Zařízení a princip činnosti kyslíkového senzoru

Senzor kyslíku - zařízení určené k zaznamenávání množství kyslíku zbývajícího ve výfukových plynech motoru automobilu. Je umístěn ve výfukovém systému poblíž katalyzátoru. Na základě údajů přijatých generátorem kyslíku opravuje elektronická řídicí jednotka motoru (ECU) výpočet optimálního podílu směsi vzduch-palivo. Poměr přebytečného vzduchu v jeho složení naznačuje v automobilovém průmyslu řecké písmeno lambda (λ), kvůli čemuž snímač získal druhé jméno - lambda sonda.

Faktor přebytečného vzduchu λ

Před demontáží konstrukce kyslíkového senzoru a principu jeho fungování je nutné určit tak důležitý parametr, jako je poměr přebytečného vzduchu ve směsi paliva a vzduchu: co to je, co ovlivňuje a proč se měří senzor.

V teorii provozu ICE existuje takový koncept jako stechiometrický poměr - toto je ideální podíl vzduchu a paliva, při kterém dochází ke úplnému spalování paliva ve spalovací komoře válce motoru. Jedná se o velmi důležitý parametr, na základě kterého se počítají režimy dodávky paliva a provozu motoru. To odpovídá 14,7 kg vzduchu na 1 kg paliva (14,7: 1). Přirozeně takové množství směsi vzduchu a paliva nevstoupí do válce v jednom okamžiku, je to jen poměr, který se přepočítá pro skutečné podmínky.

Poměr přebytečného vzduchu (λ) Je poměr skutečného množství vzduchu vstupujícího do motoru k teoreticky požadovanému (stechiometrickému) množství pro úplné spalování paliva. Jednoduše řečeno, je to „kolik více (méně) vzduchu vstoupilo do válce, než by mělo mít“.

V závislosti na hodnotě λ existují tři typy směsi vzduchu a paliva:

• λ = 1 - stechiometrická směs;
• λ <1 - „bohatá“ směs (vylučování - rozpustná; nedostatek - vzduch);
• λ> 1 - „chudá“ směs (přebytek - vzduch; nedostatek - palivo).

Moderní motory mohou běžet na všechny tři typy směsi v závislosti na aktuálních úkolech (úspora paliva, intenzivní zrychlení, snížení koncentrace škodlivých látek ve výfukových plynech). Z hlediska optimálních hodnot výkonu motoru koeficient lambda měl by mít hodnotu asi 0,9 („bohatá“ směs), bude minimální spotřeba paliva odpovídat stechiometrické směsi (λ = 1). Nejlepší výsledky při čištění výfukových plynů budou rovněž pozorovány při λ = 1, protože k efektivnímu provozu katalyzátoru dochází při stechiometrickém složení směsi vzduch-palivo.

Účel kyslíkových senzorů

V moderních automobilech se standardně používají dva senzory kyslíku (pro řadový motor). Jeden před katalyzátorem (horní lambda sonda) a druhý za ním (dolní lambda sonda). V konstrukci horního a spodního senzoru nejsou žádné rozdíly, mohou být stejné, ale plní různé funkce.

Horní nebo přední snímač kyslíku detekuje zbývající kyslík ve výfukových plynech. Na základě signálu z tohoto snímače řídicí jednotka motoru „chápe“, na jaký typ směsi vzduch-palivo motor běží (stechiometrický, bohatý nebo chudý). V závislosti na údajích okysličovače a požadovaném provozním režimu upravuje ECU množství paliva dodávaného do válců. Typicky se dodávka paliva upravuje směrem ke stechiometrické směsi. Je třeba poznamenat, že když se motor zahřeje, řídicí jednotka motoru ignoruje signály ze snímače, dokud nedosáhne provozní teploty. Dolní nebo zadní lambda sonda se používá k dalšímu nastavení složení směsi a monitorování provozuschopnosti katalyzátoru.

Konstrukce a princip činnosti lambda sondy

V moderních automobilech se používá několik typů lambda sond. Podívejme se na design a princip fungování nejoblíbenějšího z nich - kyslíkového senzoru na bázi oxidu zirkoničitého (ZrO2). Senzor se skládá z následujících hlavních prvků:

• Vnější elektroda - kontaktuje výfukové plyny.
• Vnitřní elektroda - v kontaktu s atmosférou.
• Topné těleso - slouží k ohřevu kyslíkového senzoru a jeho rychlejšímu uvedení do provozu (asi 300 ° C).
• Pevný elektrolyt - nachází se mezi dvěma elektrodami (oxid zirkoničitý).
• Bydlení.
• Kryt špičky - má speciální otvory (perforace) pro vstup výfukových plynů.

Vnější a vnitřní elektrody jsou potaženy platinou. Princip fungování takové lambda sondy je založen na výskytu potenciálního rozdílu mezi platinovými vrstvami (elektrodami), které jsou citlivé na kyslík. Dochází k němu při zahřívání elektrolytu, kdy se jím pohybují ionty kyslíku z atmosférického vzduchu a výfukových plynů. Napětí na elektrodách snímače závisí na koncentraci kyslíku ve výfukových plynech. Čím vyšší je, tím nižší je napětí. Rozsah signálu signálu snímače kyslíku je 100 až 900 mV. Signál má sinusový tvar, ve kterém se rozlišují tři oblasti: od 100 do 450 mV - chudá směs, od 450 do 900 mV - bohatá směs, 450 mV odpovídá stechiometrickému složení směsi vzduch-palivo.

Zdroj kyslíku a jeho poruchy

Lambda sonda je jedním z nejrychleji opotřebovaných senzorů. To je způsobeno skutečností, že je neustále v kontaktu s výfukovými plyny a jeho zdroj přímo závisí na kvalitě paliva a provozuschopnosti motoru. Například zirkoniová kyslíková nádrž má zdroj asi 70 - 130 tisíc kilometrů.

Jelikož je činnost obou kyslíkových senzorů (horní i dolní) monitorována palubním diagnostickým systémem OBD-II, dojde-li k poruše některého z nich, zaznamená se odpovídající chyba a na přístrojové desce se rozsvítí kontrolka „Zkontrolovat motor“ se rozsvítí. V takovém případě můžete diagnostikovat poruchu pomocí speciálního diagnostického skeneru. Z možností rozpočtu byste měli věnovat pozornost Scan Tool Pro Black Edition.

Tento korejský skener se liší od analogů vysokou kvalitou sestavení a schopností diagnostikovat všechny součásti a sestavy automobilu, nejen motor. Je také schopen sledovat hodnoty všech senzorů (včetně kyslíku) v reálném čase. Skener je kompatibilní se všemi populárními diagnostickými programy a na základě přípustných hodnot napětí můžete posoudit stav senzoru.

Pokud kyslíkový senzor funguje správně, je charakteristikou signálu běžná sinusoida, která vykazuje spínací frekvenci nejméně 8krát během 10 sekund. Pokud je senzor mimo provoz, bude se tvar signálu lišit od referenčního, nebo se jeho reakce na změnu složení směsi výrazně zpomalí.

Hlavní poruchy kyslíkového senzoru:

• opotřebení během provozu („stárnutí“ snímače);
• otevřený okruh topného tělesa;
• znečištění.

Všechny tyto typy problémů mohou být vyvolány použitím nekvalitního paliva, přehřátím, přidáním různých přísad, vnikáním olejů a čisticích prostředků do pracovní oblasti snímače.

Příznaky poruchy kyslíku:

• Kontrolka funkční poruchy na palubní desce.
• Ztráta energie.
• Špatná reakce na plynový pedál.
• Drsný motor na volnoběh.

Typy lambda sond

Kromě oxidu zirkoničitého se používají také titanové a širokopásmové senzory kyslíku.

• Titan. Tento typ okysličovače má prvek citlivý na oxid titaničitý. Provozní teplota takového snímače začíná od 700 ° C. Titanové lambda sondy nevyžadují atmosférický vzduch, protože jejich princip činnosti je založen na změně výstupního napětí v závislosti na koncentraci kyslíku ve výfukových plynech.
• Širokopásmová lambda sonda je vylepšeným modelem. Skládá se z cyklónového senzoru a čerpacího prvku. První měří koncentraci kyslíku ve výfukových plynech a zaznamenává napětí způsobené potenciálním rozdílem. Dále se odečet porovnává s referenční hodnotou (450 mV) a v případě odchylky se použije proud, který provokuje vstřikování iontů kyslíku z výfuku. To se děje, dokud se napětí nestane rovným danému napětí.

Sonda lambda je velmi důležitým prvkem systému řízení motoru a její nesprávná funkce může vést k potížím při řízení a způsobit zvýšené opotřebení ostatních částí motoru. A protože jej nelze opravit, musí být okamžitě vyměněn za nový.