Peranti dan prinsip operasi sensor oksigen

Sensor oksigen - peranti yang direka untuk merekodkan jumlah oksigen yang tersisa dalam gas ekzos mesin kereta. Ia terletak di sistem ekzos berhampiran pemangkin. Berdasarkan data yang diterima oleh penjana oksigen, unit kawalan mesin elektronik (ECU) memperbetulkan pengiraan bahagian optimum campuran udara-bahan bakar. Lebihan nisbah udara dalam komposisinya ditunjukkan dalam industri automotif dengan surat Yunani lambda (λ), kerana sensor menerima nama kedua - probe lambda.

Pekali udara berlebihan λ

Sebelum membongkar reka bentuk sensor oksigen dan prinsip pengoperasiannya, perlu menentukan parameter penting seperti nisbah udara berlebihan campuran bahan bakar-udara: apa itu, apa yang dipengaruhi dan mengapa ia diukur oleh sensor.

Dalam teori operasi ICE, terdapat konsep seperti nisbah stoikiometrik - ini adalah bahagian udara dan bahan bakar yang ideal, di mana pembakaran lengkap bahan api berlaku di ruang pembakaran silinder mesin. Ini adalah parameter yang sangat penting, berdasarkan kaedah pengiriman bahan bakar dan mod operasi mesin. Ia sama dengan 14,7 kg udara hingga 1 kg bahan bakar (14,7: 1). Secara semula jadi, sebilangan besar campuran udara-bahan bakar tidak memasuki silinder pada satu ketika, ia hanya bahagian yang dikira semula untuk keadaan sebenar.

Nisbah udara berlebihan (λ) Adakah nisbah jumlah udara yang masuk ke dalam mesin dengan jumlah yang diperlukan secara teoritis (stoikiometrik) untuk pembakaran lengkap bahan bakar. Secara sederhana, itu adalah "berapa banyak udara (kurang) memasuki silinder daripada yang seharusnya".

Bergantung pada nilai λ, terdapat tiga jenis campuran bahan bakar udara:

• λ = 1 - campuran stoikiometrik;
• λ <1 - campuran "kaya" (perkumuhan - larut; kekurangan - udara);
• λ> 1 - campuran "tanpa lemak" (lebihan udara; kekurangan bahan bakar).

Enjin moden boleh dijalankan pada ketiga jenis campuran, bergantung pada tugas semasa (ekonomi bahan bakar, pecutan intensif, pengurangan kepekatan bahan berbahaya dalam gas ekzos). Dari sudut nilai optimum kuasa enjin, pekali lambda harus mempunyai nilai sekitar 0,9 (campuran "kaya"), penggunaan bahan bakar minimum akan sesuai dengan campuran stoikiometrik (λ = 1). Hasil terbaik untuk membersihkan gas ekzos juga akan diperhatikan pada λ = 1, kerana pengoperasian penukar pemangkin yang efisien berlaku dengan komposisi stoikiometrik campuran bahan bakar udara.

Tujuan sensor oksigen

Dua sensor oksigen digunakan sebagai standard pada kereta moden (untuk mesin in-line). Satu di hadapan pemangkin (probe lambda atas), dan yang kedua selepasnya (probe lambda bawah). Tidak ada perbezaan dalam reka bentuk sensor atas dan bawah, ia mungkin sama, tetapi mereka menjalankan fungsi yang berbeza.

Sensor oksigen atas atau depan mengesan baki oksigen dalam gas ekzos. Berdasarkan isyarat dari sensor ini, unit kawalan enjin "memahami" jenis campuran udara-bahan bakar yang digunakan mesin (stoikiometrik, kaya atau ramping). Bergantung pada bacaan oksigenator dan mod operasi yang diperlukan, ECU menyesuaikan jumlah bahan bakar yang dibekalkan ke silinder. Biasanya, penghantaran bahan bakar disesuaikan dengan campuran stoikiometrik. Harus diingat bahawa ketika mesin memanaskan badan, isyarat dari sensor tidak dihiraukan oleh ECU mesin sehingga mencapai suhu operasi. Probe lambda bawah atau belakang digunakan untuk menyesuaikan komposisi campuran dan memantau kebolehgunaan pemangkin pemangkin.

Reka bentuk dan prinsip operasi sensor oksigen

Terdapat beberapa jenis probe lambda yang digunakan pada kereta moden. Mari kita pertimbangkan reka bentuk dan prinsip operasi yang paling popular - sensor oksigen berdasarkan zirkonium dioksida (ZrO2). Sensor terdiri daripada elemen utama berikut:

• Elektrod luar - bersentuhan dengan gas ekzos.
• Elektrod dalaman - bersentuhan dengan atmosfera.
• Elemen pemanasan - digunakan untuk memanaskan sensor oksigen dan membawanya ke suhu operasi dengan lebih cepat (sekitar 300 ° C).
• Elektrolit pepejal - terletak di antara dua elektrod (zirkonia).
• Perumahan.
• Penjaga tip - mempunyai lubang khas (perforasi) untuk masuk gas ekzos.

Elektrod luar dan dalam dilapisi platinum. Prinsip pengoperasian probe lambda seperti ini berdasarkan pada adanya kemungkinan perbezaan antara lapisan platinum (elektrod) yang sensitif terhadap oksigen. Ia berlaku ketika elektrolit dipanaskan, ketika ion oksigen bergerak melaluinya dari udara atmosfera dan gas ekzos. Voltan pada elektrod sensor bergantung pada kepekatan oksigen dalam gas ekzos. Semakin tinggi, voltan semakin rendah. Julat voltan isyarat sensor oksigen adalah 100 hingga 900 mV. Isyarat mempunyai bentuk sinusoidal, di mana tiga wilayah dibezakan: dari 100 hingga 450 mV - campuran tanpa lemak, dari 450 hingga 900 mV - campuran kaya, 450 mV sesuai dengan komposisi stoikiometrik campuran udara-bahan bakar.

Sumber oksigenator dan kerosakannya

Probe lambda adalah salah satu sensor yang cepat usang. Ini disebabkan oleh fakta bahawa ia sentiasa bersentuhan dengan gas ekzos dan sumbernya secara langsung bergantung pada kualiti bahan bakar dan kebolehkesanan enjin. Sebagai contoh, tangki oksigen zirkonium mempunyai sumber sekitar 70-130 ribu kilometer.

Oleh kerana pengoperasian kedua-dua sensor oksigen (atas dan bawah) dipantau oleh sistem diagnostik on-board OBD-II, jika salah satu daripadanya gagal, kesalahan yang sama akan direkodkan, dan lampu penunjuk "Check Engine" pada panel instrumen akan menyala. Dalam kes ini, anda boleh mendiagnosis kerosakan menggunakan pengimbas diagnostik khas. Dari pilihan anggaran, anda harus memperhatikan Scan Tool Pro Black Edition.

Pengimbas buatan Korea ini berbeza dengan analog dalam kualiti binaannya yang tinggi dan kemampuan untuk mendiagnosis semua komponen dan pemasangan sebuah kereta, dan bukan hanya enjin. Dia juga dapat mengesan pembacaan semua sensor (termasuk oksigen) dalam masa nyata. Pengimbas serasi dengan semua program diagnostik yang popular dan, dengan mengetahui nilai voltan yang dibenarkan, seseorang dapat menilai kesihatan sensor.

Apabila sensor oksigen berfungsi dengan baik, ciri isyarat adalah sinusoid biasa, menunjukkan frekuensi beralih sekurang-kurangnya 8 kali dalam 10 saat. Sekiranya sensor tidak berfungsi, maka bentuk isyarat akan berbeza dari yang menjadi rujukan, atau tindak balasnya terhadap perubahan komposisi campuran akan menjadi perlahan.

Kerosakan utama sensor oksigen:

• pakai semasa operasi (sensor "penuaan");
• litar terbuka elemen pemanasan;
• pencemaran.

Semua jenis masalah ini dapat dipicu oleh penggunaan bahan bakar berkualiti rendah, pemanasan berlebihan, penambahan pelbagai bahan tambahan, masuknya minyak dan agen pembersih ke kawasan operasi sensor.

Tanda-tanda kerosakan oksigen:

• Petunjuk lampu amaran kerosakan pada papan pemuka.
• Kehilangan kuasa.
• Respons yang lemah terhadap pedal gas.
• Mesin melahu kasar.

Jenis probe lambda

Selain zirkonia, titanium dan sensor oksigen jalur lebar juga digunakan.

• Titanium. Ruang oksigen jenis ini mempunyai unsur sensitif titanium dioksida. Suhu operasi sensor sedemikian bermula dari 700 ° C. Probe titanium lambda tidak memerlukan udara atmosfera, kerana prinsip pengoperasiannya didasarkan pada perubahan voltan keluaran, bergantung pada kepekatan oksigen dalam ekzos.
• Probe lambda jalur lebar adalah model yang diperbaiki. Ia terdiri daripada sensor siklon dan elemen pam. Yang pertama mengukur kepekatan oksigen dalam gas ekzos, mencatat voltan yang disebabkan oleh perbezaan potensi. Selanjutnya, pembacaan dibandingkan dengan nilai rujukan (450 mV), dan, jika berlaku penyimpangan, arus digunakan, memprovokasi suntikan ion oksigen dari ekzos. Ini berlaku sehingga voltan sama dengan yang diberikan.

Probe lambda adalah elemen yang sangat penting dalam sistem pengurusan enjin, dan kerosakannya boleh menyebabkan kesukaran dalam memandu dan menyebabkan peningkatan keausan pada bahagian mesin yang lain. Dan kerana ia tidak dapat diperbaiki, ia mesti segera diganti dengan yang baru.