Oksijen sensörünün cihazı ve çalışma prensibi

Oksijen sensörü - bir araba motorunun egzoz gazlarında kalan oksijen miktarını kaydetmek için tasarlanmış bir cihaz. Katalizörün yanındaki egzoz sisteminde bulunur. Oksijen üreteci tarafından alınan verilere dayanarak, elektronik motor kontrol ünitesi (ECU), hava-yakıt karışımının optimum oranının hesaplanmasını düzeltir. Bileşimindeki fazla hava oranı, otomotiv endüstrisinde Yunanca harfle belirtilmiştir. lambda (λ), sensörün ikinci bir isim aldığı için - lambda probu.

Fazla hava katsayısı λ

Oksijen sensörünün tasarımını ve çalışma prensibini sökmeden önce, yakıt-hava karışımının fazla hava oranı gibi önemli bir parametrenin belirlenmesi gerekir: ne olduğu, neyi etkilediği ve neden ölçüldüğü sensörü.

ICE operasyonu teorisinde şöyle bir kavram vardır: stokiyometrik oran - bu, motor silindirinin yanma odasında yakıtın tamamen yanmasının meydana geldiği ideal hava ve yakıt oranıdır. Bu, yakıt dağıtımının ve motor çalışma modlarının hesaplandığı çok önemli bir parametredir. 14,7 kg havaya 1 kg yakıta eşittir (14,7: 1). Doğal olarak, böyle bir miktardaki hava-yakıt karışımı silindire bir anda girmez, sadece gerçek koşullar için yeniden hesaplanan bir orandır.

Fazla hava oranı (λ) Motora giren gerçek hava miktarının, yakıtın tamamen yanması için teorik olarak gerekli (stokiyometrik) miktara oranıdır. Basit bir ifadeyle, "silindire olması gerekenden ne kadar (daha az) hava girdi" dir.

Λ değerine bağlı olarak, üç tür hava-yakıt karışımı vardır:

• λ = 1 - stokiyometrik karışım;
• λ <1 - “zengin” karışım (boşaltım - çözünür; eksiklik - hava);
• λ> 1 - "fakir" karışım (fazla - hava; yetersiz - yakıt).

Modern motorlar, mevcut görevlere (yakıt ekonomisi, yoğun hızlanma, egzoz gazlarındaki zararlı madde konsantrasyonunun azaltılması) bağlı olarak üç tür karışımla da çalışabilir. Optimal motor gücü değerleri açısından, katsayı lambda yaklaşık 0,9 ("zengin" karışım) değerine sahip olmalıdır, minimum yakıt tüketimi stokiyometrik karışıma (λ = 1) karşılık gelecektir. Egzoz gazlarının temizlenmesi için en iyi sonuçlar aynı zamanda λ = 1'de de gözlemlenecektir, çünkü katalitik konvertörün verimli çalışması hava-yakıt karışımının stokiyometrik bir bileşimi ile gerçekleşir.

Oksijen sensörlerinin amacı

Modern otomobillerde standart olarak iki oksijen sensörü kullanılmaktadır (sıralı bir motor için). Katalizörün önünde bir tane (üst lambda sondası) ve ondan sonraki ikincisi (alt lambda sondası). Üst ve alt sensörlerin tasarımında farklılık yoktur, aynı olabilirler, ancak farklı işlevleri yerine getirirler.

Üst veya ön oksijen sensörü, egzoz gazında kalan oksijeni algılar. Bu sensörden gelen sinyale bağlı olarak, motor kontrol ünitesi motorun ne tür hava-yakıt karışımı ile çalıştığını (stokiyometrik, zengin veya fakir) "anlar". Oksijenatör okumalarına ve gerekli çalışma moduna bağlı olarak ECU, silindirlere sağlanan yakıt miktarını ayarlar. Tipik olarak, yakıt dağıtımı stokiyometrik karışıma göre ayarlanır. Motor ısındığında, sensörden gelen sinyallerin motor ECU tarafından çalışma sıcaklığına ulaşana kadar göz ardı edildiğine dikkat edilmelidir. Alt veya arka lambda probu, karışımın bileşimini daha da ayarlamak ve katalitik konvertörün servis edilebilirliğini izlemek için kullanılır.

Oksijen sensörünün tasarımı ve çalışma prensibi

Modern arabalarda kullanılan birkaç çeşit lambda probu vardır. En popüler olanlarının tasarımını ve çalışma prensibini - zirkonyum dioksit (ZrO2) bazlı oksijen sensörünü ele alalım. Sensör, aşağıdaki ana unsurlardan oluşur:

• Dış elektrot - egzoz gazlarıyla temas eder.
• Dahili elektrot - atmosferle temas halinde.
• Isıtma elemanı - oksijen sensörünü ısıtmak ve daha hızlı çalışma sıcaklığına getirmek için kullanılır (yaklaşık 300 ° C).
• Katı elektrolit - iki elektrot (zirkonya) arasında bulunur.
• Konut.
• Uç koruması - egzoz gazlarının girmesi için özel deliklere (delikler) sahiptir.

Dış ve iç elektrotlar platin kaplıdır. Böyle bir lambda probunun çalışma prensibi, oksijene duyarlı olan platin tabakalar (elektrotlar) arasında potansiyel bir farkın oluşmasına dayanır. Elektrolit ısıtıldığında, oksijen iyonları atmosferik havadan ve egzoz gazlarından geçtiğinde ortaya çıkar. Sensör elektrotlarındaki voltaj, egzoz gazlarındaki oksijen konsantrasyonuna bağlıdır. Ne kadar yüksek olursa, voltaj o kadar düşük olur. Oksijen sensörü sinyal voltajı aralığı 100 ila 900 mV'dir. Sinyal, üç bölgenin ayırt edildiği sinüzoidal bir şekle sahiptir: 100 ila 450 mV - zayıf karışım, 450 ila 900 mV - zengin karışım, 450 mV, hava-yakıt karışımının stokiyometrik bileşimine karşılık gelir.

Oksijenatör kaynağı ve arızaları

Lambda probu, en hızlı aşınan sensörlerden biridir. Bunun nedeni, sürekli olarak egzoz gazları ile temas halinde olması ve kaynağının doğrudan yakıt kalitesine ve motorun servis edilebilirliğine bağlı olmasıdır. Örneğin, bir zirkonyum oksijen tankının yaklaşık 70-130 bin kilometrelik bir kaynağı vardır.

Her iki oksijen sensörünün (üst ve alt) çalışması OBD-II yerleşik teşhis sistemi tarafından izlendiğinden, bunlardan herhangi biri arızalanırsa ilgili bir hata kaydedilir ve gösterge panelinde "Motoru Kontrol Et" gösterge lambası aydınlanacak. Bu durumda, özel bir teşhis tarayıcısı kullanarak bir arızayı teşhis edebilirsiniz. Bütçe seçeneklerinden Scan Tool Pro Black Edition'a dikkat etmelisiniz.

Kore yapımı bu tarayıcı, yüksek yapı kalitesi ve sadece motoru değil, bir arabanın tüm bileşenlerini ve montajlarını teşhis etme yeteneği açısından analoglardan farklıdır. Ayrıca tüm sensörlerin (oksijen dahil) okumalarını gerçek zamanlı olarak takip edebilir. Tarayıcı, tüm popüler teşhis programlarıyla uyumludur ve izin verilen voltaj değerlerini bilerek, sensörün sağlığı değerlendirilebilir.

Oksijen sensörü düzgün çalıştığında, sinyal karakteristiği, 8 saniye içinde en az 10 kez anahtarlama frekansı gösteren normal bir sinüzoiddir. Sensör arızalıysa, sinyal şekli referanstan farklı olacaktır veya karışım bileşimindeki bir değişikliğe tepkisi önemli ölçüde yavaşlayacaktır.

Oksijen sensörünün ana arızaları:

• çalışma sırasında aşınma (sensör "eskimesi");
• ısıtma elemanının açık devresi;
• kirlilik.

Tüm bu tür sorunlar, düşük kaliteli yakıt kullanımı, aşırı ısınma, çeşitli katkı maddelerinin eklenmesi, yağların ve temizlik maddelerinin sensörün çalışma alanına girmesi ile tetiklenebilir.

Oksijenatör arıza işaretleri:

• Gösterge panelinde arıza uyarı ışığı göstergesi.
• Güç kaybı.
• Gaz pedalına kötü tepki.
• Kaba motor rölantide çalışıyor.

Lambda prob çeşitleri

Zirkonyaya ek olarak titanyum ve geniş bantlı oksijen sensörleri de kullanılmaktadır.

• Titanyum. Bu tip oksijen odası, titanyum dioksite duyarlı bir elemana sahiptir. Böyle bir sensörün çalışma sıcaklığı 700 ° C'den başlar. Titanyum lambda probları, çalışma prensibi egzozdaki oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak çıkış voltajındaki bir değişikliğe dayandığından atmosferik hava gerektirmez.
• Geniş bant lambda probu, geliştirilmiş bir modeldir. Bir siklon sensörü ve bir pompalama elemanından oluşur. İlki, potansiyel farkın neden olduğu voltajı kaydederek egzoz gazındaki oksijen konsantrasyonunu ölçer. Daha sonra, okuma referans değerle (450 mV) karşılaştırılır ve bir sapma durumunda, egzozdan oksijen iyonlarının enjeksiyonunu tetikleyen bir akım uygulanır. Bu, voltaj verilene eşit olana kadar olur.

Lambda probu, motor yönetim sisteminin çok önemli bir unsurudur ve arızası, sürüşte zorluklara neden olabilir ve diğer motor parçalarının daha fazla aşınmasına neden olabilir. Ve tamir edilemediği için hemen yenisiyle değiştirilmelidir.