O dispositivo e principio de funcionamento do sensor de osíxeno

Sensor de osíxeno: dispositivo deseñado para rexistrar a cantidade de osíxeno restante nos gases de escape dun motor de coche. Está situado no sistema de escape preto do catalizador. Baseado nos datos recibidos polo xerador de osíxeno, a unidade de control electrónico do motor (ECU) corrixe o cálculo da proporción óptima da mestura aire-combustible. O exceso de relación de aire na súa composición está indicado na industria do automóbil pola letra grega lambda (λ), debido ao cal o sensor recibiu un segundo nome: sonda lambda.

Exceso de coeficiente de aire λ

Antes de desmontar o deseño do sensor de osíxeno e o principio do seu funcionamento, é necesario determinar un parámetro tan importante como a relación de aire en exceso da mestura combustible-aire: que é, que afecta e por que se mide polo sensor.

Na teoría da operación ICE existe un concepto como relación estequiométrica - esta é a proporción ideal de aire e combustible na que se produce unha combustión completa na cámara de combustión do cilindro do motor. Este é un parámetro moi importante, en base ao cal se calculan os modos de entrega de combustible e funcionamento do motor. É igual a 14,7 kg de aire a 1 kg de combustible (14,7: 1). Por suposto, tal cantidade de mestura aire-combustible non entra no cilindro nun momento dado, é só unha proporción que se recalcula para condicións reais.

Exceso de relación de aire (λ) É a relación entre a cantidade real de aire que entra no motor e a cantidade teoricamente necesaria (estequiométrica) para a combustión completa do combustible. En termos sinxelos, é "canto máis (menos) aire entrou no cilindro do que debería ter".

Dependendo do valor de λ, hai tres tipos de mestura aire-combustible:

• λ = 1 - mestura estequiométrica;
• λ <1 - mestura "rica" ​​(excreción - soluble; deficiencia - aire);
• λ> 1 - mestura "delgada" (exceso de aire; falta de combustible).

Os motores modernos poden funcionar cos tres tipos de mestura, dependendo das tarefas actuais (economía de combustible, aceleración intensiva, redución da concentración de substancias nocivas nos gases de escape). Desde o punto de vista dos valores óptimos da potencia do motor, o coeficiente lambda debe ter un valor de aproximadamente 0,9 (mestura "rica"), o consumo mínimo de combustible corresponderá á mestura estequiométrica (λ = 1). Os mellores resultados para a limpeza dos gases de escape tamén se observarán en λ = 1, xa que o funcionamento eficiente do convertedor catalítico prodúcese cunha composición estequiométrica da mestura aire-combustible.

Finalidade dos sensores de osíxeno

Dous sensores de osíxeno úsanse de serie nos coches modernos (para un motor en liña). Un diante do catalizador (sonda lambda superior) e o segundo despois (sonda lambda inferior). Non hai diferenzas no deseño dos sensores superior e inferior, poden ser os mesmos, pero realizan diferentes funcións.

O sensor de osíxeno superior ou frontal detecta o osíxeno restante no gas de escape. Baseado no sinal deste sensor, a unidade de control do motor "comprende" que tipo de mestura aire-combustible está a funcionar (estequiométrico, rico ou delgado). Dependendo das lecturas do osixenador e do modo de funcionamento requirido, a ECU axusta a cantidade de combustible subministrada aos cilindros. Normalmente, a entrega de combustible axústase á mestura estequiométrica. Cómpre ter en conta que cando o motor se quenta, os sinais do sensor son ignorados pola ECU do motor ata alcanzar a temperatura de funcionamento. A sonda lambda inferior ou traseira úsase para axustar aínda máis a composición da mestura e controlar a capacidade de servizo do convertedor catalítico.

O deseño e principio de funcionamento do sensor de osíxeno

Hai varios tipos de sondas lambda usadas nos coches modernos. Consideremos o deseño e o principio de funcionamento dos máis populares: un sensor de osíxeno baseado en dióxido de circonio (ZrO2). O sensor consta dos seguintes elementos principais:

• Electrodo exterior: entra en contacto cos gases de escape.
• Electrodo interno: en contacto coa atmosfera.
• Elemento calefactor: utilízase para quentar o sensor de osíxeno e levalo á temperatura de funcionamento máis rápido (uns 300 ° C).
• Electrólito sólido - situado entre dous electrodos (circonio).
• Vivenda.
• Protector de punta: ten buratos especiais (perforacións) para que poidan entrar os gases de escape.

Os electrodos exterior e interior están recubertos de platino. O principio de funcionamento desta sonda lambda baséase na aparición dunha diferenza de potencial entre as capas de platino (electrodos), que son sensibles ao osíxeno. Ocorre cando o electrólito se quenta, cando os ións de osíxeno móvense a través del desde o aire atmosférico e os gases de escape. A tensión nos electrodos do sensor depende da concentración de osíxeno nos gases de escape. Canto maior é, menor é a tensión. O rango de tensión do sinal do sensor de osíxeno é de 100 a 900 mV. O sinal ten unha forma sinusoidal, na que se distinguen tres rexións: de 100 a 450 mV - mestura magra, de 450 a 900 mV - mestura rica, 450 mV corresponde á composición estequiométrica da mestura aire-combustible.

Recurso de osixenador e o seu mal funcionamento

A sonda lambda é un dos sensores máis rapidamente desgastados. Isto débese a que está constantemente en contacto cos gases de escape e o seu recurso depende directamente da calidade do combustible e da capacidade de servizo do motor. Por exemplo, un tanque de osíxeno de circonio ten un recurso duns 70-130 mil quilómetros.

Dado que o funcionamento de ambos os sensores de osíxeno (superior e inferior) é controlado polo sistema de diagnóstico incorporado OBD-II, se falla algún deles, rexistrarase un erro correspondente e a luz indicadora "Check Engine" no cadro de instrumentos acenderase. Neste caso, pode diagnosticar un mal funcionamento cun escáner de diagnóstico especial. Das opcións de orzamento, debes prestar atención á Scan Tool Pro Black Edition.

Este escáner de fabricación coreana diferénciase dos análogos pola súa alta calidade de fabricación e a capacidade de diagnosticar todos os compoñentes e conxuntos dun coche e non só o motor. Tamén é capaz de rastrexar as lecturas de todos os sensores (incluído o osíxeno) en tempo real. O escáner é compatible con todos os programas de diagnóstico populares e, coñecendo os valores de tensión permitidos, pódese xulgar a saúde do sensor.

Cando o sensor de osíxeno funciona correctamente, a característica do sinal é unha sinusoide regular, que mostra unha frecuencia de conmutación de polo menos 8 veces dentro de 10 segundos. Se o sensor non funciona, entón a forma do sinal diferirá da referencia ou a súa resposta a un cambio na composición da mestura ralentizarase significativamente.

Os principais mal funcionamentos do sensor de osíxeno:

• desgaste durante o funcionamento ("envellecemento" do sensor);
• circuíto aberto do elemento calefactor;
• contaminación.

Todos estes tipos de problemas poden desencadearse polo uso de combustible de baixa calidade, o superenriquecido, a adición de varios aditivos, a entrada de aceites e axentes de limpeza na área de funcionamento do sensor.

Sinais de mal funcionamento do osixenador:

• Indicación da luz de aviso de avaría no panel de control.
• Perda de poder.
• Mala resposta ao pedal do gas.
• Motor ralentí ao ralentí.

Tipos de sondas lambda

Ademais de circonia, tamén se usan sensores de osíxeno de titanio e banda ancha.

• Titanio. Este tipo de osixenante ten un elemento sensible ao dióxido de titanio. A temperatura de funcionamento deste sensor comeza a partir de 700 ° C. As sondas lambda de titanio non requiren aire atmosférico, xa que o seu principio de funcionamento baséase nun cambio na tensión de saída, dependendo da concentración de osíxeno no escape.
• A sonda lambda de banda ancha é un modelo mellorado. Consiste nun sensor de ciclón e un elemento de bombeo. O primeiro mide a concentración de osíxeno no gas de escape, rexistrando a tensión causada pola diferenza de potencial. A continuación, compárase a lectura co valor de referencia (450 mV) e, en caso de desviación, aplícase unha corrente que provoca a inxección de ións osíxeno do escape. Isto sucede ata que a tensión é igual á dada.

A sonda lambda é un elemento moi importante do sistema de xestión do motor e o seu mal funcionamento pode provocar dificultades na condución e provocar un maior desgaste do resto das pezas do motor. E como non se pode reparar, debe substituírse inmediatamente por outro novo.