Co to jest sonda lambda. Jak sonda lambda reguluje pracę silnika spalinowego?
Dzisiejsze samochody są dosłownie wypchane różnego rodzaju czujnikami, które kontrolują ciśnienie w oponach i hamulcach, temperaturę płynu przeciw zamarzaniu i oleju w układzie smarowania, poziom paliwa, prędkość kół, kąt skrętu i wiele innych. Szereg czujników służy do regulacji trybów pracy silnika spalinowego. Wśród nich jest urządzenie o tajemniczej nazwie sonda lambda, o którym będzie mowa w tym artykule.
Grecka litera lambda (λ) oznacza współczynnik charakteryzujący odchylenie składu mieszanki paliwowo-powietrznej dostarczanej do cylindrów silnika spalinowego od optymalnego. Należy zauważyć, że w rosyjskojęzycznej literaturze technicznej dla tego współczynnika często używana jest inna grecka litera - alfa (α).
Maksymalną wydajność silnika spalinowego osiąga się przy określonym stosunku objętości powietrza i paliwa wchodzących do cylindrów. W takiej mieszance powietrza dokładnie tyle, ile potrzeba do całkowitego spalenia paliwa. Nie więcej nie mniej. Ten stosunek powietrza i paliwa nazywa się stechiometrycznym.
Dla jednostek napędowych zasilanych benzyną stosunek stechiometryczny wynosi 14,7, dla jednostek wysokoprężnych - 14,6, dla gazu skroplonego (mieszanka propan-butan) - 15,5, dla gazu sprężonego (metan) - 17,2.
Dla mieszaniny stechiometrycznej λ = 1. Jeśli λ jest większe niż 1, oznacza to, że powietrza jest więcej niż jest to wymagane, a wtedy mówi się o ubogiej mieszaninie. Jeśli λ jest mniejsze niż 1, mówi się, że mieszanina jest wzbogacona.
Uboga mieszanka zmniejszy moc silnika spalinowego i pogorszy zużycie paliwa. A przy pewnej proporcji silnik spalinowy po prostu zgaśnie.
W przypadku pracy na wzbogaconej mieszance moc wzrośnie. Cena takiej mocy to spora strata paliwa. Dalszy wzrost udziału paliwa w mieszance spowoduje problemy z zapłonem i niestabilną pracę urządzenia. Brak tlenu uniemożliwi całkowite spalenie paliwa, co dramatycznie zwiększy stężenie szkodliwych substancji w spalinach. Benzyna częściowo wypali się w układzie wydechowym, powodując uszkodzenie tłumika i katalizatora. Będzie to wskazywane przez trzaski i ciemny dym z rury wydechowej. Jeśli pojawią się te objawy, należy najpierw zdiagnozować filtr powietrza. Być może jest po prostu zatkany i nie przepuszcza powietrza do silnika spalinowego.
Sterownik silnika na bieżąco monitoruje skład mieszanki w cylindrach i reguluje ilość wtryskiwanego paliwa, dynamicznie utrzymując wartość współczynnika λ możliwie bliską 1. Prawdą jest, że najczęściej stosuje się mieszankę lekko ubogą, w razie potrzeby, w którym λ = 1,03 ... Jest to najbardziej ekonomiczny tryb, dodatkowo minimalizuje szkodliwe emisje, ponieważ obecność niewielkiej ilości tlenu umożliwia spalanie tlenku węgla i węglowodorów w katalizatorze.
Sonda lambda to właśnie urządzenie, które monitoruje skład mieszanki paliwowo-powietrznej, dając odpowiedni sygnał do ECU silnika.
Jest zwykle instalowany na wlocie katalizatora i reaguje na obecność tlenu w spalinach. Dlatego sonda lambda jest również nazywana czujnikiem tlenu szczątkowego lub po prostu czujnikiem tlenu.
Czujnik oparty jest na elemencie ceramicznym (1) wykonanym z dwutlenku cyrkonu z dodatkiem tlenku itru, który pełni rolę elektrolitu w stanie stałym. Powłoka platynowa tworzy elektrody - zewnętrzne (2) i wewnętrzne (3). Ze styków (5 i 4) usuwane jest napięcie, które jest dostarczane przewodami do komputera.
Elektroda zewnętrzna jest przedmuchiwana podgrzanymi spalinami przechodzącymi przez rurę wydechową, a elektroda wewnętrzna ma kontakt z powietrzem atmosferycznym. Różnica w ilości tlenu na elektrodzie zewnętrznej i wewnętrznej powoduje pojawienie się napięcia na stykach sygnałowych sondy i odpowiednią reakcję ECU.
W przypadku braku tlenu na zewnętrznej elektrodzie czujnika, centralka otrzymuje na wejście napięcie około 0,9 V. W efekcie komputer zmniejsza dopływ paliwa do wtryskiwaczy, uboga mieszankę, a tlen pojawia się na elektroda zewnętrzna sondy lambda. Powoduje to spadek napięcia wyjściowego generowanego przez czujnik tlenu.
Jeśli ilość tlenu przechodzącego przez elektrodę zewnętrzną wzrośnie do określonej wartości, wówczas napięcie na wyjściu czujnika spadnie do około 0,1 V. ECU odbiera to jako ubogą mieszankę i koryguje to poprzez zwiększenie wtrysku paliwa.
W ten sposób skład mieszanki jest dynamicznie kontrolowany, a wartość współczynnika λ stale oscyluje wokół 1. Jeśli podłączysz oscyloskop do styków prawidłowo pracującej sondy lambda, zobaczymy sygnał zbliżony do czystej sinusoidy .
Bardziej dokładna korekcja z mniejszymi wahaniami lambda jest możliwa, jeśli na wylocie katalizatora zamontowany jest dodatkowy czujnik tlenu. Jednocześnie monitorowane jest działanie katalizatora.
- kolektor dolotowy;
- LÓD;
- ECU;
- wtryskiwacze paliwa;
- główny czujnik tlenu;
- dodatkowy czujnik tlenu;
- katalizator.
Elektrolit w stanie stałym uzyskuje przewodnictwo dopiero po podgrzaniu do około 300...400 °C. Oznacza to, że sonda lambda jest nieaktywna przez pewien czas po uruchomieniu silnika spalinowego, dopóki spaliny nie nagrzeją się dostatecznie. W takim przypadku mieszanka regulowana jest na podstawie sygnałów z innych czujników oraz danych fabrycznych w pamięci komputera. Aby przyspieszyć włączenie czujnika tlenu do działania, często zasila się go ogrzewaniem elektrycznym poprzez umieszczenie elementu grzejnego wewnątrz ceramiki.
każdy czujnik prędzej czy później zaczyna działać i wymaga naprawy lub wymiany. Sonda lambda nie jest wyjątkiem. W ukraińskich realnych warunkach działa poprawnie przez średnio 60…100 tysięcy kilometrów. Wiele powodów może skrócić jego żywotność.
- Paliwo złej jakości i wątpliwe dodatki. Zanieczyszczenia mogą zanieczyścić wrażliwe elementy czujnika.
- Zanieczyszczenie olejem przedostającym się do spalin z powodu problemów w grupie tłoków.
- Sonda lambda przeznaczona jest do pracy w wysokich temperaturach, ale tylko do pewnego limitu (około 900...1000 ° C). Przegrzanie spowodowane nieprawidłową pracą silnika spalinowego lub układu zapłonowego może spowodować uszkodzenie sondy lambda.
- Problemy elektryczne - utlenienie styków, otwarte lub zwarte przewody i tak dalej.
- Wady mechaniczne.
Poza przypadkami defektów uderzeniowych, czujnik tlenu resztkowego zwykle umiera powoli, a oznaki awarii pojawiają się stopniowo, stając się bardziej wyraźne dopiero z czasem. Objawy wadliwej sondy lambda są następujące:
- Zwiększone zużycie paliwa.
- Zmniejszona moc silnika.
- Pogorszenie dynamiki.
- Szarpnięcia podczas ruchu samochodu.
- Pływający na biegu jałowym.
- Wzrost toksyczności spalin. Określa się go głównie za pomocą odpowiedniej diagnostyki, rzadziej objawiającej się ostrym zapachem lub czarnym dymem.
- Przegrzanie katalizatora.
Należy pamiętać, że objawy te nie zawsze są związane z nieprawidłowym działaniem czujnika tlenu, dlatego wymagana jest dodatkowa diagnostyka w celu ustalenia dokładnej przyczyny problemu.
możesz zdiagnozować integralność okablowania, wybierając numer za pomocą multimetru. Należy również upewnić się, że nie ma zwarcia przewodów do obudowy i do siebie.
zdiagnozować rezystancję elementu grzejnego, powinna wynosić około 5 ... 15 omów.
Napięcie zasilania grzałki musi być zbliżone do napięcia zasilania pokładowego.
Jest całkiem możliwe rozwiązanie problemów związanych z przewodami lub brakiem kontaktu w złączu, ale generalnie czujnika tlenu nie można naprawić.
Oczyszczenie czujnika z zanieczyszczeń jest bardzo problematyczne, a w wielu przypadkach wręcz niemożliwe. Zwłaszcza jeśli chodzi o błyszczącą srebrną powłokę spowodowaną obecnością ołowiu w benzynie. Użycie materiałów ściernych i środków czyszczących całkowicie i nieodwołalnie wykończy urządzenie. Wiele substancji aktywnych chemicznie może go również uszkodzić.
Znalezione w sieci zalecenia dotyczące czyszczenia sondy lambda kwasem fosforowym dają pożądany efekt w jednym przypadku na sto. Ci, którzy chcą, mogą spróbować.
Wyłączenie uszkodzonej sondy lambda spowoduje przełączenie układu wtrysku paliwa do średniego trybu fabrycznego zarejestrowanego w pamięci ECU. Może się okazać daleki od optymalnego, dlatego uszkodzony należy jak najszybciej wymienić na nowy.
Odkręcenie czujnika wymaga ostrożności, aby nie uszkodzić gwintów w rurze wydechowej. Przed zamontowaniem nowego urządzenia, gwinty należy oczyścić i nasmarować pastą termoprzewodzącą lub smarem grafitowym (należy uważać, aby nie dostał się na czuły element czujnika). Wkręć sondę lambda za pomocą klucza dynamometrycznego z odpowiednim momentem obrotowym.
Podczas montażu czujnika tlenu nie używać silikonu ani innych uszczelniaczy.
Spełnienie określonych warunków pozwoli na dłuższe utrzymanie sondy lambda w dobrym stanie.
- Zatankuj paliwem wysokiej jakości.
- Unikaj wątpliwych dodatków do paliwa.
- Kontroluj temperaturę układu wydechowego, nie dopuszczaj do jego przegrzania
- Unikaj wielokrotnego uruchamiania silnika spalinowego w krótkim czasie.
- Nie używaj materiałów ściernych ani chemikaliów do czyszczenia końcówek sondy lambda.
