Hapnikuanduri seade ja tööpõhimõte

Hapnikuandur - seade, mis on ette nähtud automootori heitgaasidesse jääva hapniku koguse registreerimiseks. See asub väljalaskesüsteemis katalüsaatori lähedal. Hapnikugeneraatori saadud andmete põhjal korrigeerib mootori elektrooniline juhtplokk (ECU) õhu ja kütuse segu optimaalse osakaalu arvutamist. Liigse õhu suhet selle koostises näitab autotööstus Kreeka tähega lambda (λ), mille tõttu sai andur teise nime - lambda sond.

Liigne õhutegur λ

Enne hapnikuanduri konstruktsiooni ja selle tööpõhimõtte demonteerimist on vaja kindlaks määrata selline oluline parameeter nagu kütuse ja õhu segu liigse õhu suhe: mis see on, mida see mõjutab ja miks seda mõõdetakse andur.

ICE toimimise teoorias on selline mõiste nagu stöhhiomeetriline suhe - see on ideaalne õhu ja kütuse osakaal, mille korral mootori silindri põlemiskambris toimub kütuse täielik põlemine. See on väga oluline parameeter, mille põhjal arvutatakse kütuse tarnimine ja mootori töörežiimid. See võrdub 14,7 kg õhuga 1 kg kütusega (14,7: 1). Loomulikult ei satu selline kogus õhu ja kütuse segu silindrisse ühel ajahetkel, see on lihtsalt proportsioon, mis arvutatakse tegelike tingimuste jaoks ümber.

Liigne õhu suhe (λ) Kas mootorisse siseneva õhu tegeliku koguse ja teoreetiliselt vajaliku (stöhhiomeetrilise) koguse suhe kütuse täielikuks põlemiseks. Lihtsamalt öeldes on see "kui palju (vähem) õhku sisenes silindrisse, kui see oleks pidanud olema".

Sõltuvalt λ väärtusest on õhu ja kütuse segu kolme tüüpi:

• λ = 1 - stöhhiomeetriline segu;
• λ <1 - „rikkalik“ segu (eritumine - lahustuv; defitsiit - õhk);
• λ> 1 - lahja segu (liig - õhk; puudus - kütus).

Kaasaegsed mootorid võivad töötada kõigi kolme tüüpi segudega, sõltuvalt praegustest ülesannetest (kütusekulu, intensiivne kiirendus, kahjulike ainete kontsentratsiooni vähendamine heitgaasides). Mootori võimsuse optimaalsete väärtuste seisukohalt on koefitsient lambda peaks olema väärtusega umbes 0,9 (“rikas” segu), vastab minimaalne kütusekulu stöhhiomeetrilisele segule (λ = 1). Parimaid tulemusi heitgaaside puhastamisel võib täheldada ka juhul, kui λ = 1, kuna katalüüsmuunduri efektiivne töö toimub õhu ja kütuse segu stöhhiomeetrilise koostisega.

Hapnikuandurite eesmärk

Kaasaegsetes autodes (liinimootori jaoks) kasutatakse kahte hapnikuandurit. Üks katalüsaatori ees (ülemine lambda sond) ja teine ​​pärast seda (alumine lambda sond). Ülemise ja alumise anduri konstruktsioonis pole erinevusi, need võivad olla samad, kuid täidavad erinevaid funktsioone.

Ülemine või eesmine hapnikuandur tuvastab heitgaasis järelejäänud hapniku. Selle anduri signaali põhjal saab mootori juhtseade aru, millist tüüpi õhu ja kütuse segu mootor töötab (stöhhiomeetriline, rikas või lahja). Sõltuvalt hapnikuga töötava seadme näitudest ja vajalikust töörežiimist reguleerib ECU silindritele tarnitava kütuse hulka. Tavaliselt reguleeritakse kütuse kohaletoimetamine stöhhiomeetrilise segu suunas. Tuleb märkida, et kui mootor soojeneb, ignoreerib anduri signaale mootori ECU, kuni see saavutab töötemperatuuri. Alumist või tagumist lambda-sondi kasutatakse segu koostise edasiseks reguleerimiseks ja katalüüsmuunduri töövõime jälgimiseks.

Hapnikuanduri ülesehitus ja tööpõhimõte

Kaasaegsetes autodes kasutatakse mitut tüüpi lambda-sonde. Mõelgem neist kõige populaarsema - tsirkooniumdioksiidil (ZrO2) põhineva hapnikuanduri - kujundusele ja tööpõhimõttele. Andur koosneb järgmistest põhielementidest:

• Väline elektrood - võtab ühendust heitgaasidega.
• Sisemine elektrood - kokkupuutel atmosfääriga.
• Kütteelement - kasutatakse hapnikuanduri soojendamiseks ja kiiremaks töötemperatuurini (umbes 300 ° C).
• Tahke elektrolüüt - asub kahe elektroodi (tsirkooniumoksiid) vahel.
• Eluase.
• Otsakaitse - on spetsiaalsed augud (perforatsioonid) heitgaaside läbitungimiseks.

Välimine ja sisemine elektrood on kaetud plaatinaga. Sellise lambda-sondi tööpõhimõte põhineb potentsiaalse erinevuse tekkimisel hapnikutundlike plaatina kihtide (elektroodide) vahel. See tekib elektrolüüdi kuumutamisel, kui hapniku ioonid liiguvad selle kaudu atmosfääriõhust ja heitgaasidest. Anduri elektroodide pinge sõltub hapniku kontsentratsioonist heitgaasides. Mida kõrgem see on, seda väiksem on pinge. Hapnikuanduri signaali pingepiirkond on 100 kuni 900 mV. Signaal on sinusoidaalse kujuga, milles eristatakse kolme piirkonda: 100–450 mV - lahja segu, 450–900 mV - rikas segu, 450 mV vastab õhu ja kütuse segu stöhhiomeetrilisele koostisele.

Oxygenatori ressurss ja selle talitlushäired

Lambda sond on üks kõige kiiremini kulunud andureid. See on tingitud asjaolust, et see puutub pidevalt kokku heitgaasidega ja selle ressurss sõltub otseselt kütuse kvaliteedist ja mootori kasutatavusest. Näiteks tsirkooniumi hapnikupaagi ressurss on umbes 70-130 tuhat kilomeetrit.

Kuna mõlema hapnikuanduri (ülemise ja alumise) tööd jälgib pardadiagnostikasüsteem OBD-II, siis kui mõni neist ebaõnnestub, salvestatakse vastav tõrge ja näidikupaneelil “Check Engine” märgutuli süttib. Sellisel juhul saate rikke diagnoosida spetsiaalse diagnostilise skanneri abil. Eelarve valikute seas peaksite pöörama tähelepanu Scan Tool Pro Black Editionile.

See Koreas toodetud skanner erineb analoogidest oma kõrge koostekvaliteedi ja võime diagnoosida kõiki auto komponente ja sõlmi, mitte ainult mootorit. Samuti suudab ta reaalajas jälgida kõigi andurite (sh hapniku) näite. Skanner ühildub kõigi populaarsete diagnostikaprogrammidega ja teades lubatud pinge väärtusi, saab anduri tervislikkuse üle otsustada.

Kui hapnikuandur töötab korralikult, on signaali karakteristik tavaline sinusoid, mis näitab lülitussagedust 8 sekundi jooksul vähemalt 10 korda. Kui andur on korrast ära, erineb signaali kuju võrdluskujust või aeglustub selle reageerimine segu koostise muutumisele oluliselt.

Hapnikuanduri peamised talitlushäired:

• töö ajal kulumine (anduri vananemine);
• kütteelemendi avatud vooluring;
• reostus.

Kõiki seda tüüpi probleeme võib põhjustada madala kvaliteediga kütuse kasutamine, ülekuumenemine, mitmesuguste lisandite lisamine, õlide ja puhastusvahendite sattumine anduri tööpiirkonda.

Oksügenaatori rikke tunnused:

• Rikke hoiatustule näidik armatuurlaual.
• Võimu kadumine.
• Kehv reageerimine gaasipedaalile.
• Kare mootor tühikäigul.

Lambda sondide tüübid

Lisaks tsirkooniumoksiidile kasutatakse ka titaani ja lairiba hapnikuandureid.

• Titaan. Seda tüüpi hapnikukambril on titaandioksiidile tundlik element. Sellise anduri töötemperatuur algab 700 ° C-st. Titaan-lambda sondid ei vaja atmosfääriõhku, kuna nende tööpõhimõte põhineb väljundpinge muutusel, sõltuvalt hapniku kontsentratsioonist heitgaasis.
• Lairiba lambda sond on täiustatud mudel. See koosneb tsüklonandurist ja pumpavast elemendist. Esimene mõõdab hapniku kontsentratsiooni heitgaasis, registreerides potentsiaalse erinevuse põhjustatud pinge. Järgmisena võrreldakse näitu võrdlusväärtusega (450 mV) ja kõrvalekalde korral rakendatakse voolu, mis kutsub esile hapnikuioonide sissepritse heitgaasist. See juhtub seni, kuni pinge muutub antud pingega võrdseks.

Lambda-sond on mootori juhtimissüsteemi väga oluline element ja selle talitlushäired võivad põhjustada raskusi juhtimisel ja põhjustada mootori muude osade suuremat kulumist. Ja kuna seda ei saa parandada, tuleb see kohe uuega asendada.