Как работает кислородный датчик – Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы
Что такое лямбда зонд и для чего нужен датчик кислорода
Лямбда-зонд (он же кислородный датчик или датчик концентрации кислорода) – это устройство, которое определяет, сколько кислорода содержится в отработавших газах. Подробнее о том, как работает и для чего нужен лямбда-зонд, читайте в нашей сегодняшней статье.
Известно, что ДВС автомобиля может работать максимально эффективно лишь в случае правильного количества топлива и воздуха в топливно-воздушной смеси в каждом рабочем режиме. От этого также зависит расход топлива и влияние на экологию. Именно для этих целей используется датчик кислорода. Что такое лямбда зонд вы теперь знаете, пришло время рассмотреть принцип его работы.
Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле
Если количества воздуха в смеси топлива и воздуха недостаточно, это приводит к тому, что угарный газ, а также углеводороды не окисляются в полном объеме. А вот в случае наличия слишком большого объема воздуха в вышеупомянутой смеси, не наблюдается полного разложения оксидов азота на кислород и азот.
Датчик кислорода – это одна из составляющих системы выпуска автомобиля. На некоторых машинах датчик лямбда зонд может устанавливать в двух экземплярах. Один из них располагается в выпускной системе еще до катализатора (его также называют каталитическим нейтрализатором), а другой – после него. Использование двух кислородных датчиков позволяет максимально эффективно следить за количеством воздуха в отработавших газах, благодаря чему нейтрализатор функционирует максимально действенно.
В наше время используется два вида датчиков концентрации кислорода:
- двухточечный лямбда-зонд;
- широкополосный кислородный датчик.
Особенности двухточечного датчика кислорода
Применение двухточечного лямбда-зонда может осуществляться как до катализатора, так и после него. Этот датчик определяет показатель избытка воздуха, для чего он использует данные о том, сколько кислорода содержится в отработавших газах.
Двухточечный лямбда-зонд – это керамический элемент, на двух сторонах которого нанесено покрытие, изготовленное из диоксида циркония. Для измерений применяется электрохимический метод. Одна часть электрода контактирует с атмосферой, а другая – с отработавшими газами.
Для чего нужен лямбда-зонд такого типа, вы уже знаете, но как он работает? Принцип его работы базируется на определении количества кислорода в атмосфере, а также выхлопных газах. Если количество кислорода отличается, на концах электрода возникает напряжение. Если топливо-воздушная смесь слишком бедная, напряжение уменьшается. В противном случае напряжение возрастает.
Далее происходит подача электрического импульса от лямбда-зонда в ЭБУ двигателя. После этого электронный блок управления запускает соответствующие системы, которые к нему подключены.
Широкополосный лямбда-зонд – что это и как он работает
Широкополосный датчик кислорода
Данный лямбда-зонд отличается от упомянутого выше датчика тем, что в его состав входит закачивающий и двухточечный керамические элементы. Закачивание – это процесс, в ходе которого происходит пропускание кислорода из выхлопных газов сквозь соответствующий элемент под влиянием заданной силы тока.
Широкополосный лямбда-зонд работает на базе принципа поддержания напряжения в 450 мВ, которое присутствует между электродами 2-точечного керамического элемента. Для этого корректируется сила тока закачивания.
Если количество кислорода в выхлопных газах падает, что является признаком слишком богатой топливо-воздушной смеси, между электродами увеличивается напряжение. После этого происходит отправка соответствующего сигнала в ЭБУ двигателя. Затем происходит формирование необходимой силы тока на закачивающем элементе.
Ток необходим для закачки в измерительный зазор, что приводит к нормализации напряжения. Сила тока – это мера количества кислорода в выхлопных газах. Анализ данного показателя происходит в ЭБУ, после чего выполняется соответствующее воздействие на элементы системы впрыска топлива.
Если смесь воздуха и топлива слишком бедная, широкополосный лямбда-зонд работает таким же способом. Отличается он в данном случае лишь тем, что в результате влияния тока кислород выкачивается из измерительного зазора.
Не забудьте изучить статью о том, как проверить датчик кислорода (лямбда-зонд).
Для обеспечения правильного функционирования датчика кислорода, необходима температура 300°С. Для этого лямбда-зонд оснащают специальным нагревателем. Теперь вы знаете, что такое лямбда-зонд, для чего нужен кислородный датчик и как он работает.
avtopub.com
Как работает лямбда зонд.
Рубрика: Устройство автомобиля | Дата публикации: 18 октября 2013 | Комментариев нет
Датчик кислорода определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах. Его количество зависит от нескольких параметров, главным из которых является зависимость отношения топлива к воздуху в смеси, которая подается в цилиндры двигателя.
Принцип действия
Всего существует и разработано две разновидности датчиков, определяющих количество кислорода в отработанных газах. Они различается основой, на которой они созданы. Первый использует двуокись циркония и носит название «циркониевый», второй – двуокись титана. Также они работают по разным принципам: первый измеряет выработку напряжения, второй – изменение напряжения.
Последний датчик практически не распространен, поэтому рассмотрим принцип действия циркониевого.
Датчик представляет по своей сути гальваническую батарею содержащий электрод цилиндрической формы, изготовленный из двуокиси циркония и покрытый внутри и снаружи платиной. Он находится на выпускном коллекторе, так что одна его сторона располагается в выхлопных газах, а вторая – в атмосфере. Принцип действия основывается на том, что две стороны, находящиеся в разных субстанциях действуют как два полюса батареи, а циркониевый электрод является электролитом. Так, прослеживается зависимость — чем выше концентрация кислорода, тем слабее разность потенциалов и напряжение на выходе.
Состав топливно-воздушной смеси не стабилен и находится в постоянно меняющемся состоянии, поэтому работает датчик по следующей схеме:
Датчик измеряет концентрацию кислорода и, если ее значение ниже предельного, передает большое напряжение на блок EFI, говорящее о том, что смесь богатая.
Блок дает сигнал в сторону уменьшения подачи топлива, тем самым увеличивая концентрацию кислорода.
Это изменения моментально фиксирует датчик низким напряжением и блок EFI в свою очередь повышает подачу топлива.
Одним из важнейших параметров датчиков кислорода является период срабатывания. Под ним понимают время, за которое изменяется значение напряжения, выдаваемое датчиком. Его большой отрезок подразумевает неисправность датчиков, что очень сложно определить, так как данные передаваемые блоку EFI находиться в рабочем диапазоне и сам определить неисправность он не может.
Контроль работоспособности и ресурс датчиков
Проверку датчиков рекомендуется проводить во время каждого технического обслуживания автомобиля, так как они имеют цельную конструкцию и не нуждаются в отдельном осмотре. Если соблюдать условия эксплуатации, то они прослужат около 70 ±10 километров пробега.
Какие основные причины поломки датчиков?
- Использование марки топлива, несоответствующей двигателю.
- Использование для крепления датчиков герметиков, имеющих в своем составе силикон или снижающих свою пластичность при комнатной температуре
- Повышение температуры датчика из-за поломок связанных с перебоями в зажигании, концентрации воздушно-топливной смеси и др.
- Неудачные многократные запуски двигателя в небольшой промежуток времени.
- Отключения свечей зажигания при проверке работы цилиндров двигателя.
- Обмывание наконечника датчика любой из эксплуатационных жидкостей.
- Система выпускания не герметична.
Каковы признаки неисправности датчиков?
- Расход топлива повышен.
- Характеристики автомобиля с точки зрения динамики ухудшились.
- Двигатель работает не устойчиво при малых оборотах.
- Раскаленное состояние каталитического нейтрализатора и потрескивание в его районе расположения после остановки.
- В некоторых случаях срабатывание сигнала «СНЕСК ЕNGINЕ» при движении.
drivedrom.ru
как работает этот элемент выхлопной системы авто?
Рассмотрим кислородный датчик или, как его ещё именуют, лямбда-зонд. Датчик следит за выхлопом мотора, на сколько соответствует он экологическим нормам. Познакомимся с ним поближе.
Кислород: секрет чистого выхлопа
Не секрет, что отработавшие газы, вырывающиеся из недр двигателя, содержат массу вредных примесей и веществ, от которых необходимо избавиться, прежде чем они достигнуть кромки выхлопной трубы.
Ключевыми устройствами в этом процессе являются каталитический нейтрализатор (катализатор) и сажевый фильтр (если речь идёт о дизельном авто).
На первый взгляд эти узлы самодостаточны – ну фильтры и фильтры, что с них взять. Но на самом деле ситуация немного иная, дело в том, что идеально они работают только при условии правильной пропорции воздушно-топливной смеси, подаваемой в камеры сгорания.
Так, к примеру, при соотношении воздуха и горючего 14,7:1 она сгорает полностью.
Если же электроника, формирующая смесь, что-то напутала, в выхлопе изменится концентрация кислорода, и желательно откорректировать её состав до идеальных пропорций.
Именно за кислородом в выхлопе и следит лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Устанавливают его, как правило, перед катализатором или, если конструкция машины предусматривает наличие двух таких датчиков – на его входе и выходе.
Возможно, у Вас возник вопрос: «А что такое «лямбда»?» Всё очень просто – эта буква греческого алфавита обозначает в технической литературе коэффициент избытка воздуха в топливной смеси.
Как устроен кислородный датчик — лямбда-зонд?
Теперь рассмотрим конструкцию и разновидности этого элемента. Всего существует три типа датчиков кислорода, а именно:
- на основе диоксида циркония;
- на основе диоксида титана;
- широкополосные (LSU).
Элементы первой разновидности работают при помощи сравнения концентрации кислорода в выхлопных газах и эталонного атмосферного воздуха.
Чтобы этот процесс стартовал, датчик необходимо разогреть до 300 градусов, что, в принципе, учитывая температуру выхлопной системы, довольно легко. В этом случае диоксид циркония становится проницаем для ионов кислорода, и на внутренних электродах начинает образовываться напряжение, равное разнице его концентрации.
Считается, что такие датчики обладают высокой надёжностью и не боятся воды.
Устройства на основе диоксида титана функционируют немного по другому принципу. Им не нужен эталонный воздух, так как материал, из которого они изготовлены, может менять электрическое сопротивление в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
Такие элементы прочны, имеют небольшие габариты и быстро реагируют на изменения концентрации в газе.
Последний в нашем списке кислородный датчик – широкополосный. Можно сказать, что это наиболее прогрессивные устройства из перечисленной тройки.
Данный тип может выдавать сигнал, пропорционально зависящий от концентрации кислорода в очень широко диапазоне.
Внутри у него находится несколько ячеек – измерительная и накачивающая. Они разделены очень тонким барьером (десятки микрометров), в котором поддерживается идеальный состав газовой смеси.
Когда датчик контактирует, например, с газами с малым количеством кислорода, в элементе начинается перераспределение кислорода при помощи насосной ячейки, сопровождающееся ростом электрического тока.
На основе таких колебаний тока и происходит считывание данных электроникой машины.
В целом такие элементы очень надёжны и быстро реагируют на изменения состава выхлопа.
В завершение стоит сказать, что кислородный датчик – элемент не вечный. Как правило, замену этих устройств приходится проводить каждый 80 тысяч километров, а то и того меньше.
Причём выходят из строя они не моментально, а деградируют постепенно, что добавляет головной боли при диагностике их неисправностей.
Поломанный лямбда-зонд негативно влияет на стабильность работы двигателя, повышает расход топлива и так далее.
На этом всё, коллеги-автолюбители. Подписывайтесь на наш блог и следите за новыми и интересными публикациями. Их будет ещё много.
auto-ru.ru