Назначение датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Назначение датчика кислорода (Лямбда-зонд), коррекция топливовоздушной смеси, на основании несгоревшего кислорода в цилиндрах. Датчик находится в выпускном коллекторе и считывает из выхлопных газов.

Расположение датчика кислорода

(Лямбда-зонд).

Кислородный датчик до катализатора.

Кислородный датчик после катализатора.

Виды датчиков кислорода (Лямбда-зонд).

• Узкополосный датчик кислорода (Лямбда-зонд).
• Широкополосный датчик кислорода (Лямбда-зонд).

Узкополосный датчик кислорода (Лямбда-зонд).

Виды Узкополосных датчиков кислорода (Лямбда-зонд).

• Циркониевый датчик кислорода.
• Титановый датчик кислорода.

Циркониевого узкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Устройство циркониевого узкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

1. Металлический корпус.
2. Уплотнительное кольцо.
3. Токосъёмник электрического сигнала.
4. Керамический изолятор.
5. Провода.
6. Уплотнитель проводов..
7. Токопроводящий контакт нагревателя.
8. Защитный экран с отверстием для воздуха.
9. Нагреватель.
10. Керамический чувствительный элемент.
11. Защитный корпус с отверстиями для отработавших газов.

Керамический, чувствительный элемент, изготовлен из диоксида циркония (ZrO2). Он играет роль твёрдого электролита, который пропускает электрический ток, но газы через него не проходят. На керамическом элементе, снаружи и изнутри, находятся электроды изготовленные, напылёнием платиной, они являются катализаторами окислительно-восстановительной реакции. К этим электродам подведены контакты для снятия показаний качества смеси в ЭБУ.
Наружная сторона, чувствительного элемента, полностью, через защитный корпус с отверстиями, взаимодействует с выхлопными газами, а внутренняя с окружающим воздухом, который поступает, в зависимости от конструкции датчика, через отверстие наружного экрана датчика, либо через изоляцию проводов.
Для проницаемости ионов кислорода (О 2-), через чувствительный элемент (твёрдого электролита ZrO2), необходима температура от 300С, у позднего поколения датчиков нагрев происходил только от выхлопных газов, что существенно увеличивало время до момента коррекции смеси и приводил к нестабильной работы двигателя и повышение токсичности выхлопных газов, в современных датчиках установлен нагревательный элемент, который позволяет быстро вступать в работу по коррекции смеси.

Принцип работы циркониевого узкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

До достижения рабочей температуры датчика кислорода (Лямбда-зонд) от 300С, показания с электродов не идут и впрыск топлива происходит по карте, заложенной в программу ЭБУ. Как только датчик нагревается до рабочей температуры, на контактах электродов, появляется сигнальное напряжение, которое поступает в ЭБУ и начинается работа по коррекции смеси, путём изменения времени впрыска топлива.

Выхлопные газы, при работающем двигателе, имеют продукты не полностью сгоревшего топлива. Разогретый керамический, чувствительный элемент, при окислительно-восстановительной реакции с продуктами не полностью сгоревшего топлива в выхлопных газах на электроде, с наружной стороны, твёрдого электролита ZrO2 и с другой, внутренней, стороны на электроде с кислородом воздуха окружающей среды, генерирует ЭДС до 1,5 В. Величина ЭДС более 0,7-0,9 В запрограммирована в ЭБУ как «богатая топливовоздушная смесь». Когда в продуктах выхлопных газов, появляются частицы кислорода (О2), генерация ЭДС, чувствительного элемента, снижается и величина менее 0,1-0,2 В запрограммирована в ЭБУ как «бедная топливовоздушная смесь». Показатель, примерно 0,45 В, говорит, о идеальном соотношении топлива с воздухом.

Исправный датчик кислорода (Лямбда-зонд), работает не в линейном режиме, показания постоянно меняются от нижнего к верхнему порогу и от верхнего к нижнему, это связано с тем, что коррекция смеси не возможна, в моменте со считыванием показаний датчика кислорода (Лямбда-зонд), это связано с техническими условиями двигателя. Датчик кислорода сообщает не о количестве кислорода в выхлопных газах, а сигнализирует, есть или нет, свободный кислород. Дойдя до определённого порога, «богатая смесь» 0,6 В, уменьшается время впрыска, что приводит к обеднению смеси и показания на датчике идут на уменьшение, дойдя до порога, «бедная смесь» 0,3 В, время впрыска увеличивается, смесь богатеет и показания датчика кислорода растут, до порога, «богатой смеси» 0,6 В, время впрыска ЭБУ уменьшает и т.д.

А — Момент определения датчиком кислорода (Лямбда-зонд) — бедная смесь и ЭБУ увеличивает время открытия топливных форсунок.

Б — Показатель реакции, изменения количества кислорода в выхлопных газах, после увеличения времени открытия топливных форсунок.

В — Момент определения датчиком кислорода (Лямбда-зонд) — богатая смесь и ЭБУ уменьшает время открытия топливных форсунок.

Г — Показатель реакции, изменения количества кислорода в выхлопных газах, после уменьшения времени открытия топливных форсунок.

Д — Нижний порог «бедной смеси» после чего ЭБУ увеличивает время открытия топливных форсунок.

Диагностика циркониевого узкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Датчик кислорода (Лябда-зонд), диагностируется, диагностическим сканером, мультиметром или осцилографом.

Нагревательного элемента датчика кислорода диагностируется, наличием соответствующей ошибки, диагностическим сканером, и проверки, мультиметром, сопротивления 2,3 до 4,3 Ом на контактах питания нагревательного элемента, а также наличии, на них, напряжения 12 — 14,5 В.

Диагностика сигналов, узкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд) производится диагностическим сканером или осциллографом. Сигнал должен, синусоидно, меняться от 0,1 до 0,9 В не менее 1-го раза в секунду. Произвести тест реакции на изменение смеси, путём искусственному увеличению подачи воздуха или обогащению смеси, при помощи впрыска, быстрого старта, в воздухопровод.

Узкополосные датчики кислорода имеют от 1 — 4 проводов:1-2 проводные — это датчики без нагревательного элемента, 1 провод сигнальный плю,с второй — масса, но его может и не быть, масса может браться с корпуса; 3-4 проводные датчики —  с нагревательным элементом, 2 провода — питание нагревательного элемента, 1 провод сигнальный плюс и 1 сигнальная масса, которая также может браться с корпуса.

Титановый узкополосный датчик кислорода (Лямбда-зонд).

Титановый датчик имеет отличие от циркониевого способом измерения. Для измерения концентрации кислорода, ему не нужен воздух окружающей среды и он измеряет сопротивление на контактах. При уменьшении сопротивления это говорит о богатой смеси, а при увеличении о бедной. Рабочая температура датчика от 700С. Стоимость титанового датчика слишком высока и поэтому используется редко.

Широкополосный датчик кислорода (Лямбда-зонд).

Устройство Широкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Внешне, широкополосный датчик кислорода, не отличается от узкополосного датчика, единственное отличие — количество проводов 5-6.

Очень сильно они отличаются внутренним устройством и работой.

Принцип работы Широкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Широкополосный датчик кислорода работает на определение качества смеси. В нём присутствует измерительная ячейка и ячейка накачки. Измерительная ячейка, соответственно, измеряет содержание кислорода в отработавшем газе, который находится в камере детекции, ЭБУ сравнивает выходное напряжение с заданным, и оно должно составлять 450 мВ. При разнице, измеренного и заданного напряжения, ЭБУ подает ток в ячейку накачки для перекачки или откачки ионов кислорода в камеру детекции, сила и полярность тока зависит от выходное напряжение измерительной ячейки,его значение будет меняться, пока напряжение измерительной ячейки не достигнет 450 мВ, заданного. Полярность и потребляемый ток, ячейкой накачки, является измерителем качества смеси.

Рабочая температура Широкополосного датчика кислорода не менее 600С.

Диагностика широкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд).

Диагностика широкополосного датчика кислорода (Лямбда-зонд), проводится: диагностическим сканером, осциллографом и мультиметром.

• При выдаче ошибки, в диагностическом сканере, обрыв нагревательного элемента — необходимо измерить сопротивления нагревательного элемента и подачу на него напряжения с ЭБУ
• При некорректной коррекции или ошибке — необходимо проверить сигнальное напряжение с измерительной ячейки, реакцию на обогащение и обеднение смеси (создать данные условия необходимо искусственно), одновременно проверить изменение тока, подаваемое ЭБУ на ячейку накачки.