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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Открыто новое экзотическое состояние материи 24.12.2017 Сколько существует форм материи? Большинство ответят - твердая, жидкая и газообразная. Некоторые вспомнят еще плазму. Однако, как оказалось, это еще не все. Разумеется, есть экзотическая "темная материя", которую до сих пор не нашли, есть кварк-глюонная плазма, вырожденный газ, глазма и прочее, но это слишком специфические вещи, интересные только ученым. Однако в Гейдельбергском университете обнаружено еще одно состояние, которое теоретически может дать возможность создания сверхпроводников. Газ из ультрахолодных атомов заключили в двухмерные ловушки, созданные сфокусированными лазерными лучами. Затем ученые измерили при помощи радиочастотной спектроскопии атомов на радиоволновый импульс. Он позволил им понять, были ли эти частицы спарены и каким образом. Это и позволило обнаружить экзотическое состояние материи, в котором конституентные частицы соединяются в пары, когда их ограничивают до двух измерений. При этом интересно, что спаривание фермионов происходит при температурах, в несколько раз выше критической, хотя должно происходить только при температуре сверхпроводимости. Пока что, разумеется, рано говорить о сверхпроводнике при комнатной температуре, однако не исключено, что именно в этом кроется разгадка. Кроме этого, исследование показало, что материалы, которые становятся сверхпроводящими при относительно высоких температурах, обладают слоистой структурой. Это значит, что электроны могут двигаться только в двух измерениях. Отметим, что сами ученые до сих пор не могут найти связи между спариванием и повышением температуры.

Другие интересные новости:

▪ Острова не желают тонуть

▪ Chevrolet Volt нового поколения с умной системой подзарядки

▪ Речь курицы расшифорвана

▪ Древнейшая таблица умножения

▪ Микросхема двойного стереоусилителя NCP2809

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Сильнее кошки зверя нет. Крылатое выражение

▪ статья Как работал газовый утюг? Подробный ответ

▪ статья Арахис африканский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронное управление фазовым регулятором КР1182ПМ1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета удерживается на платке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025