Содержание
- На что влияет кислородный датчик?
- Как работает кислородный датчик?
- Циркониевый датчик кислорода
- Титановый датчик кислорода
- Широкополосный датчик
- Про эксплуатацию датчика
- Что такое лямбда зонд?
- Для чего нужен лямбда зонд?
- Последствия поломки лямбда зонда?
- Как работает датчик?
- Какие бывают датчики?
- Рекомендуем посмотреть:
Одна из острейших проблем, с которой сталкиваются современные автопроизводители, – экологическая безопасность. Массовое использование автомобилей в повседневной жизни грозит ростом загазованности современных городов. Для уменьшения количества токсичных веществ, содержащихся в составе выхлопных газов, используются специальные системы их очистки, так называемые каталитические нейтрализаторы, для обеспечения последним необходимых условий работы применяется кислородный датчик.
На что влияет кислородный датчик?
Работа ДВС сопровождается выделением выхлопных газов (ВГ), содержащих вредные для человека вещества. Их значительная концентрация влияет на самочувствие и здоровье окружающих. Среди этих токсичных веществ необходимо особо отметить угарный газ, не полностью сгоревшие углеводороды и окислы азота. Чтобы уменьшить их содержание в составе ВГ, как уже отмечалось, на современных автомобилях используется каталитический нейтрализатор.
Однако у него есть особенность – он успешно работает в достаточно ограниченном диапазоне соотношения кислорода и бензина, и если смесь обогащенная, или наоборот, слишком бедная, то содержание в составе ВГ токсичных веществ остается высоким. Вот кислородный датчик и участвует в обеспечении необходимого соотношения кислорода и бензина.
Содержание токсичных веществ зависит от степени сгорания топливовоздушной смеси (ТВС) и ее состава. Если в ней мало бензина, она называется обедненной, если много – обогащенной. Однако понятие «много или мало» достаточно неопределенное и не может использоваться для управления составом ТВС. Вот для устранения этой неопределенности и нужен кислородный датчик, у него есть ещё одно название – лямбда зонд.
С его помощью контроллер управления двигателем отслеживает процесс сгорания ТВС, для чего измеряется в ВГ содержание кислорода. При необходимости изменяется состав ТВС таким образом, чтобы обеспечить полное сгорание топлива и уменьшить выделяемое количество токсичных веществ.
Как работает кислородный датчик?
На сегодняшний день существует лямбда зонд трех разновидностей:
Наиболее распространенными из них являются первые два типа. Свое название они получили от используемого материала, и соответственно, принцип работы кислородного датчика из-за этого у них разный.
Циркониевый датчик кислорода
Как устроен подобный лямбда зонд, изображено на рисунке.
Конструктивно он может быть выполнен по-разному, либо цилиндрический (пальчиковый), либо пластина (планарный датчик). По сути дела, это слоистая структура, внутренняя и наружная поверхности которой выполнены из платины и разделены слоем специальной керамики. Она защищена снаружи корпусом с отверстиями для поступления ВГ к платиновой поверхности кислородного датчика и имеет связь с наружным воздухом.
При своей работе лямбда зонд контролирует содержание кислорода в составе ВГ, для чего его надо располагать в потоке этих газов. Принцип, по которому он работает, чем-то напоминает аккумулятор, только твердотельный. При достаточно высоких температурах (не ниже трехсот градусов) через керамику, разделяющую слои платины, начинают проходить ионы кислорода. Их содержание в окружающем воздухе и в составе ВГ разное, вследствие чего между слоями датчика появляется разность потенциалов.
Именно она и есть тот сигнал, что лямбда зонд выдает контроллеру управления двигателем. На его величину влияет содержание кислорода в ВГ. Получив эти данные, контролер отвечает тем, что изменяет ТВС, уменьшая или увеличивая количество впрыскиваемого бензина. Вот для чего нужен лямбда зонд, с его помощью контроллер определяет, насколько полностью сгорает ТВС, и подбирает ее оптимальный состав, обеспечивая при этом эффективность работы ДВС и его топливную экономичность.
Описанный принцип работы, основанный на движении ионов кислорода, реализуется при температурах от трехсот до девятисот градусов, поэтому и помещают лямбда зонд в выхлопную систему автомобиля.
Читайте также: Воздухозаборник на шевроле ниву
Титановый датчик кислорода
Принцип работы, который использует такой датчик, совсем другой. В этом случае применяется зависимость проводимости диоксида титана от парциального давления кислорода в смеси газов. Чем больше содержание кислорода в составе ВГ, тем хуже лямбда зонд проводит электрический ток. Его выходное напряжение пропорционально количеству кислорода и изменяется скачкообразно.
Кислородный датчик подобного типа работает при температуре от семисот градусов, и для него не требуется эталонный воздух.
Широкополосный датчик
Он в обычных машинах используется довольно редко, его отличает совершенно другой принцип работы. У него имеются две специальные камеры – измерительная и камера накачки. Если предыдущие типы датчиков генерировали высокое либо низкое напряжение на выходе в зависимости от содержания кислорода в составе ВГ, то широкополосный датчик выдает напряжение, пропорциональное его значению.
Про эксплуатацию датчика
Лямбда зонд – неразборная конструкция и рассчитана на пробег до восьмидесяти тысяч километров. Правда, этот показатель может значительно уменьшиться при нарушении правил эксплуатации.
Среди них стоит отметить:
- использование этилированного бензина или других видов топлива, не предусмотренных изготовителем;
- перегрев датчика;
- многократные неудачные запуски двигателя;
- попадание на корпус датчика эксплуатационных автомобильных жидкостей или моющих средств;
- замыкание на «массу», а также плохой контакт выходной цепи.
Могут быть и другие причины, вызывающие отказ датчика, но и уже приведенных достаточно для понимания, что это хрупкое изделие и требует в процессе работы бережного отношения. Полностью проверить датчик с необходимой степенью достоверности можно, воспользовавшись осциллографом.
Однако результаты работы датчика видны невооруженным взглядом по ряду признаков:
Причин отказов датчика может быть несколько, но независимо от них ремонт для него не предусмотрен, только замена.
Лямбда зонд в современных автомобилях контролирует количество кислорода в составе ВГ. Он также осуществляет выдачу данных в контроллер управления двигателем с целью изменения состава ТВС для полного сгорания смеси и обеспечения необходимых условий работы нейтрализатора.
" alt="">
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.
Читайте также: Интересные приспособления для домашней мастерской
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.
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.
Водителям важно и нужно знать, на что влияет лямбда зонд (в дальнейшем – датчик), потому что на инжекторных автомобилях от него во многом зависит правильное функционирование системы питания машины.
Правильно настроенный и функционирующий датчик может многое поведать специалисту о состоянии двигателя. Неисправности в работе этого датчика обязательно приведут к увеличению расхода топлива с одновременным снижением мощности двигателя. При этом неисправность датчика далеко не всегда фиксируется блоком управления.
Читайте также: Фото карбюратора солекс 21083
В тех случаях, когда такие неисправности в работе датчика зафиксированы блоком управления, контроллер выберет усредненные параметры для управления впрыском, что приведет в итоге к аналогичным результатам.
Как работает датчик?
На что влияет лямбда зонд становится понятным после ознакомления с его конструкцией, местом установки и тем, каким образом датчик выполняет поставленные перед ним задачи. Устанавливается в выхлопном коллекторе (перед катализатором). Поверхность датчика должна находится в струе выхлопных газов, что является условием его нормальной работы.
Основные части конструкции датчика:
- корпус из металла;
- наконечник из керамики;
- изолятор из керамики;
- спираль с резервуаром;
- токосъемник электрического сигнала;
- щиток защиты. Имеет отверстие, чтобы выпускать отработанные газы.
Материалы, из которых он изготовлен, способны функционировать в условиях высоких температур.
Задача датчика – преобразование в электрический сигнал данных о том, сколько в выхлопных газах содержится кислорода. Эта информация поступает в контроллер управления впрыском.
Изменения содержания кислорода в отработанных газах, которые постоянно происходят в выхлопной трубе, приводят к тому, что напряжение в датчике (а он представляет собой гальванический источник тока) меняется и образуется электрический сигнал. Датчик подает электрический сигнал в тот момент, когда он зафиксировал такие изменения в содержании кислорода.
Сигнал передается на контроллер, который принимает сигнал и сравнивает полученные данные с теми показателями, что заложены в его памяти.
При несовпадении полученных данных с оптимальными значениями (для текущего режима), блок управления изменяет соответствующим образом длительности впрыска. Это делается для достижения максимальной эффективности работы двигателя, экономии топлива и уменьшения количества вредных выбросов.
Существует «правильная» пропорция, когда обеспечивается полное сгорание топливной смеси. Эта пропорция составляет 1:14,7. Другими словами, для максимально эффективного сгорания топлива потребуется в 14,7 раза больший объем воздуха.
Недостаток воздуха делает смесь излишне обогащенной, и она сгорает не полностью, что ведет к увеличению расхода топлива. Бедная смесь получается, когда есть избыток воздуха, и в этом случае мощность двигателя падает.
Когда снижается мощность двигателя и повышается неоправданно расход топлива, необходимо провести диагностику датчика. Его производители рекомендует проводить регулярно, примерно через 30.000 км пробега, а замену лямбда зонда – через 100.000 км. На практике получается, что автолюбители эти рекомендации игнорируют и вспоминают о датчике лишь при возникновении проблем.
Какие бывают датчики?
Датчики выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехпроводном исполнении. Два первых варианта исполнения сейчас встречаются редко. Их недостатком является необходимость установки датчика в непосредственной близости от блока цилиндров, потому что они включались в работу при температуре выше 300°С. Это вызывало определенные задержки в обратной связи блока управления и датчика. Полностью всех этих недостатков лишены последние четырехпроводные модели.
Датчики выпускаются с подогревом и без него. Датчики с подогревом оборудованы нагревающим элементом. Такой вариант исполнения имеет более длительные сроки эксплуатации.
Таким образом, имеющий неисправности или неработающий датчик приводит к потере мощности двигателя, сбоям на холостом ходу, увеличению расхода топлива, возникновению нагара по причине неполного сгорания смеси и повышенному износу цилиндров, увеличению выброса вредных веществ. Вот на что влияет лямбда зонд, и это еще не весь перечень последствий его неправильной работы. Последствий отнюдь не безобидных.
Источник: