Лямбда-зонд. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

С 1 марта 2006 г в России введен стандарт "Евро-2". Согласно новым требованиям, содержание CO в отработанных газах не должно превышать 0,5% на холостых оборотах и 0,3% - на повышенных. В Европе этот стандарт был введен с января 1996 г. (сегодня ведущие производители уже готовятся к переходу на "Евро-5"). Этот стандарт налагает достаточно жесткие требования на работу всех элементов системы питания двигателя, качество самого двигателя и качество топлива. Даже если двигатель совершенно исправен, необходимо очень точно выдерживать соотношение воздух/горючая смесь.

Для оптимального сгорания 1 кг топлива требуется 14,7 кг воздуха. Тогда обеспечивается наименьшее содержание токсичных веществ в выхлопе, максимальная экономичность и "силовые" характеристики двигателя. Данный состав смеси называется "стехиометрическим", а отношение стехиометрического состава смеси к имеющемуся принято обозначать буквой λ. Если λ (избыток воздуха) - обогащенной. При техническом осмотре автомобилей этот параметр контролируется (должен находиться в пределах 0,97... 1,03).

За рубежом уже более 20 лет для поддержания стехиометрического состава применяются устройства оперативного контроля процесса сгорания (по продуктам сгорания) с организацией обратной связи. Это стало возможным с появлением электронных систем управления впрыском и опережением зажигания. Сегодня практически каждый автомобиль, предлагаемый на рынке развитых стран, оснащен такой системой контроля.

Для работы этой системы в выпускной коллектор двигателя помещается специальный кислородный датчик, который называется "лямбда-зонд" (рис.1).

Данное усовершенствование стало эпохальным в истории автомобилестроения. Рабочий элемент датчика - пористый керамический материал на основе двуокиси циркония, покрытый методом напыления платиной. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность. Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов.

Первые "лямбда-зонды" были резистивными, т.е. изменяли свое сопротивление. Современные датчики работают как пороговые элементы: напряжение на выходе (рис.2) может принимать либо высокий логический уровень (обогащенная смесь), либо низкий (обедненная смесь). Скорость реакции настолько велика, что длительность фронта сигнала можно не рассматривать.

Электронное устройство управления (ЭУУ) двигателем с определенной периодичностью (не менее 2 раз в секунду на холостых оборотах и чаше при увеличении оборотов двигателя и ряда других параметров) снимает сигнал с "лямбда-зонда"" и сравнивает с заложенным в память значением. Если текущее значение отличается от заданного (оптимального, соответствующего выбранному рабочему режиму), то контроллер выдает команду на увеличение или уменьшение длительности впрыска топлива форсунками, т.е. осуществляется точная подстройка режима работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизации вредных выбросов.

Работа датчика возможна только при температуре чувствительных элементов не ниже 300...350°С (иначе он не выдает сигнал), а предельная температура может достигать 950°С. Первые модификации "лямбда-зонда" старались расположить как можно ближе к выпускному коллектору для обеспечения скорейшего прогрева и включения датчика в работу.

Современные зонды снабжены специальным нагревательным элементом, и место установки стало не столь критичным. Устройство датчика показано на рис.3.

1. металлический корпус с резьбой;
2. уплотнительное кольцо;
3. токосъемник электрического сигнала;
4. изолятор (керамика);
5. жгут проводки;
6. уплотнительная манжета проводов;
7. токопроводящий контакт цепи подогрева;
8. наружный защитный экран с отверстиями для атмосферного воздуха;
9. спираль подогрева;
10. керамический наконечник;
11. защитный экран с отверстиями для выхлопных газов.

До недавнего времени разность потенциалов снималась между сигнальным проводом и "массой". Такие датчики вкручивались в выхлопную трубу с использованием специальной токопроводя щей смазки. Со временем вероятность пропадания контакта увеличивалась. Последние модификации лишены данного недостатка. Теперь "масса" выведена отдельным проводом (рис.4).

Уровни сигналов, выдаваемых большинством датчиков, примерно одинаковы, хотя есть и исключения (!). Низкому уровню сигнала соответствует напряжение в пределах 0,1...0,2 В. высокому - 0,8...0.9 В. Фирменные датчики достаточно надежны. Срок их службы составляет 80... 160 тыс. км пробега автомобиля. По мере старения датчика напряжение, соответствующее низкому логическому уровню, повышается (более 0,25 В), а высокому - снижается (менее 0,65 В). Также увеличивается ""инерционность" датчика. Если его "отклик" составляет более 250 мс при обедненной горючей смеси и более 450 мс - при обогащенной, то датчик считается неисправным. Это - усредненные данные. При проверке желательно руководствоваться данными по конкретному датчику, установленному на автомобиль, но подобной информации, к сожалению, публикуется очень мало.

В автосервисе для контроля "лямбда-зонда" применяются специальные мотортестеры, но в домашних условиях можно воспользоваться обычным осциллографом. Розетка для подключения к датчику обычно расположена на главном жгуте проводов, идущих под дефлекторами для стекания воды с лобового стекла. Датчик содержит очень хрупкие и чувствительные компоненты. При обслуживании выхлопной системы его нельзя подвергать ударам, а также промывать какими-либо моющими средствами или растворителями. При установке датчика нельзя использовать герметики, полимеризующиеся при комнатной температуре, а также содержащие в своем составе силикон (на резьбу новых датчиков уже нанесена специальная контактная смазка).

Преждевременный выход из строя "лямбда-зонда" чаще всего вызывается:

• применением этилированного бензина или содержащего нерегламентированные присадки;
• многократными неудачными попытками запуска двигателя, в результате которых в выпускном трубопроводе скапливаются пары несгоревшего топлива, способного воспламениться с образованием ударной волны;
• перегревом наконечника датчика, вызванным перебоями в зажигании, нарушениями в системе контроля опережения зажигания, когда двигатель продолжительное время работает на переобогащенной топливной смеси;
• чрезмерной "перегазовкой", когда тахометр находится в "красной зоне".

Возможными признаками выхода из строя кислородного датчика являются:

• сигнал бортовой системы диагностики (зажигание контрольной лампы "CHECK ENGINE" и фиксация определенных кодов неисправностей в памяти [1]);
• кратковременное зажигание контрольной лампы "CHECK ENGINE" при ускорении автомобиля;
• неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах;
• повышенный расход топлива и ухудшение динамики автомобиля;
• потрескивание и запах гари в районе установки катализатора, а также повышение температуры или нагрев катализатора до раскаленного состояния. Характерный запах тухлых яиц, присутствующий в выхлопе при попадании в катализатор большого количества несгоревшего топлива.

Датчик кислорода - не самостоятельное устройство. Он работает "в связке" с каталитическим нейтрализатором отработанных газов (многих автовладельцев больно "кусает" его цена: 400...600 долларов). Каталитический нейтрализатор - трехкомпонентное устройство, предназначенное для окисления токсичных веществ (окиси углерода, углеводородов и окиси азота) до углекислого газа, азота и воды в результате каталитической реакции. Оптимальная работа катализатора (нейтрализация примерно 80% всех компонентов) достигается только тогда, когда двигатель работает при стехиометрии веком составе смеси (рис.5).

Пропадание или искажение сигнала с "лямбда-зонда" приводит к увеличению содержания токсичных веществ в продуктах сгорания, а следовательно, к резкому сокращению срока службы катализатора.

Стоит отметить, что до недавнего времени довольно часто практиковался демонтаж неисправных "лямбда-зонда" и катализатора с последующей установкой трубы-вставки. Таким образом было "доработано" большое количество иномарок вследствие невозможности осуществления дорогостоящего ремонта. Но с введением новых правил при прохождении техосмотра будет требоваться наличие и работоспособность всего оборудования, если автомобиль оснащался им штатно (при изготовлении).

Литература

1. И.Наговицын. Диагностика автомобильных компьютеров "Opel". - Радио-мир, 2006, N3. 4, С.26.
2. "Opel Omega & Senator". Ремонт и техническое обслуживание. - ЗАО "Алфамер Паблишинг". С.-Петербург, 2001.
3. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - ЗАО "Алфамер Паблишинг". С.-Петербург. 2001.

Автор: И.Наговицын, п.Талаги-Нефтебаза Архангельской обл.

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Биопластик из отходов хлеба и авокадо 28.01.2026

Проблемы пищевых отходов и загрязнения окружающей среды пластиком все чаще рассматриваются как взаимосвязанные вызовы современности. Ученые по всему миру ищут решения, которые позволили бы одновременно сократить объем выбрасываемых продуктов и заменить традиционные полимеры экологически безопасными материалами. В этом контексте особенно интересны разработки, использующие то, что раньше считалось бесполезным мусором. Исследовательская группа из Австралии предложила технологию превращения пищевых отходов в биопластиковые пленки, применяя кожуру авокадо, черствый хлеб и крахмал саговой пальмы. Работа была выполнена учеными Университета Дикина, а ее результаты опубликованы в журнале Matter, о чем сообщил Anthropocene Magazine. По словам авторов, метод изначально разрабатывался как масштабируемый и экономически оправданный, чтобы его можно было внедрять в промышленность без существенных затрат. Австралийские исследователи подчеркивают, что полученные материалы потенциально пригодны не ...>>

Смартфон NexPhone на трех операционных системах 28.01.2026

Идея объединить смартфон и персональный компьютер в одном устройстве давно волнует инженеров и пользователей, однако до сих пор такие проекты оставались нишевыми или компромиссными. Компания Nex Computer решила подойти к этой задаче радикально и представила NexPhone - смартфон, который позиционируется как полноценная альтернатива ПК. Его ключевая особенность заключается в одновременной поддержке сразу трех операционных систем, каждая из которых рассчитана на свой сценарий использования. В NexPhone реализована система мультизагрузки, позволяющая работать с Android 16, Linux на базе Debian и Windows 11. Android 16 выступает основной мобильной платформой и предназначен для повседневных задач, таких как общение, мультимедиа и приложения. Linux запускается как отдельная рабочая среда, ориентированная на разработчиков и пользователей, привыкших к классическим настольным инструментам. Windows 11 устанавливается во второй раздел накопителя и требует перезагрузки устройства, но именно она до ...>>

Солнечный свет помогает мозгу работать быстрее 27.01.2026

Влияние света на самочувствие человека давно интересует ученых, однако лишь в последние годы стало возможным изучать этот эффект вне строгих лабораторных условий. Современные носимые датчики и мобильные приложения позволяют наблюдать, как освещение в повседневной жизни отражается на внимании, памяти и уровне бодрствования. Именно таким путем пошли исследователи из Манчестерского университета, решив выяснить, какую роль играет дневной свет в поддержании когнитивной активности. В ходе исследования 58 добровольцев на протяжении недели носили специальные сенсоры, фиксирующие интенсивность окружающего освещения. Параллельно участники выполняли задания в приложении Brightertime, которое оценивало их внимание, скорость реакции, рабочую память и субъективную сонливость. Для этого использовались шкала сонливости Каролинского университета, тест на бдительность, трехзадачный тест памяти и задания на визуальный поиск, что позволяло отслеживать изменения когнитивной производительности практическ ...>>

Случайная новость из Архива Регулируемый клей 19.03.2002 Немецкая фирма BASF разработала полимерный клей, названный акрезином, прочность приклеивания которого можно регулировать. Это делается путем облучения клея ультрафиолетовыми лучами. Чем больше доза облучения, тем менее клейким становится акрезин. Прочный его вариант можно применять в тех случаях, когда соединение должно быть долговечным, а слабый - например, на этикетках с ценой, которые после покупки товара обычно отклеивают. Акрезин безопасен для окружающей среды, так как не содержит растворителей.

Другие интересные новости:

▪ Короткий световой день влияет на умственные способности

▪ Бактерии производят топливо

▪ Опасность газированных напитков

▪ Собака положительно влияет на здоровье хозяина

▪ Перовскиты улучшили автомобильные катализаторы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудио и видеонаблюдение. Подборка статей

▪ статья У нас это невозможно. Крылатое выражение

▪ статья Что характеризует звездная величина? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер-кассир. Должностная инструкция

▪ статья О мощности, ваттах, децибелах. Объяснение терминов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индикатор сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026