سنسور اکسیژن - دستگاهی است که برای ثبت میزان اکسیژن باقی مانده در گازهای خروجی موتور خودرو طراحی شده است. این در سیستم اگزوز در نزدیکی کاتالیزور قرار دارد. بر اساس داده های دریافت شده توسط ژنراتور اکسیژن ، واحد کنترل الکترونیکی موتور (ECU) محاسبه نسبت بهینه مخلوط هوا و سوخت را تصحیح می کند. نسبت هوای اضافی در ترکیب آن در صنعت خودرو با حرف یونانی نشان داده شده است لامبدا (λ)، به همین دلیل سنسور نام دوم - کاوشگر لامبدا را دریافت کرد.
قبل از جداسازی طراحی سنسور اکسیژن و اصل عملکرد آن ، لازم است پارامتر مهمی مانند نسبت هوای اضافی مخلوط سوخت و هوا تعیین شود: این چیست ، چه چیزی تأثیر می گذارد و چرا با اندازه گیری می شود سنسور
در نظریه عملیات ICE ، مفهومی به عنوان نسبت استوکیومتری- این نسبت ایده آل هوا و سوخت است که در آن احتراق کامل سوخت در محفظه احتراق سیلندر موتور رخ می دهد. این یک پارامتر بسیار مهم است که بر اساس آن تحویل سوخت و حالتهای عملکرد موتور محاسبه می شود. معادل 14.7 کیلوگرم هوا با 1 کیلوگرم سوخت (14.7: 1) است. به طور طبیعی ، چنین مقدار مخلوط هوا و سوخت در یک مقطع زمانی وارد سیلندر نمی شود ، این تنها بخشی است که برای شرایط واقعی دوباره محاسبه می شود.
وابستگی قدرت (P) و مصرف سوخت (Q) به نسبت هوای اضافی
نسبت هوای اضافی (λ ) آیا نسبت مقدار واقعی هوای ورودی به موتور به میزان مورد نیاز (استوکیومتری) برای احتراق کامل سوخت. به عبارت ساده ، این عبارت است از "میزان بیشتر (کمتر) هوا از سیلندر از آنچه که باید وارد شود".
بسته به مقدار λ ، سه نوع مخلوط هوا و سوخت وجود دارد:
- λ = 1 - مخلوط استوکیومتری
- λ < 1 — «богатая» смесь (избыток — топливо; недостаток — воздух)
- λ> 1 - مخلوط "بدون چربی" (اضافه هوا - کمبود سوخت)
موتورهای مدرن بسته به وظایف فعلی (مصرف سوخت ، شتاب زیاد ، کاهش غلظت مواد مضر در گازهای خروجی) می توانند بر روی هر سه نوع مخلوط کار کنند. از نظر مقادیر بهینه قدرت موتور ، ضریب لامبداباید دارای مقدار حدود 0.9 (مخلوط "غنی") باشد ، حداقل مصرف سوخت مربوط به مخلوط استوکیومتری است (λ = 1). بهترین نتایج برای تمیز کردن گازهای خروجی نیز در λ = 1 مشاهده می شود ، زیرا عملکرد کارآمد مبدل کاتالیزوری با ترکیب استوکیومتری مخلوط هوا و سوخت اتفاق می افتد.
هدف سنسورهای اکسیژن
محل قرارگیری سنسورهای اکسیژن در سیستم اگزوز دو سنسور اکسیژن به طور استاندارد در خودروهای مدرن (برای موتور خطی) استفاده می شود. یکی در مقابل کاتالیزور (کاوشگر لامبدا فوقانی) و دومی بعد از آن (کاوشگر لامبدا پایین). در طراحی سنسورهای بالا و پایین هیچ تفاوتی وجود ندارد ، ممکن است یکسان باشند ، اما عملکردهای متفاوتی را انجام می دهند.
سنسور اکسیژن بالا یا جلو اکسیژن باقی مانده در گاز خروجی را تشخیص می دهد. بر اساس سیگنال این سنسور ، واحد کنترل موتور "می فهمد" موتور با چه نوع مخلوط هوا و سوخت کار می کند (استوکیومتری ، غنی یا بدون چربی). بسته به قرائت اکسیژن ساز و حالت کار مورد نیاز ، ECU میزان سوخت عرضه شده به سیلندرها را تنظیم می کند. به طور معمول ، تحویل سوخت به سمت مخلوط استوکیومتری تنظیم می شود. لازم به ذکر است که وقتی موتور گرم می شود ، سیگنالهای سنسور توسط ECU موتور نادیده گرفته می شود تا به دمای کار برسد. کاوشگر لامبدا پایین یا عقب برای تنظیم بیشتر ترکیب مخلوط و نظارت بر عملکرد مبدل کاتالیزوری استفاده می شود.
طراحی و اصل عملکرد سنسور اکسیژن
چندین نوع پروب لامبدا در خودروهای مدرن استفاده می شود. بیایید طراحی و اصل عملکرد محبوب ترین آنها را در نظر بگیریم - سنسور اکسیژن بر اساس دی اکسید زیرکونیوم (ZrO2). سنسور شامل عناصر اصلی زیر است:
دستگاه نوک کاوشگر لامبدا الکترودهای خارجی و داخلی با روکش پلاتین پوشانده شده اند. اصل عملکرد چنین کاوشگر لامبدا بر اساس بروز اختلاف بالقوه بین لایه های پلاتین (الکترودها) است که به اکسیژن حساس هستند. زمانی اتفاق می افتد که الکترولیت گرم می شود ، هنگامی که یون های اکسیژن از هوای جو و گازهای خروجی در آن حرکت می کنند. ولتاژ الکترودهای سنسور بستگی به غلظت اکسیژن در گازهای خروجی دارد. هرچه بیشتر باشد ، ولتاژ پایین تر است. محدوده ولتاژ سیگنال سنسور اکسیژن 100 تا 900 میلی ولت است. سیگنال دارای شکل سینوسی است که در آن سه ناحیه متمایز می شوند: از 100 تا 450 میلی ولت - مخلوط بدون چربی ، از 450 تا 900 میلی ولت مخلوط غنی ، 450 میلی ولت مربوط به ترکیب استوکیومتری مخلوط هوا و سوخت است.
انواع پروب لامبدا
علاوه بر زیرکونیا ، سنسورهای تیتانیوم و اکسیژن پهن باند نیز استفاده می شود.
- تیتانیوم این نوع اکسیژن ساز دارای عنصر حساس به دی اکسید تیتانیوم است. دمای عملکرد چنین سنسوری از 700 درجه سانتیگراد شروع می شود. کاوشگرهای تیتانیوم لامبدا به هوای جوی احتیاج ندارند ، زیرا اصل عملکرد آنها بر اساس تغییر ولتاژ خروجی بسته به غلظت اکسیژن در خروجی است.
- کاوشگر پهن باند لامبدا یک مدل بهبود یافته است. این شامل یک سنسور طوفان و یک عنصر پمپاژ است. اولین اندازه گیری غلظت اکسیژن در گازهای خروجی ، ثبت ولتاژ ناشی از اختلاف پتانسیل است. در مرحله بعد ، اندازه گیری با مقدار مرجع (450 میلی ولت) مقایسه می شود و در صورت انحراف ، جریانی اعمال می شود که باعث تزریق یون های اکسیژن از خروجی می شود. این اتفاق می افتد تا زمانی که ولتاژ برابر ولتاژ داده شده شود.
منبع اکسیژن ساز و اختلالات آن
کاوشگر لامبدا یکی از سریع ترین سنسورهای فرسوده است. این به این دلیل است که دائما در تماس با گازهای خروجی است و منابع آن به طور مستقیم به کیفیت سوخت و عملکرد موتور بستگی دارد. به عنوان مثال ، یک مخزن اکسیژن زیرکونیوم دارای منبعی در حدود 70-130 هزار کیلومتر است.
از آنجا که عملکرد هر دو سنسور اکسیژن (بالا و پایین) توسط سیستم تشخیص داخلی OBD-II کنترل می شود ، در صورت خرابی هر یک از آنها ، خطای مربوطه ثبت می شود و چراغ هشدار "بررسی موتور" در صفحه ابزار روشن خواهد شد در این حالت ، می توانید با استفاده از یک اسکنر تشخیصی خاص ، نقص را تشخیص دهید.
سیگنال سنسور اکسیژن خوب هنگامی که سنسور اکسیژن به درستی کار می کند ، مشخصه سیگنال یک سینوسی معمولی است که فرکانس سوئیچ حداقل 8 بار در عرض 10 ثانیه را نشان می دهد. اگر سنسور از کار افتاده باشد ، شکل سیگنال با مرجع متفاوت است ، یا پاسخ آن به تغییر ترکیب مخلوط به طور قابل توجهی کند می شود.
نقص های اصلی سنسور اکسیژن:
- سایش در حین کار (پیری سنسور)
- مدار باز عنصر گرمایش
- آلودگی
همه این انواع مشکلات را می توان با استفاده از سوخت کم کیفیت ، گرم شدن بیش از حد ، افزودن مواد افزودنی مختلف ، ورود روغن ها و مواد تمیز کننده به منطقه عملکرد سنسور ایجاد کرد.
علائم خرابی اکسیژن ساز:
- نشانگر هشدار خرابی داشبورد
- از دست دادن قدرت
- پاسخ ضعیف به پدال گاز
- دور موتور خشن
خرابی سنسور می تواند منجر به ایجاد مشکل در رانندگی و افزایش ساییدگی در بقیه موتور شود. و از آنجا که اوقابل تعمیر نیست ، باید بلافاصله با یک جدید جایگزین شود.
2013/01/28 در 11:01
اکسیژن گاهی اوقات به عنوان سنسور غلظت اکسیژن نامیده می شود. پروب لامبدا مسئول یک نسبت ثابت سوخت و هوا در مخلوط سوخت در حین کار در تمام حالتهای موتور احتراق داخلی است که باعث صرفه جویی و کارایی می شود. خود فرآیند کنترل را تنظیم لامبدا می نامند.
ساخت و مکان
یک ماده سرامیکی متخلخل بر اساس دی اکسید زیرکونیوم عنصر کارکرد آن است.
کاوشگر لامبدا در سیستم اگزوز ، پشت منیفولد اگزوز قرار دارد.
می توان از دو پروب لامبدا استفاده کرد ، که قبل و بعد از کاتالیزور قرار دارند ، که باعث افزایش کارایی نظارت بر ترکیب صحیح گازهای خروجی می شود.
اصل کارکرد
کاوشگر لامبدا بر اساس ویژگی های اکسید زیرکونیوم است و در دمای حداقل 350 درجه سانتی گراد شروع به کار می کند. برای سرعت بخشیدن به گرم شدن سنسور ، از بخاری برقی داخلی استفاده می شود.
1. گازهای خروجی از سیستم اگزوز عبور می کنند و در اطراف سطح کار سنسور اکسیژن نصب شده در مقابل کاتالیزور جریان می یابد.
2. سنسور سطح اکسیژن در گازهای خروجی را تجزیه و تحلیل کرده و آن را با سطح جو مقایسه می کند.
3. در طول این تجزیه و تحلیل ، تفاوت بالقوه ایجاد می شود.
4. سیگنال الکتریکی از سنسور به واحد کنترل سیستم مدیریت موتور منتقل می شود.
5. مقررات مربوط به کار دستگاههای اجرایی وجود دارد که تحت کنترل واحد کنترل سیستم مدیریت موتور هستند.
هنگامی که در مخلوط سوخت کمبود هوا وجود دارد ، محصولات احتراق به طور کامل اکسیده نمی شوند و با اضافه شدن هوا ، اکسید نیتروژن به طور کامل تجزیه نمی شود.
انواع
دو نوع حسگر از نظر ساختاری متفاوت است:
- پهنای باند؛
- دو نکته
سنسور پهن باند به عنوان سنسور ورودی کاتالیزور استفاده می شود. نسبت هوای اضافی در مخلوط سوخت در این نوع سنسور با استفاده از جریان تزریق تعیین می شود.
یک سنسور دو نقطه ای می تواند قبل و بعد از کاتالیزور نصب شود. اصل عملکرد آن بر اساس اندازه گیری میزان اکسیژن در گازهای خروجی و جو است.
ویتالی فدوروویچ راننده
نظرات (0)
احتمالاً می دانید که اتومبیل شما دارای سنسور اکسیژن (یا حتی دو!) است ... اما چرا به آن نیاز است و چگونه کار می کند؟ استفان ورهوف ، مدیر محصول DENSO (سنسورهای اکسیژن) به سوالات متداول پاسخ می دهد.
س: وظیفه سنسور اکسیژن در خودرو چیست؟
O:سنسورهای اکسیژن (همچنین پروب های لامبدا نیز نامیده می شوند) به نظارت بر مصرف سوخت خودرو کمک می کنند ، که به کاهش انتشار گازهای مضر کمک می کند. سنسور به طور مداوم میزان اکسیژن نسوز در گازهای خروجی را اندازه گیری می کند و این داده ها را به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) منتقل می کند. بر اساس این داده ها ، ECU نسبت سوخت و هوا در مخلوط هوا و سوخت ورودی به موتور را تنظیم می کند ، که به مبدل کاتالیزوری (کاتالیزور) کمک می کند تا کارآمدتر کار کند و میزان ذرات مضر در گازهای خروجی را کاهش دهد.
س: سنسور اکسیژن در کجا قرار دارد؟
O:هر خودروی جدید و بیشتر خودروهایی که بعد از 1980 ساخته می شوند مجهز به سنسور اکسیژن هستند. معمولاً سنسور در لوله اگزوز در بالادست مبدل کاتالیزوری نصب می شود. محل دقیق سنسور اکسیژن بستگی به نوع موتور (V شکل یا خطی) و همچنین بستگی به مدل و مدل خودرو دارد. برای تعیین محل قرارگیری سنسور اکسیژن در اتومبیل خود ، به دفترچه راهنمای مالک خود مراجعه کنید.
س: چرا باید نسبت هوا و سوخت به طور مداوم تنظیم شود؟
O:نسبت هوا به سوخت بسیار مهم است زیرا بر بازده مبدل کاتالیزوری تأثیر می گذارد ، که باعث کاهش مونوکسید کربن (CO) ، هیدروکربن های نسوخته (CH) و اکسید نیتروژن (NOx) در گازهای خروجی می شود. برای عملکرد کارآمد آن ، داشتن مقدار مشخصی اکسیژن در گازهای خروجی ضروری است. سنسور اکسیژن به ECU کمک می کند تا نسبت دقیق هوا به سوخت مخلوطی که وارد موتور می شود را با انتقال یک سیگنال ولتاژ سریع به ECU تغییر دهد ، که با توجه به میزان اکسیژن موجود در مخلوط تغییر می کند: خیلی زیاد (مخلوط بدون چربی) یا خیلی کم (مخلوط غنی). ECU به سیگنال پاسخ می دهد و ترکیب مخلوط هوا و سوخت ورودی به موتور را تغییر می دهد. هنگامی که مخلوط بیش از حد غنی باشد ، تزریق سوخت کاهش می یابد. هنگامی که مخلوط بیش از حد چرب باشد ، افزایش می یابد. نسبت مطلوب هوا به سوخت ، احتراق کامل سوخت را تضمین می کند و تقریباً از تمام اکسیژن هوا استفاده می کند. اکسیژن باقیمانده با گازهای سمی وارد واکنش شیمیایی می شود ، در نتیجه گازهای بی ضرر از خنثی کننده منتشر می شود.
س: چرا برخی خودروها دارای دو سنسور اکسیژن هستند؟
O:علاوه بر سنسور اکسیژن که در جلوی کاتالیزور قرار دارد ، بسیاری از خودروهای مدرن مجهز به سنسور دوم بعد از آن هستند. سنسور اول سنسور اصلی است و به واحد کنترل الکترونیکی کمک می کند تا ترکیب مخلوط هوا و سوخت را تنظیم کند. سنسور دوم ، پایین دست کاتالیزور ، با اندازه گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی در خروجی ، کارایی کاتالیزور را کنترل می کند. اگر تمام اکسیژن توسط واکنش شیمیایی بین اکسیژن و آلاینده ها جذب شود ، سنسور یک سیگنال ولتاژ بالا تولید می کند. این بدان معنی است که کاتالیزور به درستی کار می کند. با فرسوده شدن مبدل کاتالیزوری ، مقدار مشخصی از گازهای مضر و اکسیژن در واکنش متوقف می شود و بدون تغییر باقی می ماند ، که در سیگنال ولتاژ منعکس می شود. وقتی سیگنالها یکسان شوند ، این نشان دهنده خرابی کاتالیزور است.
س: چه نوع سنسورهایی وجود دارد؟
O:سه نوع اصلی سنسور لامبدا وجود دارد: سنسورهای زیرکونیا ، سنسورهای نسبت هوا به سوخت و سنسورهای تیتانیوم. همه آنها عملکرد یکسانی را انجام می دهند ، اما از روش های متفاوتی برای تعیین نسبت هوا به سوخت و سیگنال های خروجی مختلف برای انتقال نتایج اندازه گیری استفاده می کنند.
گسترده ترین فناوری بر اساس استفاده از است سنسورهای اکسید زیرکونیوم(هر دو نوع استوانه ای و مسطح). این سنسورها فقط می توانند مقدار نسبی ضریب را تشخیص دهند: نسبت سوخت و هوا از ضریب لامبدا 1.00 بیشتر یا پایین (نسبت استوکیومتری ایده آل). در پاسخ ، ECU موتور به تدریج میزان سوخت تزریق شده را تغییر می دهد تا زمانی که سنسور نشان دهد که نسبت به عکس تغییر کرده است. از این لحظه ، ECU دوباره شروع به تنظیم جریان سوخت در جهت دیگر می کند. این روش اجازه می دهد تا یک "شناور" آهسته و مداوم در اطراف ضریب لامبدا 1.00 داشته باشید ، در حالی که به شما اجازه نمی دهد ضریب دقیق 1.00 را حفظ کنید. در نتیجه ، تحت شرایط متفاوتی ، مانند شتاب یا شتاب ناگهانی ، سیستم های دارای سنسور اکسید زیرکونیوم سوخت کافی یا اضافی را ارائه نمی دهند و در نتیجه بازده مبدل کاتالیزوری کاهش می یابد.
سنسور نسبت هوا و سوختنسبت دقیق سوخت و هوا در مخلوط را نشان می دهد. این بدان معناست که ECU موتور دقیقاً می داند که این نسبت چقدر با ضریب لامبدا 1.00 تفاوت دارد و بر این اساس ، چقدر تنظیم تنظیم تحویل سوخت ضروری است ، که به ECU اجازه می دهد مقدار سوخت تزریق شده را تغییر داده و ضریب لامبدا را بدست آورد. تقریبا 1.00
سنسورهای نسبت هوا به سوخت (استوانه ای و مسطح) برای اولین بار توسط DENSO توسعه داده شد تا اطمینان حاصل شود که وسایل نقلیه از استانداردهای شدید آلایندگی برخوردار هستند. این سنسورها حساس تر و کارآمدتر از سنسورهای زیرکونیا هستند. حسگرهای نسبت هوا به سوخت یک سیگنال الکترونیکی خطی در مورد نسبت دقیق هوا به سوخت در مخلوط منتقل می کنند. بر اساس ارزش سیگنال دریافتی ، ECU انحراف نسبت هوا و سوخت از استوکیومتری (یعنی لامبدا 1) را تجزیه و تحلیل کرده و تزریق سوخت را تصحیح می کند. این به ECU این امکان را می دهد تا میزان سوخت تزریق شده را به طور دقیق تنظیم کند و فوراً به نسبت استوکیومتری هوا و سوخت در مخلوط برسد و آن را حفظ کند. سیستم هایی که از حسگرهای نسبت هوا به سوخت استفاده می کنند ، امکان تأمین سوخت کافی یا اضافی را به حداقل می رسانند ، که منجر به کاهش میزان انتشارات مضر در جو ، کاهش مصرف سوخت و جابجایی بهتر خودروها می شود.
دستگاه های اندازه گیری تیتانیوماز جهات مختلف با سنسورهای اکسید زیرکونیوم مشابه هستند ، اما سنسورهای تیتانیوم برای عملکرد نیازی به هوای محیط ندارند. بنابراین ، سنسورهای تیتانیوم راه حل بهینه برای خودروهایی است که نیاز به عبور از یک فورد عمیق دارند ، مانند SUV های چهار چرخ محرک ، زیرا سنسورهای تیتانیوم در صورت غوطه ور شدن در آب قادر به کار هستند. تفاوت دیگر بین سنسورهای تیتانیوم و سایرین سیگنال منتقل شده توسط آنها است که به مقاومت الکتریکی عنصر تیتانیوم بستگی دارد و نه به ولتاژ یا جریان. با توجه به این ویژگی ها ، سنسورهای تیتانیوم را فقط می توان با سنسورهای مشابه جایگزین کرد و از انواع دیگر پروب های لامبدا نمی توان استفاده کرد.
س: تفاوت بین سنسورهای ویژه و جهانی چیست؟
O:این سنسورها روش های متفاوتی برای نصب دارند. سنسورهای ویژه در حال حاضر یک کانکتور در کیت دارند و آماده نصب هستند. سنسورهای جهانی ممکن است دارای کانکتور نباشند ، بنابراین باید از کانکتور سنسور قدیمی استفاده کنید.
س: اگر سنسور اکسیژن خراب شود چه اتفاقی می افتد؟
O:در صورت خرابی سنسور اکسیژن ، ECU سیگنالی در مورد نسبت سوخت و هوا در مخلوط دریافت نمی کند ، بنابراین مقدار عرضه سوخت را به طور دلخواه تنظیم می کند. این می تواند منجر به استفاده کمتر از سوخت و در نتیجه افزایش مصرف سوخت شود. همچنین می تواند کارایی کاتالیزور را کاهش داده و میزان انتشار گازهای گلخانه ای را افزایش دهد.
س: چند وقت یکبار نیاز به تغییر سنسور اکسیژن دارید؟
O: DENSO توصیه می کند سنسور را مطابق دستورالعمل سازنده تعویض کنید. با این حال ، شما باید هر بار که خودرو سرویس می کند ، کارایی سنسور اکسیژن را بررسی کنید. برای موتورهای با عمر طولانی یا در صورت وجود علائم افزایش مصرف روغن ، فاصله بین تعویض های سنسور باید کوتاه شود.
محدوده سنسور اکسیژن
412 شماره کاتالوگ 5394 برنامه را پوشش می دهد که معادل 68 درصد ناوگان خودروهای اروپایی است.
سنسورهای اکسیژن گرم و غیر گرم (نوع قابل تعویض) ، سنسورهای نسبت هوا و سوخت (نوع خطی) ، سنسورهای مخلوط بدون چربی و سنسورهای تیتانیوم. دو نوع: جهانی و ویژه.
سنسورهای تنظیم کننده (قبل از کاتالیزور نصب شده) و تشخیصی (نصب شده پس از کاتالیزور).
جوشکاری لیزری و بازرسی چند مرحله ای اطمینان حاصل می کند که تمام مشخصات دقیقاً با مشخصات OE برای عملکرد کارآمد و قابلیت اطمینان در مدت زمان طولانی مطابقت دارد.
DENSO مشکل کیفیت سوخت را حل کرد!
آیا می دانید سوخت بی کیفیت یا آلوده می تواند عمر و عملکرد سنسور اکسیژن شما را کوتاه کند؟ سوخت را می توان با افزودنی های روغن موتور ، افزودنی های بنزین ، سیلانت روی قطعات موتور و رسوبات روغن پس از گوگرد زدایی آلوده کرد. هنگامی که بیش از 700 درجه سانتی گراد گرم می شود ، سوخت آلوده بخارهای مضر برای سنسور منتشر می کند. آنها با ایجاد رسوبات یا از بین بردن الکترودهای آن ، که دلیل شایع خرابی سنسور است ، بر عملکرد سنسور تأثیر می گذارد. DENSO راه حلی برای این مشکل ارائه می دهد: عنصر سرامیکی سنسورهای DENSO با یک لایه محافظ منحصر به فرد از اکسید آلومینیوم پوشانده شده است که از سنسور در برابر سوخت بی کیفیت محافظت می کند ، عمر آن را افزایش می دهد و عملکرد آن را در سطح مورد نیاز حفظ می کند.
اطلاعات تکمیلی
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محدوده سنسورهای اکسیژن DENSO ، به بخش سنسورهای اکسیژن ، TecDoc مراجعه کنید ، یا با نماینده DENSO خود تماس بگیرید.
