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:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Случайная новость из Архива Приемник беспроводного питания Toshiba TC7761WBG 21.12.2013 Компания Toshiba начала выпуск микросхем TC7761WBG, реализующих функцию приемника беспроводного питания, соответствующего требованиям стандарта Qi (версии WPC 1.1). По словам производителя, новинка найдет применение в мобильных устройствах, включая смартфоны. Одним из требований, предъявляемых к интегральным микросхемам для мобильных устройств, включая смартфоны, является низкий уровень тепловыделения во избежание перегрева. Приемник TC7761WBG изготавливается по комбинированной технологии CMOS-DMOS. По данным производителя, это помогло уменьшить тепловыделение до 70% по сравнению с аналогичным изделия. При этом КПД преобразования энергии достигает 95%. Интегрированная цепь проверки подлинности протокола устраняет потребность во внешнем микроконтроллере, что упрощает построение системы. Приемник TC7761WBG сертифицирован на соответствие стандарту Qi для выходной мощности 3,5 Вт (максимальная мощность - 5 Вт). Микросхемы выпускаются в корпусах WCSP28.

Другие интересные новости:

▪ Гипоаллергийный тополь

▪ Влияние анионов на растворимость полимеров

▪ Новая серия микросхем S1R77000

▪ Новые силовые модули Infineon Eco Block

▪ Проводимость кристалла повышается в 400 раз

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электромонтажные работы. Подборка статей

▪ статья Ускоритель заряженных частиц. История изобретения и производства

▪ статья Откуда произошло слово куролесить? Подробный ответ

▪ статья Электромонтер связи при эксплуатации системы АСЦО. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Два синусоидальных генератора на логике. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Курдские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026