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:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Ученые повысили быстродействие биполярных транзисторов 27.09.2006 Британские исследователи из Школы электроники и компьютерных наук при Саутгемптонском университете в Великобритании предложили новую технологию, которая теоретически позволит поднять быстродействие биполярных транзисторов вдвое по сравнению с существующими решениями. Методика, разработанная под руководством профессора Питера Эшберна, сводится к модификации стандартно го процесса изготовления биполярных транзисторов путем добавления примеси фтора. Примесь фтора используется для того, чтобы ограничить диффузию бора в базе транзистора. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению толщины базы, что позволяет повысить скорость движения электронов. По заявлениям исследователей, в ходе экспериментов им удалось добиться частоты в 110 ГГц, что в два раза выше предыдущего рекорда для биполярных транзисторов. Ученые подчеркивают, что при некоторых усовершенствованиях технологии диффузия бора в базе может быть уменьшена еще на 50 процентов. Биполярные транзисторы широко используются в электронных схемах мобильных телефонов и оборудования для беспроводных сетей. Практическое применение предложенной методики позволит создавать существенно более быстродействующие устройства при незначительном повышении затрат на производство, отмечает Physorg.

Другие интересные новости:

▪ Релиз iPhone SDH состоялся

▪ Монитор MSI Optix G32C4

▪ Электрогрузовик Volta Zero

▪ SANYO переходит к выпуску OLED-дисплеев

▪ Laptop за 100$

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Аппетит приходит во время еды. Крылатое выражение

▪ статья Как распознать левшу? Подробный ответ

▪ статья Сапожник. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Ик-прослушивающее устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Радиовещательный УКВ приемник с двойным преобразованием частоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026