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

Датчик кислорода для автомобиля. Устройство и принцип работы

Датчик кислорода нужен, чтобы регулировать смесь топлива и воздуха, поступающую в двигатель. Он обеспечивает максимальную мощностью и меньший расход топлива. Поговорим для чего нужен датчика кислорода в машине и принцип его работы.

Для чего нужен?
В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада:
  • СО – окись углерода, угарный газ;
  • СН – несгоревшие углеводороды;
  • NOх – окислы азота.

Инженеры противопоставили этой опасной троице очень важное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. Иначе говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных превращаются в сравнительно безопасные, нейтральные.


Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха
a
. Если a больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И наоборот – смесь с a меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – это область значений a вблизи 1,0.
Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.
Как обеспечить столь высокую точность и одновременно стабильность? Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе впрыска, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%.

На современных авто можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – на основе оксида титана (титановые). Принцип работы один, разница только в конструкции.


Измерительный элемент датчика кислорода имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри же – «твердый электролит» (керамика). Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования измерительного элемента, тогда как при работе двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.
Принцип работы
При работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах измерительного элемента появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.
Как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая. Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.

Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. Соответственно, он контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.

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!

Что такое кислородный датчик в автомобиле (лямбда зонд)

Главная » Советы по ремонту » Что такое кислородный датчик в автомобиле (лямбда зонд)

просмотров 2 214

Размеры кислородного датчика не самые великие, устройство механизма также не отличается сложным исполнением, тем не менее, его функции в работе двигателя играют важную роль. В связи с этим, износ кислородного датчика, особенным образом отразится на работе всей моторной системы. Данная неполадка существует с того момента, как появились инжекторные двигатели, поэтому для владельцев подобных автомобилей это постоянная, непримиримая борьба. Ниже постараемся разобраться, что входит в основные задачи механизма, как провести диагностику поломки и заменить изношенный кислородный датчик.

кислородный датчиккислородный датчик

Принцип действия кислородного датчика. Его основные функции

Кислородный датчик носит название, не соответствующее его реальным функциям. Он реагирует совсем не на то вещество, в честь которого был назван. Монтаж устройства осуществляется в области системы выхлопов, в непосредственной близости от катализатора. Оборудован электродом, местоположение которого определяется внутренней полостью системы выхлопа.

Газы, выделяемые в результате сгорания топлива, направляются в выхлопную систему, где кислородный датчик, захватывая частицы не израсходованного горючего вещества, заряжается электричеством, сигнализируя об этом контроллеру, по средствам передачи напряжения незначительного размера. Блок управления двигателем, в свою очередь, проанализировав полученную информацию, определяет решение, в соответствии с которым устанавливается соотношение и регулировка состава горючей смеси и выбранного режима работы двигателя, в настоящий момент.

В задачи кислородного датчика входят постоянный контроль данного соотношения, чтобы добиться идеального состава горючей жидкости. Таким образом, он, на постоянной основе, осуществляет мониторинг соотношения горючего и воздуха, в соответствующем режиме эксплуатации автомобиля.

При нарушении работоспособности кислородного датчика, прекращается поступление сигналов о происходящей ситуации, контроллер больше не снабжается сведениями касающиеся состояния выхлопов, за этим следует установление режима аварийной работы двигателя. Состав топливной смеси больше не поддается контролю, следовательно, его транспортировка осуществляется исключительно для поддержания работоспособности ДВС.

В результате, потребление горючей жидкости повышается (увеличивается расход топлива), при этом условия функционирования двигателя становятся не самыми благоприятными. Передвигаться в дальнейшем, в подобных условиях, чревато нарушением работы силовой системы. Этот режим позволяет доехать до станции техобслуживания, не больше.

кислородный датчиккислородный датчик

Нарушение работоспособности кислородного датчика

Все детали автомобиля имеют свой срок годности или срок износостойкости. Кислородный датчик не исключение. На случай выхода его из строя, на приборной панели имеется специальный индикатор, сигнализирующий об этом CheckEngine. Он дает ясно понять, что двигатель находится в режиме аварийного функционирования.

Для конкретизации проблематики, осуществляются мероприятия по выявлению проблемы при помощи диагностики, по средствам бортового компьютера. Аппаратура должна определить наименование ошибки, получив которую, можно воспользоваться техническими документами, прилагаемыми с автомобилем, для понимания причины нарушения. Если это был кислородный датчик, проводится безотлагательная замена.

В чем причина износа?

Смесь газов, которая выделяется при обработке горючей жидкости, является достаточно сложной структурой, с богатым составом. Данный состав может содержать элементы, влияющие, на электроды датчика, негативным образом. Природа появления подобных примесей может быть различной, но основная причина — это покупка бензина, изначально не качественного, на станциях, не проверенных долгим использованием.

К сожалению, подобных заправок не так мало. В результате длительной эксплуатации, большое воздействие оказывают процессы окисления, что влечет к снижению работоспособности, выражаемое в передаче данных, не устраивающих нормальную работу двигателя. Осуществляется переход на аварийный режим эксплуатации.

Но это не единственная причина, по которой перестает функционировать кислородный датчик. Распространенным источником является изношенная прокладка головки блока цилиндров. В результате этого, в камере сгорания образуется антифриз, что не приемлемо. Неизвестное химическое соединение, впервые попавшее в систему выхлопа, снижает износостойкость, приводя к быстрой потере работоспособности датчика.

Установка нового кислородного датчика

В общем, установка нового кислородного датчика не представляется сложным мероприятием. В работе потребуется эстакада или смотровая яма, в зависимости от возможностей. Особое значение играет плотная фиксация транспортного средства, так как безопасность, при любой работе, является самым главным направлением. В противном случае, непредвиденное перемещение, может привести к серьезным травмам.

  • Далее проводится работа с аккумулятором. От нее отсоединяют «минусовой» провод. Такие мероприятия являются неотъемлемой частью работы с электроникой. Если этого не сделать, то возможно образование короткого замыкания. Провод контакта датчика с основным компьютером требуется отсоединить. Проведя данные мероприятия, можно говорить о готовности к замене.

 

  • Крепеж датчика ослабляется соответствующим ключом. Чтобы избежать получения ожогов, все мероприятия проводятся на двигателе в холостом режиме. В случае отсутствия продвижения в демонтаже, прикладывать излишние усилия не следует, иначе можно повредить катализатор, что только повысит расходы на ремонт системы выхлопа.

Здесь велика вероятность появления прикипевших соединений, удаление которых целесообразнее проводить с помощью тормозной жидкости или керосина. Как правило, такие процессы сопровождаются образованием ржавчины, которая под воздействием данных веществ, частично растворяется, что позволяет выкрутить кислородный датчик. Как правило, подобный подход решает проблему.

Открутив датчик, он извлекается вместе со штекером из-под капота. Далее, устанавливается новое устройство, с последующим подключением. Закручивание элемента должно быть максимально плотным, иначе возможна низкая герметизация, которая станет причиной образования отверстия, являющееся источником постороннего звука, при работе двигателя.

Видео

В общем, это все что нужно знать о кислородном датчике и его замене.

Проголосуйте, понравилась ли вам статья?кислородный датчик Загрузка…

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. 

 

 


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о