Ze stałym elektrolitem w postaci ceramiki z dwutlenku cyrkonu (ZrO2). Ceramika jest domieszkowana tlenkiem itru, a na jej wierzchu osadzone są elektrycznie przewodzące porowate elektrody platynowe. Jedna z elektrod „oddycha” spalinami, a druga – powietrzem z atmosfery. Sonda lambda zapewnia skuteczny pomiar tlenu resztkowego w spalinach po podgrzaniu do określonej temperatury (dla silników samochodowych 300-400 ° C). Dopiero w takich warunkach elektrolit cyrkonowy nabiera przewodności, a różnica w ilości tlenu atmosferycznego i tlenu w rurze wydechowej prowadzi do pojawienia się napięcia wyjściowego na elektrodach sondy lambda.

Przy takim samym stężeniu tlenu po obu stronach elektrolitu czujnik jest w równowadze, a jego różnica potencjałów wynosi zero. Jeżeli na jednej z elektrod platynowych zmienia się stężenie tlenu, to pojawia się różnica potencjałów proporcjonalna do logarytmu stężenia tlenu po stronie roboczej czujnika. Po osiągnięciu składu stechiometrycznego mieszanki palnej stężenie tlenu w spalinach spada setki tysięcy razy, czemu towarzyszy nagła zmiana siły elektromotorycznej. czujnik, który jest ustalany przez wejście o wysokiej impedancji urządzenia pomiarowego (komputer pokładowy samochodu).

1. spotkanie, zgłoszenie.

Do regulacji optymalnej mieszanki paliwa i powietrza.
Aplikacja prowadzi do wzrostu wydajności auta, wpływa na moc silnika, dynamikę, a także ekologiczność.

Silnik benzynowy wymaga do działania mieszanki o określonym stosunku powietrza do paliwa. Stosunek, w którym paliwo spala się tak w pełni i wydajnie, jak to możliwe, nazywa się stechiometrycznym i wynosi 14,7:1. Oznacza to, że na jedną część paliwa należy przyjąć 14,7 części powietrza. W praktyce stosunek powietrza do paliwa zmienia się w zależności od warunków pracy silnika i tworzenia mieszanki. Silnik staje się nieekonomiczny. To jest zrozumiałe!

Sonda lambda jest więc rodzajem przełącznika (wyzwalacza), który informuje sterownik wtrysku o jakościowym stężeniu tlenu w spalinach. Front sygnału pomiędzy pozycjami High i Low jest bardzo mały. Tak mały, że nie można go traktować poważnie. Sterownik odbiera sygnał z LP, porównuje go z wartością zaprogramowaną w swojej pamięci i jeśli sygnał różni się od optymalnego dla aktualnego trybu, dostosowuje czas wtrysku paliwa w jednym lub drugim kierunku. W ten sposób następuje sprzężenie zwrotne ze sterownikiem wtrysku i dostrojenie trybów pracy silnika do aktualnej sytuacji z osiągnięciem maksymalnej oszczędności paliwa i minimalizacji szkodliwych emisji.

Funkcjonalnie czujnik tlenu działa jak przełącznik i dostarcza napięcie odniesienia (0,45 V), gdy zawartość tlenu w spalinach jest niska. Przy wysokim poziomie tlenu czujnik O2 obniża swoje napięcie do ~0,1-0,2V. W tym przypadku ważnym parametrem jest szybkość przełączania czujnika. W większości układów wtrysku paliwa czujnik O2 ma napięcie wyjściowe od 0,04...0,1 do 0,7...1,0V. Czas trwania frontu nie powinien przekraczać 120 ms. Należy zauważyć, że wiele usterek sondy lambda nie jest rejestrowanych przez sterowniki i dopiero po odpowiednim sprawdzeniu można ocenić jej prawidłowe działanie.

Czujnik tlenu działa na zasadzie ogniwa galwanicznego ze stałym elektrolitem w postaci ceramiki z dwutlenku cyrkonu (ZrO2). Ceramika jest domieszkowana tlenkiem itru, a na jej wierzchu osadzone są elektrycznie przewodzące porowate elektrody platynowe. Jedna z elektrod „oddycha” spalinami, a druga – powietrzem z atmosfery. Sonda lambda zapewnia skuteczny pomiar tlenu resztkowego w spalinach po podgrzaniu do temperatury 300 – 400 °C. Dopiero w takich warunkach elektrolit cyrkonowy nabiera przewodności, a różnica w ilości tlenu atmosferycznego i tlenu w rurze wydechowej prowadzi do pojawienia się napięcia wyjściowego na elektrodach sondy lambda.

Aby zwiększyć czułość sondy lambda w niskich temperaturach i po uruchomieniu zimnego silnika stosuje się wymuszone ogrzewanie. Element grzejny (NE) znajduje się wewnątrz ceramicznego korpusu czujnika i jest podłączony do sieci elektrycznej pojazdu

Elementy sondy wykonane na bazie dwutlenku tytanu nie wytwarzają napięcia, ale zmieniają swoją rezystancję (ten typ nas nie dotyczy).

Podczas rozruchu i rozgrzewania zimnego silnika wtrysk paliwa jest sterowany bez udziału tego czujnika, a korekta mieszanki paliwowo-powietrznej odbywa się zgodnie z sygnałami z innych czujników (położenie przepustnicy, temperatura płynu chłodzącego, prędkość wału korbowego itp. ).

Oprócz cyrkonu istnieją czujniki tlenu z dwutlenku tytanu (TiO2). Wraz ze zmianą zawartości tlenu (O2) w spalinach zmieniają się ich opory objętościowe. Czujniki tytanowe nie mogą generować pola elektromagnetycznego; są złożone strukturalnie i droższe niż cyrkonowe, dlatego mimo zastosowania w niektórych samochodach (Nissan, BMW, Jaguar) nie były powszechnie stosowane.

2. Kompatybilność, wymienność.

• zasada działania czujnika tlenu jest zasadniczo taka sama dla wszystkich producentów. Kompatybilność jest najczęściej określana na poziomie dopasowanych rozmiarów.
• różnią się wymiarami montażowymi i łącznikiem
• Możesz kupić oryginalny używany czujnik, który jest pełen odpadów: nie mówi w jakim stanie jest, a możesz to sprawdzić tylko na samochodzie

3. Rodzaje.

• ogrzewany i nieogrzewany
• ilość przewodów: 1-2-3-4 tj. odpowiednio i połączenie z / bez ogrzewania.
• wykonane z różnych materiałów: cyrkonowo-platynowe i droższe sensory tlenu z dwutlenku tytanu (TiO2) Tytanowe sensory tlenu można łatwo odróżnić od cyrkonu po kolorze przewodu grzałki „filament” - zawsze jest on czerwony.
• szerokopasmowy dla silników wysokoprężnych i silników o spalaniu ubogim.

4. Jak i dlaczego umiera.

• zła benzyna, ołów, zapchane żelazem elektrody platynowe na kilka „udanych” tankowań.
• olej w rurze wydechowej - Zły stan pierścieni zgarniających olej
• kontakt z płynami i rozpuszczalnikami czyszczącymi
• „wyskakuje” w wydaniu, niszcząc kruchą ceramikę
• ciosy
• przegrzanie jego ciała z powodu źle ustawionego czasu zapłonu, bardzo wzbogaconej mieszanki paliwowej.
• Kontakt z ceramiczną końcówką sondy wszelkich płynów eksploatacyjnych, rozpuszczalników, detergentów, środków przeciw zamarzaniu
• wzbogacona mieszanka paliwowo-powietrzna
• awarie w układzie zapłonowym, wyskakuje tłumik
• Stosowanie podczas instalacji czujnika utwardzania w temperaturze pokojowej lub uszczelniaczy na bazie silikonu
• Powtarzające się (nieudane) próby uruchomienia silnika w krótkich odstępach czasu, co prowadzi do gromadzenia się niespalonego paliwa w rurze wydechowej, co może się zapalić wraz z powstaniem fali uderzeniowej.
• Otwarty, słaby styk lub zwarcie do masy w obwodzie wyjściowym czujnika.

Żywotność czujnika zawartości tlenu w spalinach wynosi zwykle od 30 do 70 tys. km. i w dużej mierze zależy od warunków pracy. Z reguły podgrzewane czujniki działają dłużej. Temperatura pracy dla nich wynosi zwykle 315-320 ° C.

Lista możliwych usterek czujników tlenu:

• niedziałające ogrzewanie
• utrata czułości - spadek wydajności

Co więcej, zwykle nie jest to rejestrowane przez autodiagnostykę samochodu. Decyzję o wymianie czujnika można podjąć po sprawdzeniu go na oscyloskopie. Należy w szczególności zaznaczyć, że próby wymiany uszkodzonej sondy lambda na symulator do niczego nie przyniosą – ECU nie rozpoznaje „obcych” sygnałów i nie wykorzystuje ich do korekty składu przygotowanej mieszanki palnej tj. po prostu „ignoruje”.

Sytuacja jest jeszcze bardziej skomplikowana w pojazdach z systemem korekcji l, który posiada dwa czujniki tlenu. W przypadku awarii drugiej sondy lambda (lub „przebicia” sekcji katalizatora) trudno jest uzyskać normalną pracę silnika.

Jak zrozumieć, jak wydajny jest czujnik?
Wymaga to oscyloskopu. Cóż, lub specjalny tester silnika, na wyświetlaczu którego można obserwować oscylogram zmiany sygnału na wyjściu LZ. Najciekawsze są progowe poziomy sygnałów wysokiego i niskiego napięcia (z biegiem czasu, gdy czujnik ulegnie awarii, sygnał o niskim poziomie wzrasta (powyżej 0,2V to przestępstwo), a sygnał o wysokim poziomie spada (mniej niż 0,8V to przestępstwo)), a także szybkość zmiany przedniej części czujnika z niskiego na wysoki. Jest powód, aby myśleć o nadchodzącej wymianie czujnika, jeśli czas trwania tego frontu przekroczy 300 ms.
To są dane uśrednione.

Możliwe objawy nieprawidłowego działania czujnika tlenu:

• Niestabilna praca silnika przy niskich obrotach.
• Zwiększone zużycie paliwa.
• Pogorszenie osiągów dynamicznych pojazdu.
• Typowy trzask wokół katalizatora po zatrzymaniu silnika.
• Wzrost temperatury w obszarze katalizatora lub jego nagrzanie do stanu rozgrzanego do czerwoności.
• W niektórych samochodach lampka „SNESK ENGINE” zapala się po ustawieniu trybu jazdy.

Czujnik stosunku powietrza do paliwa może mierzyć rzeczywisty stosunek powietrza do paliwa w szerokim zakresie (od ubogiego do bogatego). Napięcie wyjściowe czujnika nie pokazuje bogatego / słabego, jak robi to konwencjonalny czujnik tlenu. Szerokopasmowy czujnik informuje jednostkę sterującą o dokładnym stosunku paliwo/powietrze na podstawie zawartości tlenu w spalinach.

Test czujnika należy przeprowadzić w połączeniu ze skanerem. Czujnik mieszanki i czujnik tlenu to zupełnie inne urządzenia. Lepiej nie marnuj czasu i pieniędzy, ale skontaktuj się z naszym Centrum Autodiagnostyki „Livonia” na Gogolu pod adresem: ul. Kryłowa, 10 Tel. 261-58-58.

Zapewne wiesz, że Twój samochód ma czujnik tlenu (lub nawet dwa!)... Ale po co jest potrzebny i jak działa? Na często zadawane pytania odpowiada Stefan Verhoef, kierownik produktu DENSO (czujniki tlenu).

P: Jaka jest praca czujnika tlenu w samochodzie?
O: Czujniki tlenu (nazywane również sondami lambda) pomagają monitorować zużycie paliwa w pojeździe, co pomaga zmniejszyć szkodliwe emisje. Czujnik stale mierzy ilość niespalonego tlenu w spalinach i przekazuje te dane do elektronicznej jednostki sterującej (ECU). Na podstawie tych danych ECU reguluje stosunek paliwa do powietrza w mieszance powietrzno-paliwowej wchodzącej do silnika, co pomaga katalizatorowi (katalizatorowi) pracować wydajniej i zmniejsza ilość szkodliwych cząstek w spalinach.

P: Gdzie znajduje się czujnik tlenu?
O: Każdy nowy samochód i większość samochodów wyprodukowanych po 1980 roku jest wyposażona w czujnik tlenu. Zazwyczaj czujnik jest montowany w rurze wydechowej przed katalizatorem. Dokładna lokalizacja sondy lambda zależy od typu silnika (w kształcie litery V lub rzędowy), a także od marki i modelu pojazdu. Aby określić, gdzie znajduje się czujnik tlenu w samochodzie, zapoznaj się z instrukcją obsługi.

P: Dlaczego stosunek powietrza do paliwa musi być stale dostosowywany?
O: Stosunek powietrza do paliwa ma kluczowe znaczenie, ponieważ wpływa na wydajność katalizatora, który redukuje tlenek węgla (CO), niespalone węglowodory (CH) i tlenek azotu (NOx) w spalinach. Do jego wydajnej pracy niezbędna jest pewna ilość tlenu w spalinach. Sonda lambda pomaga ECU określić dokładny stosunek mieszanki paliwowo-powietrznej wchodzącej do silnika, przekazując do ECU szybko zmieniający się sygnał napięcia, który zmienia się w zależności od zawartości tlenu w mieszance: za wysoka (mieszanka uboga) lub za niska (bogata mieszanka). ECU reaguje na sygnał i zmienia skład mieszanki paliwowo-powietrznej wchodzącej do silnika. Gdy mieszanka jest zbyt bogata, wtrysk paliwa jest zmniejszony. Gdy mieszanka jest zbyt uboga, wzrasta. Optymalny stosunek powietrza do paliwa zapewnia całkowite spalanie paliwa i wykorzystuje prawie cały tlen z powietrza. Pozostały tlen wchodzi w reakcję chemiczną z gazami toksycznymi, w wyniku której z neutralizatora wydzielają się nieszkodliwe gazy.

P: Dlaczego niektóre pojazdy mają dwa czujniki tlenu?
O: Oprócz czujnika tlenu znajdującego się przed katalizatorem wiele nowoczesnych samochodów jest dodatkowo wyposażonych w drugi czujnik montowany za nim. Pierwszy czujnik jest głównym i pomaga elektronicznej jednostce sterującej regulować skład mieszanki paliwowo-powietrznej. Drugi czujnik, znajdujący się za katalizatorem, monitoruje wydajność katalizatora, mierząc zawartość tlenu w spalinach na wylocie. Jeśli cały tlen zostanie wchłonięty przez reakcję chemiczną między tlenem a zanieczyszczeniami, czujnik generuje sygnał o wysokim napięciu. Oznacza to, że katalizator działa prawidłowo. W miarę zużywania się katalizatora pewna ilość szkodliwych gazów i tlenu przestaje brać udział w reakcji i pozostawia ją bez zmian, co znajduje odzwierciedlenie w sygnale napięciowym. Gdy sygnały staną się takie same, będzie to oznaczać awarię katalizatora.

P: Jakie są czujniki?
O: Istnieją trzy główne typy sond lambda: czujniki cyrkonowe, czujniki stosunku powietrza do paliwa i czujniki tytanowe. Wszystkie pełnią tę samą funkcję, ale używają różnych metod określania stosunku powietrza do paliwa i różnych sygnałów wychodzących do przekazywania wyników pomiarów.

Najbardziej rozpowszechniona technologia opiera się na wykorzystaniu czujniki z tlenku cyrkonu(zarówno cylindryczne, jak i płaskie). Czujniki te mogą jedynie wykryć względną wartość współczynnika: wyższy lub niższy stosunek paliwo-powietrze współczynnika lambda 1,00 (idealny stosunek stechiometryczny). W odpowiedzi ECU silnika stopniowo zmienia ilość wtryskiwanego paliwa, aż czujnik pokaże, że stosunek zmienił się na przeciwny. Od tego momentu ECU ponownie zaczyna regulować przepływ paliwa w przeciwnym kierunku. Ta metoda zapewnia powolne i ciągłe „pływanie” wokół współczynnika lambda równego 1,00, nie pozwalając jednocześnie na utrzymanie dokładnego współczynnika 1,00. W rezultacie, w zmiennych warunkach, takich jak nagłe przyspieszanie lub zwalnianie, systemy z czujnikiem z tlenku cyrkonu dostarczają niewystarczającą lub nadmierną ilość paliwa, co skutkuje obniżoną wydajnością katalizatora.

Czujnik stosunku powietrza do paliwa pokazuje dokładny stosunek paliwa i powietrza w mieszance. Oznacza to, że sterownik silnika dokładnie wie, jak bardzo ten stosunek różni się od współczynnika lambda 1,00 i odpowiednio, o ile trzeba wyregulować dopływ paliwa, co pozwala sterownikowi zmienić ilość wtryskiwanego paliwa i uzyskać współczynnik lambda równy 1.00 prawie natychmiast.

Czujniki stosunku powietrza do paliwa (cylindryczne i płaskie) zostały po raz pierwszy opracowane przez DENSO, aby zapewnić, że pojazdy spełniają rygorystyczne normy emisji. Czujniki te są bardziej czułe i wydajne niż czujniki cyrkonowe. Czujniki stosunku powietrza do paliwa przesyłają liniowy sygnał elektroniczny o dokładnym stosunku powietrza do paliwa w mieszance. Na podstawie wartości odebranego sygnału centralka analizuje odchylenie stosunku powietrza do paliwa od stechiometrycznego (tj. Lambda 1) i koryguje wtrysk paliwa. Dzięki temu ECU może bardzo dokładnie dostosować ilość wtryskiwanego paliwa, natychmiast osiągając i utrzymując stechiometryczny stosunek powietrza i paliwa w mieszance. Systemy wykorzystujące czujniki stosunku powietrza do paliwa minimalizują możliwość podania niewystarczającej lub nadmiernej ilości paliwa, co prowadzi do zmniejszenia ilości szkodliwych emisji do atmosfery, zmniejszenia zużycia paliwa i lepszej obsługi pojazdu.

Mierniki tytanowe są podobne pod wieloma względami do czujników z tlenku cyrkonu, ale czujniki tytanowe nie wymagają do działania powietrza otoczenia. Dlatego czujniki tytanowe są optymalnym rozwiązaniem dla pojazdów, które muszą przejeżdżać przez głębokie brody, takich jak SUV-y z napędem na cztery koła, ponieważ czujniki tytanowe są w stanie działać, gdy są zanurzone w wodzie. Kolejną różnicą między czujnikami tytanowymi a innymi jest przesyłany przez nie sygnał, który zależy od rezystancji elektrycznej elementu tytanowego, a nie od napięcia czy prądu. Biorąc pod uwagę te cechy, czujniki tytanowe można zastąpić tylko podobnymi, a inne typy sond lambda nie mogą być stosowane.

P: Jaka jest różnica między czujnikami specjalnymi a uniwersalnymi?
O: Czujniki te mają różne metody instalacji. Specjalne czujniki mają już złącze w zestawie i są gotowe do instalacji. Czujniki uniwersalne mogą nie być dostarczane ze złączem, więc musisz użyć starego złącza czujnika.

P: Co się stanie, jeśli czujnik tlenu ulegnie awarii?
O: W przypadku awarii sondy lambda, ECU nie otrzyma sygnału o proporcji paliwa i powietrza w mieszance, więc dowolnie ustawi ilość podawanego paliwa. Może to prowadzić do mniej efektywnego wykorzystania paliwa, aw rezultacie do wzrostu zużycia paliwa. Może również zmniejszyć wydajność katalizatora i zwiększyć emisje.

P: Jak często trzeba wymieniać czujnik tlenu?
O: DENSO zaleca wymianę czujnika zgodnie z instrukcjami producenta. Należy jednak sprawdzać sprawność sondy lambda za każdym razem, gdy pojazd jest serwisowany. W przypadku silników o długiej żywotności lub oznak zwiększonego zużycia oleju należy skrócić okres pomiędzy wymianami czujników.

Zakres czujnika tlenu

412 numerów katalogowych obejmuje 5394 zgłoszenia, co odpowiada 68% europejskiej floty pojazdów.
Ogrzewane i nieogrzewane czujniki tlenu (typu przełączalnego), czujniki stosunku powietrza do paliwa (typu liniowego), czujniki mieszanki ubogiej i czujniki tytanowe; dwa rodzaje: uniwersalny i specjalny.
Czujniki regulacyjne (montowane przed katalizatorem) i diagnostyczne (montowane za katalizatorem).
Spawanie laserowe i wieloetapowa inspekcja zapewniają, że wszystkie specyfikacje są dokładnie dopasowane do specyfikacji oryginalnego sprzętu, zapewniając wydajną wydajność i niezawodność przez długi czas.

DENSO rozwiązało problem z jakością paliwa!

Czy zdajesz sobie sprawę, że złej jakości lub zanieczyszczone paliwo może skrócić żywotność i działanie czujnika tlenu? Paliwo może być zanieczyszczone dodatkami do oleju silnikowego, dodatkami do benzyny, uszczelniaczem na częściach silnika oraz osadami olejowymi po odsiarczeniu. Po nagrzaniu powyżej 700 ° C zanieczyszczone paliwo wydziela szkodliwe dla czujnika opary. Wpływają na działanie czujnika, tworząc osady lub niszcząc jego elektrody, co jest częstą przyczyną awarii czujnika. DENSO oferuje rozwiązanie tego problemu: ceramiczny element czujników DENSO pokryty jest unikalną warstwą ochronną z tlenku glinu, która chroni czujnik przed złej jakości paliwem, przedłużając jego żywotność i utrzymując jego wydajność na wymaganym poziomie.

Dodatkowe informacje

Aby uzyskać więcej informacji na temat gamy czujników tlenu DENSO, zobacz sekcję Czujniki tlenu w TecDoc lub skontaktuj się z przedstawicielem DENSO.

Na nowoczesne pojazdy stawiane są dość surowe wymagania dotyczące zawartości szkodliwych substancji w spalinach. Wymaganą czystość spalin zapewnia kilka systemów samochodowych jednocześnie, na podstawie odczytów wielu czujników. Jednak główna odpowiedzialność za „neutralizację” spalin spada na barki katalizatora wbudowanego w układ wydechowy. Katalizator, ze względu na specyfikę zachodzących w nim procesów chemicznych, jest bardzo wrażliwym pierwiastkiem, który musi być zasilany strumieniem o ściśle określonym składzie składników. Aby to zapewnić, konieczne jest osiągnięcie jak najpełniejszego spalania mieszaniny roboczej wchodzącej do cylindrów silnika, co jest możliwe tylko przy stosunku powietrze/paliwo, odpowiednio, 14,7:1. Przy tej proporcji mieszanina jest uważana za idealną, a wskaźnik λ = 1 (stosunek rzeczywistej ilości powietrza do wymaganej). Uboga mieszanka robocza (nadmiar tlenu) odpowiada λ> 1, bogata (przesycenie paliwem) - λ<1.

Dokładne dawkowanie realizowane jest przez elektroniczny system wtrysku sterowany przez sterownik, jednak jakość tworzenia mieszanki nadal musi być w jakiś sposób kontrolowana, ponieważ w każdym konkretnym przypadku możliwe są odchylenia od podanej proporcji. To zadanie rozwiązuje się za pomocą tzw. sondy lambda, czyli czujnika tlenu. Przeanalizujemy jego konstrukcję i zasadę działania, a także porozmawiamy o możliwych awariach.

Konstrukcja i działanie czujnika tlenu

Tak więc sonda lambda jest przeznaczona do określania jakości mieszanki paliwowo-powietrznej. Odbywa się to poprzez pomiar ilości tlenu resztkowego w spalinach. Następnie dane przesyłane są do elektronicznej jednostki sterującej, która koryguje skład mieszanki w kierunku zubożenia lub wzbogacenia. Sonda lambda jest zamontowana w przedniej rurze kolektora wydechowego lub tłumika. Samochód może być wyposażony w jeden lub dwa czujniki. W pierwszym przypadku sonda lambda jest instalowana przed katalizatorem, w drugim - na wlocie i wylocie katalizatora. Obecność dwóch czujników tlenu pozwala bardziej subtelnie wpływać na skład mieszaniny roboczej, a także kontrolować, jak skutecznie katalizator spełnia swoją funkcję.

Istnieją dwa rodzaje czujników tlenu - konwencjonalne dwupoziomowe i szerokopasmowe. Konwencjonalna sonda lambda ma stosunkowo prostą konstrukcję i generuje sygnał przypominający falę. W zależności od obecności / braku wbudowanego elementu grzejnego taki czujnik może mieć złącze z jednym, dwoma, trzema lub czterema stykami. Konstrukcyjnie konwencjonalny czujnik tlenu to ogniwo galwaniczne ze stałym elektrolitem, którego rolę odgrywa materiał ceramiczny. Zazwyczaj jest to cyrkonia. Jest przepuszczalny dla jonów tlenu, ale przewodnictwo występuje tylko po podgrzaniu do 300-400 ° C. Sygnał pobierany jest z dwóch elektrod, z których jedna (wewnętrzna) styka się ze strumieniem spalin, druga (zewnętrzna) - z powietrzem atmosferycznym. Różnica potencjałów na zaciskach pojawia się tylko wtedy, gdy wejdzie w kontakt z wnętrzem czujnika, spalinami zawierającymi tlen resztkowy. Napięcie wyjściowe wynosi zwykle 0,1-1,0 V. Jak już wspomniano, warunkiem koniecznym do pracy sondy lambda jest wysoka temperatura elektrolitu cyrkonowego, która jest utrzymywana przez wbudowany element grzejny zasilany z sieci pokładowej pojazdu .

Układ sterowania wtryskiem, odbierając sygnał z sondy lambda, dąży do przygotowania idealnej mieszanki paliwowo-powietrznej (λ=1), której spalanie prowadzi do pojawienia się napięcia 0,4-0,6 V na stykach czujnika Jeżeli mieszanka jest uboga, to zawartość tlenu w spalinach jest wysoka, a więc tylko niewielka różnica potencjałów (0,2-0,3 V). W takim przypadku czas trwania impulsu otwarcia wtryskiwaczy zostanie zwiększony. Nadmierne wzbogacenie mieszanki prowadzi do prawie całkowitego spalenia tlenu, co oznacza, że ​​jego zawartość w układzie wydechowym będzie minimalna. Różnica potencjałów wyniesie 0,7-0,9 V, co będzie sygnalizować zmniejszenie ilości paliwa w roboczej mieszance. Ponieważ tryb pracy silnika stale się zmienia podczas jazdy, regulacja również odbywa się w sposób ciągły. Z tego powodu wartość napięcia na wyjściu czujnika tlenu waha się w jednym lub drugim kierunku względem wartości średniej. W rezultacie sygnał jest falisty.

Wprowadzenie każdego nowego standardu zaostrzającego normy emisyjne zwiększa wymagania dotyczące jakości tworzenia mieszanki w silniku. Konwencjonalne czujniki tlenu na bazie cyrkonu nie mają wysokiego poziomu dokładności sygnału, dlatego są stopniowo zastępowane czujnikami szerokopasmowymi (LSU). W przeciwieństwie do swoich odpowiedników, szerokopasmowe sondy lambda mierzą dane w szerokim zakresie λ (na przykład nowoczesne sondy Bosch są w stanie odczytywać wartości przy λ od 0,7 do nieskończoności). Zaletami tego typu czujników jest możliwość kontrolowania składu mieszanki każdego cylindra z osobna, szybka reakcja na zachodzące zmiany oraz krótki czas potrzebny do włączenia po uruchomieniu silnika. Dzięki temu silnik pracuje w najbardziej ekonomicznym trybie przy minimalnej toksyczności spalin.

Konstrukcja szerokopasmowej sondy lambda zakłada obecność dwóch rodzajów ogniw: pomiarowej i pompującej (pompującej). Są one oddzielone szczeliną dyfuzyjną (pomiarową) o szerokości 10-50 μm, w której utrzymuje się stale ten sam skład mieszanki gazowej, co odpowiada λ = 1. Ta kompozycja zapewnia napięcie między elektrodami na poziomie 450 mV. Szczelina pomiarowa jest oddzielona od strumienia spalin barierą dyfuzyjną służącą do odprowadzania lub pompowania tlenu. Przy ubogiej mieszance roboczej spaliny zawierają dużo tlenu, dlatego jest on wypompowywany ze szczeliny pomiarowej za pomocą „dodatniego” prądu dostarczanego do ogniw pompujących. Jeżeli mieszanina jest wzbogacona, to przeciwnie, tlen jest wpompowywany do obszaru pomiarowego, dla którego kierunek prądu jest odwrócony. Elektroniczna jednostka sterująca odczytuje wartość prądu pobieranego przez ogniwa pompujące, znajdując jego odpowiednik w lambdzie. Wyjście szerokopasmowego czujnika tlenu ma zwykle postać krzywej, która nieznacznie odbiega od linii prostej.

Czujniki typu LSU mogą być 5- lub 6-biegunowe. Podobnie jak w przypadku dwupoziomowych sond lambda do ich normalnej pracy wymagany jest element grzejny. Temperatura pracy to około 750°C. Nowoczesne samochody szerokopasmowe nagrzewają się w zaledwie 5-15 sekund, co gwarantuje minimum szkodliwych emisji podczas rozruchu silnika. Należy zadbać o to, aby złącza czujnika nie były mocno zanieczyszczone, ponieważ umożliwiają one przepływ powietrza jako gazu odniesienia.

Objawy wadliwej sondy lambda

Sonda lambda to jeden z najbardziej wrażliwych elementów silnika. Jego żywotność jest ograniczona do 40-80 tysięcy kilometrów, po czym mogą wystąpić przerwy w działaniu. Trudność w diagnozowaniu usterek związanych z czujnikiem tlenu polega na tym, że w większości przypadków nie „umiera” od razu, ale zaczyna się stopniowo degradować. Na przykład czasy odpowiedzi są długie lub wysyłane są złe dane. Jeśli z jakiegoś powodu ECU całkowicie przestało otrzymywać informacje o składzie spalin, zaczyna wykorzystywać w swojej pracy uśrednione parametry, przy których skład mieszanki paliwowo-powietrznej jest daleki od optymalnego. Oznaki awarii sondy lambda to:

Zwiększone zużycie paliwa;
Niestabilny silnik na biegu jałowym;
Pogorszenie charakterystyki dynamicznej samochodu;
Zwiększona zawartość CO w spalinach.
Silnik z dwoma czujnikami tlenu jest bardziej wrażliwy na awarie układu korekcji mieszanki. Jeśli jedna z sond ulegnie awarii, prawie niemożliwe jest zapewnienie normalnego funkcjonowania jednostki napędowej.

Istnieje wiele przyczyn, które mogą prowadzić do przedwczesnej awarii sondy lambda lub skrócenia jej żywotności. Oto niektóre z nich:

Stosowanie benzyny złej jakości (ołowiowej);
Awarie układu wtryskowego;
przerwy w zapłonie;
Silne zużycie części CPG;
Uszkodzenie mechaniczne samego czujnika.

Diagnostyka i wymienność czujników tlenu

W większości przypadków przydatność prostego czujnika cyrkonu można sprawdzić za pomocą woltomierza lub oscyloskopu. Diagnostyka samej sondy polega na pomiarze napięcia pomiędzy przewodem sygnałowym (najczęściej czarnym) a masą (może być żółty, biały lub szary). Uzyskiwane wartości powinny zmieniać się mniej więcej raz na jedną do dwóch sekund od 0,2-0,3 V do 0,7-0,9 V. Należy pamiętać, że odczyty będą prawidłowe dopiero po całkowitym rozgrzaniu czujnika, co jest gwarantowane po silnik osiąga temperaturę roboczą. Awarie mogą dotyczyć nie tylko elementu pomiarowego sondy lambda, ale również obwodu grzewczego. Ale zwykle naruszenie integralności tego obwodu jest naprawiane przez system autodiagnostyki, który zapisuje kod błędu w pamięci. Przerwę można również wykryć mierząc rezystancję na stykach grzałki, po uprzednim odłączeniu złącza czujnika.

Jeśli nie udało się samodzielnie ustalić sprawności sondy lambda lub istnieją wątpliwości co do poprawności pomiarów, lepiej skontaktować się z wyspecjalizowanym serwisem. Konieczne jest dokładne ustalenie, że problemy w działaniu silnika są związane właśnie z czujnikiem tlenu, ponieważ jego koszt jest dość wysoki, a awaria może być spowodowana zupełnie innymi przyczynami. Nie można obejść się bez pomocy specjalistów w przypadku szerokopasmowych czujników tlenu, do diagnozowania których często używa się konkretnego sprzętu.

Lepiej wymienić uszkodzoną sondę lambda na czujnik tego samego typu. Możliwy jest również montaż analogów rekomendowanych przez producenta, odpowiednich pod względem parametrów i ilości styków. Zamiast czujników bez ogrzewania można zainstalować sondę z grzałką (odwrotna wymiana nie jest możliwa), jednak w tym przypadku konieczne będzie ułożenie dodatkowych przewodów do obwodu grzewczego.

Naprawa i wymiana sondy lambda

Jeśli czujnik tlenu działał przez długi czas i uległ awarii, najprawdopodobniej sam czujnik przestał pełnić swoje funkcje. W takiej sytuacji jedynym rozwiązaniem jest wymiana. Czasami nowa sonda lub sonda lambda, która pracowała przez bardzo krótki czas, zaczyna się psuć. Przyczyną tego może być powstawanie różnego rodzaju osadów na ciele lub na elemencie roboczym czujnika, które zakłócają normalne funkcjonowanie. W takim przypadku możesz spróbować wyczyścić sondę kwasem fosforowym. Po zakończeniu procedury czyszczenia czujnik jest płukany wodą, suszony i montowany na pojeździe. Jeśli funkcjonalność nie może zostać przywrócona za pomocą takich działań, nie ma innego wyjścia niż zakup nowej kopii.

Podczas wymiany sondy lambda należy przestrzegać pewnych zasad. Lepiej odkręcić czujnik na silniku, który ostygł do 40-50 stopni, gdy odkształcenia termiczne nie są tak duże, a części nie są bardzo gorące. Podczas montażu konieczne jest nasmarowanie gwintowanej powierzchni specjalnym uszczelniaczem, który wyklucza przywieranie, a także upewnienie się, że uszczelka (O-ring) jest nienaruszona. Zaleca się dokręcanie z momentem obrotowym ustawionym przez producenta, zapewniającym wymaganą szczelność. Podczas podłączania złącza dobrze jest sprawdzić wiązkę przewodów pod kątem uszkodzeń. Po umieszczeniu sondy lambda przeprowadzane są testy w różnych trybach pracy silnika. Prawidłowe działanie sondy lambda zostanie potwierdzone brakiem powyższych oznak awarii i błędów w pamięci elektronicznej jednostki sterującej.

Zwiększona emisja szkodliwych substancji występuje, gdy stosunek powietrza do paliwa w mieszance nie jest odpowiednio dobrany.

Mieszanka paliwowo-powietrzna i praca silnika

Idealny stosunek paliwa do powietrza dla silników benzynowych wynosi 14,7 kg powietrza na kg paliwa. Ten stosunek jest również nazywany mieszaniną stechiometryczną. Prawie wszystkie silniki benzynowe są teraz napędzane tą idealną mieszanką. Czujnik tlenu odgrywa w tym decydującą rolę.

Tylko przy takim stosunku gwarantowane jest całkowite spalanie paliwa, a katalizator prawie całkowicie zamienia szkodliwe spaliny węglowodory (HC), tlenek węgla (CO) i tlenki azotu (NOx) w gazy przyjazne dla środowiska.
Stosunek faktycznie zużytego powietrza do teoretycznego zapotrzebowania nazywamy liczbą tlenową i oznaczamy grecką literą lambda. W mieszaninie stechiometrycznej lamba jest równa jedności.

Jak to się robi w praktyce?

Za skład mieszanki odpowiada system zarządzania silnikiem („ECU” = „Engine Control Unit”). ECU monitoruje układ paliwowy, który podczas spalania dostarcza precyzyjnie odmierzoną mieszankę paliwowo-powietrzną. Jednak w tym celu system zarządzania silnikiem musi mieć informację, czy w danej chwili silnik pracuje na bogatej (brak powietrza, lambda mniej niż jeden) czy ubogiej (nadmiar powietrza, lambda więcej niż jeden).
Tę istotną informację dostarcza sonda lambda:

Generuje różne sygnały w zależności od poziomu tlenu resztkowego w spalinach. System zarządzania silnikiem analizuje te sygnały i reguluje dopływ mieszanki paliwowo-powietrznej.

Technologia czujników tlenu stale się rozwija. Dziś kontrola lambda gwarantuje niską emisję szkodliwych substancji, zapewnia efektywne zużycie paliwa i długą żywotność katalizatora. Aby uzyskać sondę lambda tak szybko, jak to możliwe, dziś stosuje się wysoce wydajną grzałkę ceramiczną.

Same elementy ceramiczne są z roku na rok coraz lepsze. Gwarantuje to jeszcze dokładniejsze
mierzyć wydajność i zapewniać zgodność z bardziej rygorystycznymi normami emisji. Do specjalnych zastosowań opracowano nowe typy czujników tlenu, np. sondy lambda, których rezystancja elektryczna zmienia się wraz ze zmianą składu mieszanki (czujniki tytanowe), czy szerokopasmowe czujniki tlenu.

Zasada działania czujnika tlenu (sonda lambda)

Aby katalizator działał optymalnie, stosunek paliwo/powietrze musi być bardzo precyzyjnie dobrany.

Jest to zadanie sondy lambda, która w sposób ciągły mierzy zawartość tlenu resztkowego w spalinach. Za pomocą sygnału wyjściowego reguluje system zarządzania silnikiem, który w ten sposób precyzyjnie ustala mieszankę powietrzno-paliwową.