Что такое датчик кислорода (лямбда) и как определить его неисправность?

Информация поступает от многих датчиков к электронным блокам управления, используемым в современных автомобилях. Благодаря этим датчикам обеспечивается эффективная работа двигателей. Датчик кислорода, также известный как лямбда-зонд, впервые был использован в Volvo 240 в 1976 году и стал обязательным в Калифорнии после 1980 года. Кислородный датчик является наиболее важным датчиком для определения значений выбросов выхлопных газов. Для автомобилей 1996 года и позже его использование стало обязательным во всех транспортных средствах в соответствии с правилами OBD-II. Многие автомобили имеют 2 датчика кислорода.

Лямбда-зонд устанавливается на выпускной коллектор или выхлопную линию и измеряет количество несгоревшего кислорода в выхлопных газах, выходящих из двигателя. Другими словами, он служит для измерения уровня кислорода в выхлопных газах с целью регулирования топливовоздушной смеси. Если вы спросите, как он это делает, то кислородный датчик измеряет количество кислорода в выхлопных газах и сообщает блоку управления двигателем, является ли воздушно-топливная смесь богатой или бедной. И это регулирует топливовоздушную смесь.

Что такое соотношение воздух-топливо и каким оно должно быть?

Исходя из принципа работы двигателя, соотношение воздух-топливо в двигателе составляет 14,7: 1. Другими словами, двигатель использует 14,7 единиц воздуха для сжигания 1 единицы топлива в камере сгорания. Эта ценность может стать богатой или бедной по многим причинам. Богатая смесь означает, что топливо больше, чем воздух, а бедная смесь — это ситуация, когда воздух выше, чем топливо. Блок управления двигателем регулирует соотношение воздух-топливо в соответствии с сигналами, которые он получает от кислородного датчика. Блок управления двигателем также может использовать информацию, которую он получает от многих датчиков, при выборе этого соотношения.

Соотношение воздух-топливо может быть изменено с учетом такой информации, как блок управления двигателем, температура воздуха, температура охлаждающей жидкости двигателя, давление в коллекторе, положение дроссельной заслонки, расход воздуха и нагрузка на двигатель. Например, если температура охлаждающей жидкости двигателя низкая, это поможет за счет обогащения топливовоздушной смеси, ускоряя прогрев двигателя. После прогрева двигателя он должен снова снизить скорость. Здесь важно то, что, хотя соотношение воздух-топливо определяется на основе информации, поступающей от многих датчиков, датчик кислорода или лямбда-зонд является самым основным датчиком для регулировки этого отношения. В случае отказа кислородного датчика будут затронуты все системы. Индикатор проверки двигателя будет часто загораться и предупреждать водителя.

• Что такое богатая смесь?

Богатая смесь означает больше топлива, чем воздуха. Соотношение топливовоздушной смеси можно улучшить по многим причинам. Вкратце причины богатого микса заключаются в следующем:

• Неисправность в датчике температуры охлаждающей жидкости
• Неисправность в кислородном датчике
• При первом холодном пуске двигателя
• Изношенные и грязные свечи зажигания
• Низкое давление сжатия
• грязный воздушный фильтр

По таким причинам, как соотношение воздух-топливо обогащается. Не допускается длительная работа двигателя на богатой смеси. Проблема должна быть выявлена ​​и решена как можно скорее. В противном случае детали двигателя за короткое время изнашиваются и загрязняются.

• Что такое плохая смесь?

Бедная смесь означает больше воздуха, чем топлива. Соотношение топливовоздушной смеси может стать беднее по многим причинам. Вкратце причины плохого микса заключаются в следующем:

• Невозможность получить лишнее топливо из-за неисправности в топливной системе
• Неправильное измерение количества воздуха частями воздушной системы
• Утечки в воздушной системе

По таким причинам, как соотношение топливовоздушной смеси становится беднее. Способ понять плохую смесь состоит в том, что когда вы нажимаете на газ, двигатель накапливается, потому что в камеру сгорания поступает больше воздуха, чем топлива. Уровень выбросов выхлопных газов будет выше нормы закиси азота. Вопреки тому, что считается плохой смесью, двигатель будет сжигать больше топлива. Поэтому было бы полезно вмешаться.

Что такое петля кислородного датчика (кислородная петля)?

Блок управления двигателем регулирует соотношение воздух-топливо с помощью сигналов, которые он получает от кислородного датчика ECU. Датчик кислорода измеряет количество кислорода в выхлопных газах и сообщает об этом блоку управления двигателем, а блок управления двигателем принимает решение о соотношении воздух-топливо. Эта ситуация называется работой с обратной связью, и это означает, что соотношение воздух-топливо определяется в свете информации от кислородного датчика.

В случае прерывания сигнала кислородного датчика, а также при холодном двигателе, блок управления двигателем устанавливает постоянное соотношение богатой смеси. Это соотношение не меняется и фиксируется. И эта ситуация называется операцией разомкнутого цикла. Потому что нет никакой информации от кислородного датчика. Если датчик кислорода выходит из строя после прогрева и продолжает работу в разомкнутом контуре, двигатель будет работать со слишком богатой смесью, что приведет к очень высоким выбросам. В то же время расход топлива будет расти высокими темпами.

Отказ датчика охлаждающей жидкости также не позволит датчику кислорода переключиться в замкнутый контур. Потому что температура охлаждающей жидкости двигателя также определяет соотношение воздух-топливо.

Как работает датчик кислорода?

Необходимо ответить на вопрос, как работает кислородный датчик по типам датчиков. Есть два типа лямбда-зондов. Эти; диоксид циркония и диоксид титана. Разница между этими двумя типами заключается в керамической структуре, используемой для измерения выхлопных газов.

• I — Датчики диоксида циркония:

Внешний край элемента из диоксида циркония находится в непосредственном контакте с выхлопными газами. Его интерьер контактирует с воздухом. Обе стороны элемента покрыты тонким слоем платины. Ионы кислорода проходят через элемент и оставляют электрический заряд на платиновом слое. Слой платины действует как электрод; Специальный сигнал передается от элемента на соединительный провод датчика. Элемент из диоксида циркония становится проводящим для ионов кислорода с температуры около 300 ° C. Если концентрация кислорода на обеих сторонах элемента из диоксида циркония различна, возникает напряжение из-за особых свойств элемента. Если соотношение между топливом и воздухом бедное, вырабатывается низкое напряжение. Если соотношение богатое, напряжение высокое. Скачок характеристического напряжения, прибл. Это происходит при соотношении топливо / воздух 1: 14,7. Это соотношение также может быть определено количеством воздуха (λ = 1 при соотношении воздух / топливо 1: 14,5, то есть происходит полное сгорание).

Отсюда и название датчика «лямбда» (λ). Управление двигателем через смеситель регулирует соотношение между топливом и воздухом. Необходимую для этого информацию блок управления получает от лямбда-зонда. Датчик генерирует напряжение только после достижения рабочей температуры 300 ° C. Следовательно, элементу требуется определенное количество времени после запуска двигателя, пока он не нагреется выхлопными газами.

Большинство современных датчиков имеют внутренний керамический нагреватель, который сокращает время, необходимое датчику для запуска.

• II — Датчики диоксида титана:

Элемент из диоксида титана не создает напряжения, как элемент из диоксида циркония. Вместо этого электрическое сопротивление элемента из диоксида титана изменяется в зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах. Когда λ = 1.0, видно большое изменение сопротивления. Когда на элемент подается напряжение, выходное напряжение изменяется в зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах. Датчик диоксида титана не требует эталонного воздуха, поскольку его механизм действия отличается от механизма действия датчика диоксида циркония.

Благодаря этому размеры сенсора диоксида титана меньше. Чувствительный элемент, его платиновые электроды и нагревательный элемент сформированы на керамической подложке по многослойной толстопленочной технологии, разработанной NTK. Датчики NTK с подогревом являются результатом многолетнего опыта в области технологии многослойных толстых пленок и являются гарантией качества и надежности. Датчики диоксида титана и диоксида циркония не взаимозаменяемы из-за их разного размера и разных стратегий управления для оценки сигнала датчика.

Что такое диапазон напряжения кислородного лямбда-зонда?

Когда соотношение воздух-топливо по датчику кислорода находится на нормальном уровне, то есть, если соотношение воздух-топливо составляет 14,7: 1, датчик будет показывать 0,45 вольт. Другими словами, датчик, измеряющий 0,45 В, показывает, что значение лямбда равно 1. Напряжение, создаваемое кислородным датчиком, достигает 0,9 вольт, если соотношение воздух-топливо становится богатым. Если смесь становится бедной, это генерируемое напряжение может упасть до 0,1 вольт.

Для генерации напряжения лямбда-зонд необходимо прогреть. Многие кислородные датчики имеют контур нагрева, чтобы сократить время прогрева. Датчик кислорода с контуром подогрева имеет 3 или 4 провода, тогда как датчики старого типа без контура подогрева имеют один провод. Нагревательный контур сокращает время разомкнутого контура, описанное выше.

Использование с датчиком кислорода OBD-2

Правила OBD-2 нацелены на снижение значений выбросов и сделать это обязательным.

Датчики кислорода, которые стали обязательными в соответствии с правилами OBD-2, используются 1 в некоторых автомобилях и 2 в других. Первый из 2-х используемых кислородных датчиков используется перед каталитическим нейтрализатором, а второй — после каталитического нейтрализатора. Датчик кислорода в первом ряду помогает определить соотношение воздух-топливо в двигателе, а лямбда-зонд во втором ряду измеряет, выполняет ли каталитический нейтрализатор свои обязанности. Если значение второго датчика не уменьшается по сравнению с первым датчиком, определяется, что каталитический нейтрализатор не может выполнять свои обязанности, и загорается лампа неисправности.

Как определить неисправность датчика кислорода?

Датчики кислорода имеют большое значение с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. Хорошо работающий кислородный датчик гарантирует, что выхлопные газы, выбрасываемые в атмосферу, не причинят вреда окружающей среде. Но датчики кислорода со временем могут выйти из строя. Датчики кислорода, которые постоянно подвергаются воздействию выхлопных газов, могут загрязниться и потерять чувствительность. При этом датчик может выйти из строя из-за факторов окружающей среды. Этими факторами окружающей среды могут быть масло, вода или плохие выхлопные газы.

Так как неисправность кислородного датчика приведет к неправильной настройке воздушно-топливного отношения, это приведет к быстрому загрязнению обеих рабочих частей двигателя и увеличению значений выбросов. Это также влияет на состояние каталитического нейтрализатора. Это более эффективен в двигателях с многоточечным впрыском, чем с одноточечным впрыском.

После неисправности лямбда-зонда топливовоздушная смесь становится богатой и начинает поступать в двигатель с постоянной скоростью. Если его не заменять в течение длительного времени, двигатель будет работать на богатой смеси, что приведет к сильному нагреву и одновременному загрязнению камеры сгорания и выхлопных систем. Кислородный датчик следует заменить как можно скорее, так как части камеры сгорания, подверженные воздействию высоких температур, могут вызвать большие повреждения. Это также вызывает увеличение расхода топлива.

Значение напряжения, считываемое кислородным датчиком, можно увидеть с помощью устройств OBD или цифровых вольтметров. Нормально работающий кислородный датчик должен выдавать напряжение от 0,1 до 0,9 вольт. Бедная смесь на 0,1 В означает смесь, богатую на 0,9 В.

Замена датчика кислорода

Как мы объясняли выше, хорошая работа кислородного датчика играет важную роль в увеличении срока службы двигателя. По этой причине было бы полезно заменить его, не дожидаясь его износа. В эти времена перемен есть много писаний. Учитывая экономическую ситуацию в нашей стране, мы бы посоветовали поменять кислородный датчик через 200 тысяч километров. Если у вас есть возможность, замена датчика повысит качество сгорания в двигателе, а значит, продлит срок службы двигателя.