей Volvo в конце 70-х годов прошлого века. Первоначально, автомобильные датчики кислорода имели только один или два сигнальных провода и были изготовлены из циркония в форме цилиндра. Данным датчикам требовалось тепло выхлопных газов для разогрева до требуемой рабочей температуры. Проблема, связанная с этой концепцией, заключалась в том, что датчикам требовалось долгое время для разогрева (особенно в условиях низких температур), в то время как система управления впрыском топлива оставалась без управления по данному параметру. Некоторые производители автомобилей намеренно задерживали время разогрева двигателя для нагрева выхлопа для обеспечения более быстрого нагрева кислородного датчика и катализатора. Датчики располагались рядом с двигателем в связи с требованиями необходимости быстрого нагрева их до необходимой рабочей температуры. В связи с этим, было невозможно контролировать выхлопные газы в разных выхлопных системах - это другой недостаток ранних конструкций датчиков.

 

80-е годы XX века

В начале 1980-х годов производители кислородных датчиков добавили небольшой нагреватель стержневого типа в центр конструкции датчика, что значительно ускорило скорость нагрева датчика до рабочей температуры. Датчики кислорода с нагревательным элементом могут быть установлены ниже по потоку рядом с каталитическим нейтрализатором - более желательным местом установки, поскольку выхлопные газы в данном месте находятся более в однородном состоянии и резко снижается возможность перегрева датчика. Первые версии датчиков были трехпроводными. В данных конструкциях в качестве общего сигнального провода использовался корпус датчика. В последующих конструкциях использовались четырех проводные версии с изолированным от корпуса автомобиля общим проводом.

 

90-е годы XX века

Начиная с начала 1990-х годов, в связи с дальнейшим развитием систем управления электронным впрыском топлива и ужесточением экологических норм, так же возросли требования к датчикам кислорода. Были разработаны новые технологии, а датчики были размещены в большем количестве мест, что увеличило качество обратной связи с системой управления впрыском топлива. Существующие узкополосные датчики, которые обнаруживали наличие только «богатых» или «бедных» смесей, были заменены на датчики улучшенной конструкции.

 

Настоящее время

В настоящее время во многих автомобилях используется новое поколение четырех и пяти проводных широкополосных датчиков кислорода. В то время как у первых конструкций автомобилей с электронным впрыском был только один датчик кислорода, у современных автомобилей количество данных датчиков доходит до восьми штук. Эти датчики позволяют наиболее точно определять количество свободного кислорода в выхлопных газах для оптимального приготовления топливной смеси. 

 

 


Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *