Навіщо потрібен лямбда зонд
Навіщо потрібен лямбда зонд
Лямбда-зонд (λ-зонд) - датчик кисню (наприклад: у випускному колекторі двигуна або димоході опалювального котла). Дозволяє оцінювати кількість залишку вільного кисню у вихлопних газах.
Лямбда-зонд діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді кераміки з діоксиду цирконію (ZrO2). Кераміка легирована оксидом ітрію, а поверх неї напилю струмопровідні пористі електроди з платини. Один з електродів «дихає» вихлопними газами, а другий - повітрям з атмосфери. Ефективне вимір залишкового кисню у відпрацьованих газах лямбда-зонд забезпечує після розігріву до певної температури (для автомобільних двигунів 300-400 ° C). Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт набуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню у вихлопній трубі веде до появи на електродах лямбда-зонда вихідної напруги. джерело
Жорсткі екологічні норми давно узаконили застосування на автомобілях каталітичних нейтралізаторів (в побуті - каталізатори) - пристроїв, що сприяють зниженню вмісту шкідливих речовин у вихлопних газах. Каталізатор річ хороша, але ефективно працює лише при певних умовах.
Без постійного контролю складу паливно-повітряної суміші забезпечити катализаторам «довголіття» неможливо - ось тут і приходить на допомогу датчик кисню, він же О2-датчик, він же лямбда зонд (ЛЗ).
Установка лямбда зонда
Назва датчика походить від грецької букви l (лямбда), яка в автомобілебудуванні позначає коефіцієнт надлишку повітря в паливно-повітряної смесі.Установка лямбда зонда При оптимальному складі цієї суміші, коли на 14,7 частини повітря припадає 1 частина палива, l дорівнює 1 (графік 1). «Вікно» ефективної роботи каталізатора дуже вузьке: l = 1 ± 0,01. Забезпечити таку точність можливо тільки за допомогою систем харчування з електронним (дискретним) уприскуванням палива і при використанні в колі зворотного зв'язку лямбда-зонда. Процес встановлення лямбда зонда досить простий.
Надлишок повітря в суміші вимірюється досить оригінальним способом - шляхом визначення у вихлопних газах вмісту залишкового кисню (О2). Тому лямбда зонд і стоїть у випускному колекторі перед каталізатором. Електричний сигнал датчика зчитується електронним блоком управління системи упорскування палива (ЕБУ), а той в свою чергу оптимізує склад суміші шляхом зміни кількості подаваного в циліндри палива. На деяких сучасних моделях автомобілів є ще один лямбда-зонд. Розташований він на виході каталізатора. Цим досягається велика точність приготування суміші і контролюється ефективність роботи каталізатора (рис. 1).
Графік 1. Залежність потужності двигуна (P) і витрати палива (Q) від коефіцієнта надлишку повітря (l) Повне згоряння і максимальна потужність досягається при l = 1.
Мал. 1. Схема l-корекції з одним і двома датчиками кисню двигуна 1 - впускний колектор; 2 - двигун; 3 - блок керування двигуном; 4 - паливна форсунка; 5 - основний лямбда-зонд; 6 - додатковий лямбда-зонд; 7 - каталітичний нейтралізатор.
Де варто лямбда зонд
Принцип роботи Лямбда-зонд діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді кераміки з діоксиду цирконію (ZrO2). Але для початку треба знати де стоїть лямбда зонд. Кераміка легирована оксидом ітрію, а поверх неї напилю струмопровідні пористі електроди з платини. Один з електродів «дихає» вихлопними газами, а другий - повітрям з атмосфери (рис.2). Ефективне вимір залишкового кисню у відпрацьованих газах лямбда-зонд забезпечує після розігріву до температури 300 - 400оС. Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт набуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню у вихлопній трубі веде до появи на електродах лямбда-зонда вихідної напруги.
При пуску й прогрівання холодного двигуна управління уприскуванням палива здійснюється без участі цього датчика, а корекція складу паливо-повітряної суміші здійснюється за сигналами інших датчиків (положення дросельної заслінки, температури охолоджуючої рідини, частоти обертання коленвала і ін.). Особливістю цирконієвого лямбда-зонда є те, що при малих відхиленнях складу суміші від ідеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напруга на його виході змінюється стрибком в інтервалі 0,1 - 0,9 В (графік 2).
Крім цирконієвих, існують кисневі датчики на основі двоокису титану (TiO2). При зміні вмісту кисню (О2) у відпрацьованих газах вони змінюють своє об'ємне опір. Генерувати ЕРС титанові датчики не можуть; вони конструктивно складні і дорожче цирконієвих, тому, незважаючи на застосування в деяких автомобілях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого поширення не отримали.
Для підвищення чутливості лямбда-зондів при знижених температурах і після запуску холодного двигуна використовують примусовий підігрів. Нагрівальний елемент (НЕ) розташований всередині керамічного тіла датчика і підключається до електромережі автомобіля (рис. 3).
Графік 2. Залежність напруги лямбда-зонда від коефіцієнта надлишку повітря (l) при температурі датчика 500-800оС
А - умовна точка середніх показань (U вих »0,5 В, при l = 1,0). (Збагачення суміші (зменшення О2 в вихлопі). Збіднення суміші (збільшення О2 в вихлопі).
Мал. 3. Конструкція датчика кисню з підігрівачем
1 - керамічне підставу; 2, 8 - контакти НЕ; 3 - нагрівальний елемент (НЕ); 4 - твердий електроліт ZrO2 з напиленням платиновими електродами; 5 - захисний кожух з прорізами; 6 - металевий корпус з різьбленням кріплення; 7 - кільце ущільнювача; 9 - висновки датчика.
В цьому випадку ЕБУ починає працювати за усередненими параметрами, записаним в його пам'яті: при цьому склад утворюється паливно-повітряної суміші буде відрізнятися від ідеального. В результаті з'явиться підвищена витрата палива, нестійка робота двигуна на холостому ходу, збільшення вмісту СО у відпрацьованих газах, зниження динамічних характеристик, але машина при цьому залишається на ходу. У деяких моделях автомобілів ЕБУ реагує на відмову лямбда-зонда дуже серйозно і починає так завзято збільшувати кількість подаваного в циліндри палива, що запас пального в баку «тане» на очах, з труби валить чорний дим, СТ «зашкалює», а двигун «тупіє »і на найближчу СТО вам, швидше за все, доведеться добиратися на буксирі.
Як поміняти лямбда зонд
Перелік можливих несправностей лямбда зонда досить великий і деякі з них (втрата чутливості, зменшення швидкодії) самодіагностикою автомобіля не фіксуються. Тому остаточне рішення про заміну датчика можна прийняти тільки після його ретельної перевірки, яку найкраще доручити фахівцям. Як поміняти лямбда зонд повинен знати кожен. Слід особливо відзначити, що спроби заміни несправного лямбда-зонда імітатором ні до чого не приведуть - ЕБУ не розпізнає «чужі» сигнали, і не використовує їх для корекції складу готується горючої суміші, тобто попросту «ігнорує».
Мал. 2. Схема лямбда зонда bosch на основі діоксиду цирконію, розташованого у вихлопній трубі
1 - твердий електроліт ZrO2; 2, 3 - зовнішній і внутрішній електроди; 4 - контакт заземлення; 5 - «сигнальний контакт»; 6 - вихлопна труба.