Какво е ламбда сонда. Как сензорът за кислород регулира работата на двигателя с вътрешно горене

Днешните автомобили са буквално натъпкани с всевъзможни сензори, които контролират налягането в гумите и спирачките, температурата на антифриза и маслото в системата за смазване, нивото на горивото, скоростта на колелата, ъгъла на завиване и много други. За регулиране на режимите на работа на двигателя с вътрешно горене се използват редица сензори. Сред тях е устройство с мистериозното име ламбда сонда, за което ще стане дума в тази статия.

Гръцката буква ламбда (λ) означава коефициент, който характеризира отклонението на състава на въздушно-горивната смес, подадена към цилиндрите на двигателя с вътрешно горене, от оптималния. Обърнете внимание, че в рускоезичната техническа литература за този коефициент често се използва друга гръцка буква - алфа (α).

Максималната ефективност на двигателя с вътрешно горене се постига при определено съотношение на обемите въздух и гориво, постъпващи в цилиндрите. В такава смес от въздух точно толкова, колкото е необходимо за пълното изгаряне на горивото. Нито повече, нито по - малко. Това съотношение на въздух и гориво се нарича стехиометрично. 

За двигатели, работещи с бензин, стехиометричното съотношение е 14,7, за дизелови агрегати - 14,6, за втечнен газ (пропан-бутанова смес) - 15,5, за сгъстен газ (метан) - 17,2.

За стехиометрична смес λ = 1. Ако λ е по-голямо от 1, тогава има повече въздух от необходимото и тогава се говори за бедна смес. Ако λ е по-малко от 1, се казва, че сместа е обогатена.

Бедната смес ще намали мощността на двигателя с вътрешно горене и ще влоши икономията на гориво. И при определено съотношение двигателят с вътрешно горене просто ще спре.

В случай на работа на обогатена смес, мощността ще се увеличи. Цената на такава мощност е голяма загуба на гориво. По-нататъшното увеличаване на дела на горивото в сместа ще доведе до проблеми със запалването и нестабилна работа на уреда. Липсата на кислород няма да позволи на горивото да изгори напълно, което драстично ще увеличи концентрацията на вредни вещества в отработените газове. Бензинът ще изгори частично в изпускателната система, причинявайки дефект в ауспуха и катализатора. Това ще бъде показано чрез пукане и тъмен дим от изпускателната тръба. Ако се появят тези симптоми, първо трябва да се диагностицира въздушният филтър. Може би просто е запушен и не пропуска въздух в двигателя с вътрешно горене.

Блокът за управление на двигателя постоянно следи състава на сместа в цилиндрите и регулира количеството впръскано гориво, като динамично поддържа стойността на коефициента λ възможно най-близо до 1. Вярно е, че обикновено се използва леко бедна смес при възможност, в който λ = 1,03 ... Това е най-икономичният режим, освен това минимизира вредните емисии, тъй като наличието на малко количество кислород прави възможно изгарянето на въглероден окис и въглеводороди в каталитичния конвертор.

Ламбда сондата е именно устройството, което следи състава на въздушно-горивната смес, като подава съответен сигнал към ECU на двигателя. 



Обикновено се монтира на входа на катализатора и реагира на наличието на кислород в отработените газове. Следователно ламбда сондата се нарича още датчик за остатъчен кислород или просто кислороден датчик. 

Сензорът се основава на керамичен елемент (1), изработен от циркониев диоксид с добавка на итриев оксид, който действа като електролит в твърдо състояние. Платинено покритие оформя електроди - външен (2) и вътрешен (3). От контактите (5 и 4) напрежението се отстранява, което се подава през проводниците към компютъра.



Външният електрод се продухва с нагрети отработени газове, преминаващи през изпускателната тръба, а вътрешният електрод е в контакт с атмосферния въздух. Разликата в количеството кислород на външния и вътрешния електрод предизвиква поява на напрежение на сигналните контакти на сондата и съответната реакция на ECU.

При липса на кислород на външния електрод на сензора управляващият блок получава на входа си напрежение от около 0,9 V. В резултат на това компютърът намалява подаването на гориво към инжекторите, обеднявайки сместа и кислородът се появява на външен електрод на ламбда сондата. Това води до намаляване на изходното напрежение, генерирано от сензора за кислород. 

Ако количеството кислород, преминаващо през външния електрод, се повиши до определена стойност, тогава напрежението на изхода на сензора пада до приблизително 0,1 V. ECU възприема това като бедна смес и го коригира чрез увеличаване на впръскването на гориво. 

По този начин съставът на сместа се контролира динамично, а стойността на коефициента λ постоянно се колебае около 1. Ако свържете осцилоскопа към контактите на правилно работеща ламбда сонда, ще видим сигнал, близък до чиста синусоида . 

По-точна корекция с по-малко колебания в ламбда е възможна, ако се монтира допълнителен кислороден сензор на изхода на катализатора. В същото време се следи работата на катализатора.

1. всмукателен колектор;
2. ICE;
3. ECU;
4. инжектори за гориво;
5. основен сензор за кислород;
6. допълнителен сензор за кислород;
7. каталитичен конвертор.

Електролитът в твърдо състояние придобива проводимост само при нагряване до около 300...400 °C. Това означава, че ламбда сондата е неактивна известно време след стартирането на двигателя с вътрешно горене, докато изгорелите газове не го загреят достатъчно. В този случай сместа се регулира на базата на сигнали от други сензори и фабрични данни в паметта на компютъра. За да се ускори включването на сензора за кислород в работа, той често се захранва с електрическо отопление чрез вграждане на нагревателен елемент вътре в керамиката.

всеки сензор рано или късно започва да работи и изисква ремонт или подмяна. Ламбда сондата не е изключение. В украински реални условия той работи правилно за средно 60 ... 100 хиляди километра. Редица причини могат да съкратят живота му.

1. Лошо качество на горивото и съмнителни добавки. Примесите могат да замърсят чувствителните елементи на сензора. 
2. Замърсяване с навлизане на масло в отработените газове поради проблеми в буталната група.
3. Ламбда сондата е проектирана да работи при високи температури, но само до определена граница (около 900 ... 1000 ° C). Прегряването поради неправилна работа на двигателя с вътрешно горене или запалителната система може да повреди сензора за кислород.
4. Електрически проблеми - окисляване на контакти, отворени или окъсени проводници и т.н.
5. механични дефекти.

Освен в случай на дефекти при удар, сензорът за остатъчен кислород обикновено умира бавно и признаците на повреда се появяват постепенно, като стават по-изразени само с течение на времето. Симптомите на дефектна ламбда сонда са както следва:

• Повишен разход на гориво.
• Намалена мощност на двигателя.
• Влошаване на динамиката.
• Изтръпвания по време на движение на автомобила.
• Плаваща скорост на празен ход.
• Повишена токсичност на отработените газове. Определя се главно с помощта на подходяща диагностика, по-рядко се проявява с остра миризма или черен дим.
• Прегряване на катализатора.

Трябва да се има предвид, че тези симптоми не винаги са свързани с неизправност на сензора за кислород, поради което е необходима допълнителна диагностика, за да се определи точната причина за проблема. 

можете да диагностицирате целостта на окабеляването чрез набиране с мултицет. Трябва също така да се уверите, че няма късо съединение на проводниците към корпуса и един към друг. 

диагностицирайте съпротивлението на нагревателния елемент, то трябва да бъде приблизително 5 ... 15 ома. 

Захранващото напрежение на нагревателя трябва да е близко до напрежението на бордовото захранване. 

Напълно възможно е да се решат проблеми, свързани с проводници или липса на контакт в конектора, но като цяло сензорът за кислород не може да бъде ремонтиран.

Почистването на сензора от замърсяване е много проблематично и в много случаи е просто невъзможно. Особено когато става въпрос за лъскаво сребристо покритие, причинено от наличието на олово в бензина. Използването на абразивни материали и почистващи препарати ще унищожи устройството напълно и безвъзвратно. Много химически активни вещества също могат да го увредят.

Намерените в мрежата препоръки за почистване на ламбда сондата с фосфорна киселина дават желания ефект в един случай от сто. Който желае може да опита.

Деактивирането на дефектна ламбда сонда ще превключи системата за впръскване на гориво към средния фабричен режим, регистриран в паметта на ECU. Може да се окаже, че е далеч от оптималното, така че повреденият трябва да бъде заменен с нов възможно най-скоро.

Развиването на сензора изисква внимание, за да не се повредят резбите в изпускателната тръба. Преди да инсталирате ново устройство, резбите трябва да бъдат почистени и смажени с термична грес или графитна грес (уверете се, че не попада върху чувствителния елемент на сензора). Завийте ламбда сондата с динамометричен ключ до правилния въртящ момент.

Не използвайте силикон или други уплътнители, когато монтирате сензора за кислород. 

Спазването на определени условия ще позволи на ламбда сондата да остане в добро състояние по-дълго.

• Зареждайте с качествено гориво.
• Избягвайте съмнителни добавки за гориво.
• Контролирайте температурата на изпускателната система, не позволявайте нейното прегряване
• Избягвайте многократно стартиране на двигателя с вътрешно горене за кратък период от време.
• Не използвайте абразиви или химикали за почистване на накрайниците на кислородния сензор.