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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Климат в эксперименте 13.09.2011 У французского города СенЖирон близ границы с Испанией построена экспериментальная станция для изучения влияния условий среды на растения и животных. На площади в четыре гектара размещены 48 камер площадью по сто квадратных метров, связанных между собой 76 коридорами длиной по 20 метров. В каждой камере можно создавать различную температуру и влажность для помещенного в нее растительного или животного сообщества. Заданные условия поддерживает компьютер, включая и выключая оросительную установку, затеняя камеру от солнца и подавая воздух разной температуры. Коридоры позволяют животным, которых не устраивает климат в своей камере, мигрировать в поисках благоприятных условий. Такие опыты позволят, среди прочего, предсказать последствия глобального потепления.

Другие интересные новости:

▪ Говорящие пальцы

▪ Инновационный кремниевый суперконденсатор

▪ Умная футболка YouCare 5G

▪ Микросхемы в горах

▪ Нанокатализатор на цедре апельсина

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Не добро человеку быть одному. Крылатое выражение

▪ статья Почему у алюминиевой фольги одна сторона более глянцевая, чем другая? Подробный ответ

▪ статья Апельсин горький. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блок управления холодильником. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Румынские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025