26 лет на рынке ДиагностикИ и ремонтА автомобиля

Датчик кислорода и состава смеси

Датчик кислорода и состава смеси

Датчик кислорода позволяет оценивать количество оставшегося свободного кислорода в выхлопных газах.

Датчик кислорода(лямбда-зонд) действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх неё напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй — воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до определенной температуры (для автомобильных двигателей 300—400 °C). Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах датчик кислорода выходного напряжения.

При одинаковой концентрации кислорода с обеих сторон электролита, датчик находится в равновесии и его разность потенциалов равна нулю. Если на одном из платиновых электродов концентрация кислорода изменяется, то появляется разность потенциалов, пропорциональная логарифму концентрации кислорода на рабочей стороне датчика. При достижении стехиометрического состава горючей смеси, концентрация кислорода в выхлопных газах падает в сотни тысяч раз, что сопровождается скачкообразным изменением э.д.с. датчика, которая фиксируется высокоомным входом измерительного устройства (бортового компьютера автомобиля).

 

1. назначение, применение.

Для корректировки оптимальной смеси горючего с воздухом.
Применение приводит к повышению экономичности автомобиля, влияет на мощность двигателя, динамику, а также на экологические показатели.

Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

Таким образом датчик кислорода - это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

Функционально датчик кислорода работает, как переключатель и выдает опорное напряжение (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает снижает свое напряжение до ~0.1-0.2В. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от от 0.04..0.1 до 0.7...1.0В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки.

Датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

Для повышения чувствительности датчик кислорода при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля

Элемент зонда, сделанный на основе диоксида титана не производят напряжение а меняет свое сопротивление (нас этот тип не касается).

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.).

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

 

2. Совместимость, взаимозаменяемость.

  • принцип работы кислородного датчика у всех производителей в общем одинаков. Совместимость чаще всего обусловлена на уровне посадочных размеров.
  • различаются монтажными размерами и разъемом
  • Можно купить оригинальный датчик б/у, что чревато пустыми тратами: на нем не написано, в каком он состоянии, а проверить вы его сумеете только на автомобиле

 

3. Виды.

  • с подогревом и без подогрева
  • кол-вом проводов: 1-2-3-4 т.е. соответственно и комбинацией с/без подогрева.
  • из разных материалов: циркониево-платиновые и подороже на основе двуокиси титана (TiO2) Титановые кислородные датчики от циркониевых легко отличить по цвету «накального» вывода подогревателя – он всегда красный.
  • широкополосная для дизелей и двигателей работающих на обедненной смеси.

 

4. Как и почему умирает.

  • плохой бензин, свинец, железо забивают платиновые электроды за несколько "удачных" заправок.
  • масло в выхлопной трубе - Плохое состояние маслосъемных колец
  • попадание на нее моющих жидкостей и растворителей
  • "хлопки" в выпуске разрушающие хрупкую керамику
  • удары
  • перегрев его корпуса из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, сильно переобогащенной топливной смеси.
  • Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей, моющих средств, антифриза
  • обогащенная топливно-воздушная смесь
  • сбои в системе зажигания, хлопки в глушителе
  • Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон
  • Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
  • Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315-320°C.

Перечень возможных неисправностей кислородных датчиков:

  • неработающий подогрев
  • потеря чувствительности - уменьшение быстродействия

Причем это как правило самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Решение о замене датчика можно принять после его проверки на осцилографе. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного кислородного датчика имитатором ни к чему не приведут - ЭБУ не распознает "чужие" сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту "игнорирует".

В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или "пробивки" секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя сложно.

Как понять насколько работоспособен датчик?
Для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В - криминал), а сигнал высокого уровня - снижается (менее 0,8В - криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек.
Это усредненные данные.

Возможные признаки неисправности датчика кислорода:

  • Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
  • Повышенный расход топлива.
  • Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
  • Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.
  • Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
  • На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.

Датчик состава смеси способен измерять действительное соотношение топливовоздушной смеси в широком диапазоне (от бедной, до богатой). Выходное напряжение датчика не показывает богатая/бедная, как это делает обычный датчик кислорода. Широкополосный датчик информирует блок управления о точном соотношении топливо/воздух, основываясь на содержании кислорода в выхлопных газах.

Испытание датчика должно проводиться совместно со сканером. Датчик состава смеси и датчик кислорода совершено разные устройства. Вам лучше не тратить зря время и деньги, а обратиться в наш Автодиагностический Центр "Ливония" на Гоголя по адресу: Владивосток ул. Крылова д.10 Тел. 261-58-58.

Список новостей

Теги

D4 Neo-Di GDI, 7А-FE, 5А-FE , 4А-FE, 1AZ-FSE,1JZ-FSE, D4 Neo-Di GDI, 7А-FE, 5А-FE , 4А-FE, 1AZ-FSE,1JZ-FSE, D4 Neo-Di GDI, 7А-FE, 5А-FE , 4А-FE, 1AZ-FSE,1JZ-FSE