Как работает кислородный датчик в автомобиле


Лямбда-зонд в автомобиле: для чего нужен, последствия поломки

Что такое лямбда зонд?

Устройство автомобиля – это сложнейшая конструкция, которая имеет огромное количество датчиков. В чем-то автомобиль можно сравнить с человеческим организмом, и если проводить эту аналогию, то такой механизм, как лямбда зонд можно сравнить с дыхательной системой человека.

Действительно, если обратиться к механику с вопросом – что становится причиной резкого падения тяги у автомобиля, то скорее всего специалист усомнится в исправности лямбда зонда. В критической ситуации потребуется его замена, но на практике – в ряде случаев этого можно избежать

Для чего нужен лямбда зонд?

В ситуации поломки автомобиля знание принципа работы механизма не помешает никому. Во-первых, так механику будет сложнее одурачить владельца авто, приписывая к смете ненужные услуги. Во-вторых, водитель обладая знаниями технических особенностей деталей своего авто может сам поставить «диагноз», а возможно и устранить неполадку.

Так для чего же предназначен лямбда зонд? Он создает условия для работы каталитического нейтрализатора, который в свою очередь предназначен для фильтрации выхлопных газов. К слову, катализаторы обязаны своим широким распространением экологам и ярым борцам за чистоту окружающей среды. Именно катализаторы позволяют сделать выхлоп наименее вредным, а лямбда зонд осуществляет контроль за эффективной работой этого механизма.

Лямбда зонд унаследовал свое название от соответствующей буквы греческого алфавита. Также лямбдой принято называть величину количества кислорода в топливно-воздушной смеси, которая составляет 14,7 долей воздуха на 1 долю топлива. Обеспечить такую пропорциональность способен механизм электронного впрыска топлива с обратной связью с лямбда зондом.

%rtb-4%

Также предназначение лямбда зонда определяет его месторасположение – перед катализатором в выпускном коллекторе. Установленный на этом участке, лямбда зонд вычисляет объем излишек кислорода в топливно-воздушной смеси. При появлении дисбаланса прибор дает сигнал в блок управления впрыска. Но, порой одного датчика становится недостаточно, поэтому в последних моделях автомобилей все чаще предусмотрено два датчика кислорода, между которыми располагается катализатор. При такой конструкции контроля точность анализа выхлопа топлива увеличивается в разы.

В основе лямбда зонда гальванические элементы с твердым керамическим электролитом из диоксида циркония. Поверх покрытия нанесен слой оксида иттрия и напыление из токопроводящих пористых платиновых электродов. Электроды на поверхности механизма действуют по принципу забора выхлопа и воздуха из атмосферы. Лямбда зонд начинает работать только после того, как прогрев достигнет 300 градусов по Цельсию. Высокая температура приводит в действие циркониевый электролит, который пропускает сигнал об уровне выходного напряжения. При заведении непрогретого двигателя, датчики кислорода не работают, а их нагрузку при низкой температуре выполняют другие датчики двигателя.

Существуют также датчики, которые используют вместо циркония двуокись титана. Их принцип работы заключается в том, что они изменяют объемное сопротивление по количеству содержания кислорода в выхлопе. Большим минусом этого механизма является то, что они имеют сложную конструкцию и не могут генерировать ЭДС. Однако, именно они включены в конфигурацию многих самых продаваемых моделей автомобилей.

Еще одной разновидностью датчиков являются механизмы с дополнительным подогревом. Такой принцип позволяет им быстрее активизироваться, а значит, результат показателей параметров получается более точный.

%rtb-4%

Последствия поломки лямбда зонда?

В первую очередь, поломка лямбда зонда может грозить авто владельцу увеличением расхода топлива и ухудшением разгона. Основная причина таких последствий заключается в том, что при поломке показания лямбда зонда не будут соответствовать действительности. По этой же причине соотношение топлива и кислорода в результате может получиться неидеальным. Однако, даже при неисправности лямбда зонда машина все же будет на ходу. Но, критичность ситуации зависит от устройства автомобиля. Существуют модели, которые при отказе этого механизма, могут расходовать топливо в колоссальных объемах, поэтому становится необходим экстренный ремонт.

Также существует ряд причин, способных вывести лямбда зонд из строя. К примеру, механизм может сломаться лишь частично, а именно – лямбда зонд продолжает работу, однако точность показаний резко падает. Лямбда зонд также может перестать активизироваться при определенной температуре. В любом случае, установить точную причину поломки может только специалист. Стоит отметить, что если лямбда зонд окончательно вышел из строя, то менять его нужно только на аналогичный механизм. В противном случае бортовой компьютер может просто не принимать его сигналы.

В случае, если отказывают сразу два датчика, то автомобиль может полностью выйти из строя. Единственный вариант передвижения, который остается в таком случае – это буксир или эвакуатор. Стоит помнить, что лямбда зонд чрезвычайно чувствителен к поломкам. Его могут вывести из строя некачественные поршневые кольца, сложный состав топлива и пропуски зажигания. В первую очередь, усугубить поломку может использование этилированного топлива, которое благодаря содержащемуся в нем свинцу выводит из строя платиновые электроды. Достаточно пару раз заправиться таким бензином, чтобы окончательно разрушить лямбда зонд.

Что такое катализатор в автомобиле?

Признаки забитого или разрушенного катализатора машины. Методы диагностирования неисправностей катализатора

Как работает датчик кислорода в автомобиле?

Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 года, имеют датчик кислорода . Датчик является частью системы контроля выбросов и передает данные в компьютер управления двигателем. Цель датчика - помочь двигателю работать максимально эффективно, а также производить как можно меньше выбросов.

Бензиновый двигатель сжигает бензин в присутствии кислорода (подробности см. В разделе «Как работают автомобильные двигатели»).Оказывается, существует определенное соотношение «воздух и бензин», которое является «идеальным», и это соотношение составляет 14,7: 1 (разные виды топлива имеют разные идеальные соотношения - это соотношение зависит от количества водорода и углерода, найденных в данном количестве. топлива). Если в этом идеальном соотношении меньше воздуха, то после сгорания останется топливо. Это называется смесь богатых . Богатые смеси вредны, потому что несгоревшее топливо создает загрязнение. Если воздуха больше, чем в этом идеальном соотношении, значит, избыток кислорода.Это называется смесью Lean . Бедная смесь приводит к образованию большего количества оксидов азота, а в некоторых случаях это может привести к снижению производительности и даже повреждению двигателя.

Датчик кислорода расположен в выхлопной трубе и может определять богатые и бедные смеси. Механизм в большинстве датчиков включает химическую реакцию, которая генерирует напряжение (подробности см. В патентах ниже). Компьютер двигателя проверяет напряжение, чтобы определить, является ли смесь насыщенной или обедненной, и соответствующим образом регулирует количество топлива, поступающего в двигатель.

Причина, по которой двигателю нужен датчик кислорода, заключается в том, что количество кислорода, которое может вытянуть двигатель, зависит от всех видов вещей, таких как высота над уровнем моря, температура воздуха, температура двигателя, атмосферное давление, нагрузка на двигатель и т. д.

Когда датчик кислорода выходит из строя, компьютер больше не может определять соотношение воздух / топливо, поэтому в итоге он начинает гадать. Ваша машина работает плохо и использует больше топлива, чем нужно.

Связанные Статьи HowStuffWorks

Больше замечательных ссылок

,Кислородные датчики

: как они работают и чем занимаются

Что такое датчик кислорода?

Датчик кислорода (обычно называемый «датчиком O2», так как O2 - химическая формула для кислорода) установлен в выпускном коллекторе автомобиля, чтобы контролировать, сколько несгоревшего кислорода находится в выхлопе при выходе из выхлопной трубы. двигатель.

Где расположены датчики кислорода?

Количество датчиков кислорода в автомобиле варьируется. Каждый автомобиль, выпущенный после 1996 года, должен иметь датчик кислорода перед и после каждого каталитического нейтрализатора.Следовательно, в то время как большинство транспортных средств имеют два датчика кислорода, в двигателях V6 и V8, оснащенных двойным выхлопом, имеется четыре датчика кислорода - по одному на входе и выходе от каталитического нейтрализатора на каждом ряду двигателя.

Что делает датчик кислорода?

Датчики кислорода работают, вырабатывая собственное напряжение, когда они нагреваются (примерно 600 ° F). На конце кислородного датчика, который подключается к выпускному коллектору, находится циркониевая керамическая колба. Внутренняя и внешняя части колбы покрыты пористым слоем платины, которые служат электродами.Внутренняя часть колбы вентилируется изнутри через корпус датчика во внешнюю атмосферу. Когда внешняя часть колбы подвергается воздействию горячих газов отработавших газов, разница в уровнях кислорода между колбой и внешней атмосферой внутри датчика вызывает протекание напряжения через колбу. Если соотношение топлива невелико (не хватает топлива в смеси), напряжение относительно низкое - примерно 0,1 вольт. Если соотношение топлива высокое (слишком много топлива в смеси), напряжение относительно высокое - примерно 0.9 вольт Когда воздушно-топливная смесь находится в стехиометрическом соотношении (14,7 частей воздуха на 1 часть топлива), датчик кислорода выдает 0,45 вольт.

Датчик кислорода верхнего потока (датчик кислорода 1)

Датчик кислорода 1 является датчиком кислорода выше по потоку относительно каталитического нейтрализатора. Он измеряет воздушно-топливное отношение выхлопа, выходящего из выпускного коллектора, и посылает сигналы высокого и низкого напряжения на модуль управления силовой трансмиссией для регулирования воздушно-топливной смеси.Когда модуль управления трансмиссией получает сигнал низкого напряжения (обеднения), он компенсирует это путем увеличения количества топлива в смеси. Когда модуль управления трансмиссией получает сигнал высокого напряжения (обогащенный), он наклоняет смесь, уменьшая количество топлива, которое он добавляет в смесь. Использование модулем управления силовой передачи входного сигнала от датчика кислорода для регулирования топливной смеси называется замкнутым контуром управления с обратной связью. Эта работа с замкнутым контуром приводит к постоянному переключению между обогащенным и обедненным, что позволяет каталитическому нейтрализатору минимизировать выбросы, поддерживая общее среднее соотношение топливной смеси в надлежащем балансе.Однако, когда запускается холодный двигатель или выходит из строя кислородный датчик, модуль управления трансмиссией переходит в режим разомкнутого контура. При работе в разомкнутом контуре модуль управления трансмиссией не получает сигнал от датчика кислорода и выдает фиксированную обогащенную топливную смесь. Работа в разомкнутом контуре приводит к увеличению расхода топлива и выбросов. Многие новые датчики кислорода содержат нагревательные элементы, которые помогают им быстро достичь рабочей температуры, чтобы минимизировать количество времени, затрачиваемого на работу в разомкнутом контуре.

Датчик кислорода ниже по потоку (Датчик кислорода 2)

Датчик кислорода 2 является датчиком кислорода ниже по потоку относительно каталитического нейтрализатора. Он измеряет соотношение воздух-топливо, выходящее из каталитического нейтрализатора, чтобы убедиться, что каталитический нейтрализатор работает нормально. Каталитический нейтрализатор работает для поддержания стехиометрического отношения воздух-топливо 14,7: 1, в то время как модуль управления трансмиссией постоянно переключается между богатыми и бедными воздушно-топливными смесями благодаря входному сигналу от верхнего кислородного датчика (датчик 1).Следовательно, нижний кислородный датчик (датчик 2) должен генерировать постоянное напряжение примерно 0,45 вольт.

Как работают датчики кислорода менее чем за 5 минут

Проверить свет двигателя

Техническое обслуживание

Датчики кислорода

изготовлены из реактивных материалов, что ограничивает срок их службы. В стороне из-за механических повреждений, таких как короткозамкнутые нагревательные элементы или физическое повреждение, эти датчики, как правило, работают около 80000 миль. Если двигатель имеет механический отказ такие как прокладка головки (охлаждающая жидкость) или проблема, которая вызывает расход масла (кольца, направляющие клапана), это значительно сократит срок службы датчика.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

При замене датчика кислорода обязательно используйте высококачественный OEM (оригинал Производитель оборудования) часть. Более дешевые датчики не такие точные и не последние пока датчик OEM будет, и может вызвать проблемы с производительностью, а также выбросы проблемы. Утечки вакуума в системе впуска, могут дать ложные показания датчика и вызвать плохую работу двигателя.

История

По мере развития впрыска топлива изменялся и датчик кислорода.Эволюция из однопроволочного датчик, который заземлен через внешний корпус, к четырехпроводному датчику, который заземляется снаружи а встроенный нагреватель помогает датчику функционировать должным образом в холодном состоянии. Датчики кислорода были разработаны для измерения эффективности каталитического нейтрализатора. Поместив датчик кислорода в выхлопной системе спереди (первичный или входной) преобразователя и один позади него (вторичный или нисходящий) компьютер может видеть, если преобразователь сокращает выбросы, как это было задумано, в то время как он приспосабливается к оптимальной производительности.Ранние системы использовали только один первичный датчик и настраивали весь двигатель на основе на этом чтении, тогда как новые системы впрыска топлива используют много датчиков для оптимизации система подачи топлива.

Эти ранние датчики должны были прогреться, прежде чем они стали активными, что означает, что они не работал, пока они не достигли рабочей температуры в выхлопной системе. Хотя они были чрезвычайно просты, они работали с основными системами впрыска топлива время, когда скорость BAUD была очень низкой (скорость, с которой обрабатывается информация в компьютере) По мере совершенствования технологии необходимо было улучшать и датчики.


Смотрите также