Лямбда зонд , так же называемый датчик кислорода или просто лямбда – это специальный контроллер, измеряющий наличие и количество остаточного кислорода в автомобильных выхлопных газах. Назначение данного устройства – предоставлять электронной системе управления впрыском топлива данные о качестве и полноте сгорания топлива. Она нужна для создания оптимальных условий работы выхлопа.
Единственное истинное указание на богатство можно получить только с помощью лямбда-зонда, который не зависит ни от какого другого параметра, кроме содержания кислорода, оставшегося в дымовом газе, поэтому значение богатства. Указанное напряжение, поступающее из зонда, изменяется очень мало в зависимости от температуры этих газов, поэтому из Расположение зонда. Текущие датчики часто поставляются с четырьмя проводами. Два белых провода используются для предварительного нагрева зонда, чтобы он дал правильную индикацию, как только двигатель запустился.
Применение катализаторов обусловлено жесткими экологическими нормами, предъявляемыми к автомобильным выхлопам, поскольку данные устройства способствуют снижению содержания там углекислоты. Но для полноценного функционирования нужно, чтобы в цилиндрах сгорало строго определенное количество воздуха с минимальной долей отклонения. Для обеспечения настолько точного регулирования сгорающего состава применяются системы питания с регулируемым электроникой впрыском. Датчик кислорода (лямбда-зонд) в них играет роль контролера в выпускном тракте.
Это особенно полезно для двигателей впрыска, карбюрация которых должна быть правильной с самого начала. хорошая 10 Вт, работающая на 12 вольт. Правильная индикация появилась, когда зонд был достаточно горячим, через одну-две минуты после установки по пути к двигателю, что было достаточным для последующего контроля полета и более экономного запуска. На некоторых датчиках этот серый провод не существует. Это непосредственно к собственной массе зонда, которая сама по себе относится к массе двигателя.
Это напряжение можно считывать непосредственно из обычного вольтметра. Ток сигнала в черном проводе очень слабый. Так что разумно защищать эту проволоку оболочкой массы. Эта оболочка, если она есть, должна быть соединена с массой только на одном из ее концов. Схема подключения рис. 8. Но при использовании получается, что чтение более стабильно, чем числа, которые прокручиваются постоянно. Настройки: для праздника богатство имеет интерес быть немного высоким, но игла вольтметра должна оставаться немного ниже 1 вольта.
Место установки лямбда-зонда
Для максимально эффективного измерения остатков воздуха в сгоревшей смеси датчик кислорода лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе, располагаясь как можно ближе к катализатору. Информация с него считывается топливной системой, которая при необходимости увеличивает или уменьшает интенсивность впрыска топлива в цилиндры.
Для полного газа. Круизное богатство всегда немного ниже: от 4 до 8 вольт идеально. Конечно, руки двух вольтметров должны указывать одно и то же напряжение. Это еще одно преимущество лямбда-зондов, чтобы уравнять богатство двух цилиндров, что является одним из условий хорошей работы.
«Сколько детекторов вам нужно?» и «Где они должны быть расположены?»: это два из наиболее часто задаваемых вопросов о системах обнаружения газа и, вероятно, также являются одними из самых сложных. В отличие от других типов детекторов безопасности, таких как детекторы дыма, нет четкого определения положения и количества детекторов, необходимых для каждого конкретного приложения.
Современные автомобили оборудованы еще одним лямбда-зондом, размещаемым на выходе катализатора, что позволяет еще больше повысить точность приготовления смеси.
Схема лямбда зонда
Принцип действия
По принципу работы кислородные датчики бываю нескольких типов:
На основе оксида циркония .
Аналогичные международные порядковые коды, то есть Национальный электрический кодекс или Канадский электрический кодекс, где это необходимо, некоторые регулирующие органы публикуют спецификации, содержащие требования к обнаружению газа для конкретных приложений.
Эти справочные тексты являются полезными, но часто они либо слишком общие, а, следовательно, носят конкретный характер или слишком сфокусированы на конкретном приложении и поэтому бесполезны для большинства других приложений. Необходимо также следить за достигнутым соглашением относительно позиционирования детекторов.
На основе оксида титана . При изменении состава выхлопа реагирует изменением электрического сопротивления.
Широкополосный . Изменяется напряжение и полярность тока. Реагирует не только на отклонения состава рабочей смеси, но и на его численное значение.
Работа лямбда зонда основывается на применении гальванического элемента, снабженного парой электродов. Один из них обвевается выхлопными газами, а другой – чистым атмосферным воздухом. В работу датчик лямбда зонд включается только после разогрева до 300 и более градусов, когда циркониевый электролит становится проводником, а различие в количествах поступающего кислорода из выхлопной трубы и атмосферы приводит к появлению напряжения на электродах.
Детекторы должны быть установлены там, где газ, скорее всего, будет присутствовать. На промышленном предприятии самая высокая защита необходима для газовых котлов, компрессоров, резервуаров под давлением, цилиндров и трубопроводов. Областями, где наиболее вероятны утечки, являются клапаны, индикаторы, фланцы, тройники, соединения для заполнения или слива и т.д.
Существует множество простых, часто очевидных соображений, которые помогают определить местоположение детекторов. Чтобы обнаружить более легкие, чем воздух, датчики должны быть установлены сверху и предпочтительно с использованием собирающего конуса. Для обнаружения газов, которые тяжелее воздуха, датчики должны быть установлены ниже. естественные или принудительные воздушные потоки Установите детекторы в вентиляционные каналы, при необходимости Учитывайте возможный ущерб, вызванный естественными событиями, такими как дождь или наводнение, при выборе положения детекторов. Для детекторов, установленных в наружных средах, предпочтительно использовать систему защита от атмосферных воздействий При использовании в жарком климате и при прямом солнечном свете используйте солнцезащитный козырек для детектора. Соблюдайте условия процесса, в противном случае утечки газа могут выходить за пределы детекторов в форме струй высокого давления и не обнаруживается. Простота доступа для самостоятельной работы Функциональные и эксплуатационные вмешательства. Извещатели должны быть установлены в выбранной точке вниз. Это гарантирует, что на передней панели датчика не накапливается пыль или вода, что может помешать проникновению газов. Для позиционирования инфракрасных устройств с открытым путем важно обеспечить, чтобы луч инфракрасных лучей не был заблокирован или постоянно затенен. Допускаются временные препятствия, связанные с транспортными средствами, персоналом участка, птицами и т.д. убедитесь, что конструкции, на которых установлены устройства открытой траектории, устойчивы и не подвержены вибрации. Таким образом, существует возможность вентиляции, основанной на непрерывном измерении концентрации углекислого газа в воздухе.
Во время пуска и прогрева двигателя кислородный датчик в управлении топливным впрыском не участвует, а коррекция осуществляется через другие сигнализаторы (датчики температуры системы охлаждения, положения , числа оборотов и прочими).
Помимо нагреваемых циркониевых, существуют холодные контроллеры на основе двуокиси титана. Они не генерируют электричество, а изменяют сопротивление воздушному потоку, что и становится сигналом для систем управления впрыском. Такой лямбда датчик кислорода хорош тем, что начинает работать сразу после пуска двигателя, но он не получил широкого распространения из-за сложности конструкции и дороговизны. Встретить лямбда зонд данного типа можно на некоторых моделях Nissan, BMW и Jaguar.
Состав воздуха в земной атмосфере в процентах примерно следующий: 78% азота, 21% кислорода, 4% водяного пара, 04% углекислого газа, остальные - редкие газы и другие компоненты. Таким образом, двуокись углерода является природным газовым компонентом атмосферы Земли.
Поэтому концентрацию углекислого газа в воздухе можно считать важным показателем качества воздуха в замкнутых пространствах. Хотя углекислый газ является невидимым и не имеет запаха, его повышенный уровень является очевидным, поскольку усталость и снижение способности концентрироваться.
Работа лямбда-зонда
Причины выхода из строя
Датчик кислорода может начать работать неправильно или вовсе сломаться по целому ряду причин, среди которых:
- разрыв в питающей или контрольной электроцепи;
- замыкание;
- засорение, что случается при использовании топлива с присадками. Особенно пагубно влияют свинец, силикон, сера;
- регулярные термические перегрузки, связанные с проблемами зажигания;
- механическое повреждение, что порой случается после поездок по бездорожью.
По мере службы датчика, замедляется его реакция на изменение состава топливной смеси. Возраст датчика наиболее заметен на моторах с непосредственным впрыском. Датчик лямбда зонд прослужит гораздо меньше положенного при плохом состоянии маслосъемных колец, а также в результате попадание в цилиндры антифриза.
Измерение уровня в контейнерах сжиженного газа
Такие системы особенно полезны для пространств с переменным числом людей. Производительность вентиляции постоянно меняется в зависимости от количества людей в вентилируемом помещении. Уровень уровня в резервуарах сжиженного газа может быть легко измерен датчиком, реагирующим на давление гидростатической жидкости. Так как сосуды под давлением обычно используются, датчики перепада давления давления должны использоваться для сравнения давления внизу с давлением в верхней части сосуда.
Когда лямбда датчик кислорода выходит из строя, содержание углекислоты в выхлопе резко повышается от значения в 0,1-0,3% до 3%, а часто и 7%. Если кислородный датчик не работает, снизить это значение без его ремонта или замены очень сложно. Даже в моделях с двумя зонтами при выходе из строя одного из них, для нормализации работы потребуется серьезное изменение настроек электроники.
Контейнеры для хранения жидкого газа чаще всего предназначены для кислорода, азота, двуокиси углерода и аргона. Температура внутри бака значительно ниже нуля, поэтому современные контейнеры изготовлены из коррозионностойких сталей в качестве сосуда высокого давления под давлением, при этом воздух из пространства между стенами истощается подобно термосу. Обычно лотки снабжены отверстиями для сброса давления сверху и снизу контейнера.
Сбор под давлением на дне судна затоплен сжиженным газом. В тот момент, когда импульсный трубопровод выходит из изоляции, газ испаряется, и пар газа поступает в оба сопла ввода датчика. Испаренные пузырьки газа оставляют импульсную линию обратно в резервуар и могут вызывать колебания в измеренном сигнале. Степень, в которой измерение искажается этим явлением, зависит от конструкции контейнера, именно от местоположения и конструкции нижнего горла.
Признаки выхода лямбда-зонда из строя
О том, что датчик кислорода сломался, говорят такие признаки:
Чтобы лямбда зонд внезапно не вышел из строя, его нужно регулярно заменять, примерно через каждые 50-80 тыс. километров не подогреваемые датчики; 100 тыс. – подогреваемые и каждые 160 тыс. км – планарные. Но прежде чем выбрасывать старую лямбду конечно же нужно и узнать его реальное состояние
Корпус датчика сваривается из ферритной нержавеющей стали и в целом неразличим и размерностью. Центральная часть датчика представляет собой измерительную диафрагму, состоящую из тонкой пластины, из ферромагнитной фольги из нержавеющей стали, к которой приводит одно из измеренных давлений с каждой стороны. Следовательно, результат силового эффекта определяется разницей между двумя давлениями. Отклонение диафрагмы воспринимается как изменение индуктивности через две катушки в полупроводке. Сенсорные катушки покрыты немагнитной пленкой из нержавеющей стали со стороны измеряемой среды.
Это не защитит от поломок вследствие механического повреждения или засорения, но спасет от поломки из-за износа.
Своевременная замена лямбда-зонда, это:
Кроме очистки в кислоте и проверке разъёма питания, датчик лямбда зонда, ремонту не поддается .
- экономия до 15% топлива;
- минимизация токсичности выхлопа;
- продление ресурса катализатора;
- улучшение динамических характеристик автомобиля.
Устранение неисправностей
Официально технологии ремонта лямбда-зондов нет. То есть, если поломка не в контактной сети, то устройство подлежит замене. Подпольными СТО практикуется восстановление датчиков, переставших работать из-за отложения нагара под защитным колпачком, путем удаления налета. Делается это с помощью промывки датчика в ортофосфорной кислоте, не уничтожающей его электроды.
Изменение индуктивности цепи оценивается с помощью переменного измерительного усилителя с несущей частотой 5 кГц. Преимуществом описанного датчика является его хорошая устойчивость к перегрузке при одностороннем избыточном давлении. Трансмиттеры работают здесь как часть телеметрической системы: состояние жидкости в баках регистрируется и оценивается в регистраторе данных, причем измеренные данные передаются через регулярные интервалы на диспетчерские станции, где они используются для управления распределением жидкого газа.
Приложения также найдут более простые приложения, где основным выходом будет дисплей с программируемым конечным выключателем. Счета-фактуры выдаются до. Датчик для измерения концентрации кислорода в воздухе позволяет проводить ряд экспериментов, особенно в области биологии и химии. Датчик не служит для измерения в воде.
Мойка помогает далеко не всегда, и если датчик после нее не заработал, его все же придется заменить.
Датчик кислорода нужен, чтобы регулировать смесь топлива и воздуха, поступающую в двигатель. Он обеспечивает максимальную мощностью и меньший расход топлива. Поговорим для чего нужен датчика кислорода и принцип его работы.
Диапазон: от 0% до 27% кислорода в воздухе. Точность при нормальном давлении: ± 1%. Время до 90% подходит к окончательному значению: приблизительно 12 секунд. Относительная влажность, при которой прибор может работать: от 0% до 95%. Датчик использует электрохимическую ячейку, образованную свинцовым анодом и золотым катодом, который погружен в электролит. Важно, чтобы датчик находился в правильном положении из-за погружения в электролит. В этом устройстве молекулы кислорода восстанавливаются на катоде, и эта электрохимическая реакция является источником тока, который пропорционален концентрации молекул кислорода между электродами.
Для чего нужен датчика кислорода?
В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада:- СО – окись углерода, угарный газ;
- СН – несгоревшие углеводороды;
- NOх – окислы азота.
Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха a . Если a больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И наоборот – смесь с a меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – это область значений a вблизи 1,0.
Исследование изучения дыхания человека в процессе роста и дыхания растений и экспериментов по окислению металлов насекомых Исследование концентрации кислорода в разложении перекиси водорода. Контейнер емкостью 250 мл снабжен датчиком и может использоваться в качестве дыхательной камеры. Можно приобрести контейнеры с датчиками и отверстия для герметичного монтажа газовых датчиков.
Что делать, если датчик не измеряет достаточно точно
Датчик представляет собой электролит, который находится в правильном положении из-за силы тяжести, когда датчик расположен вертикально. Если датчик наклонен по-разному, электролит будет «переполняться» со временем, а не там, где он должен быть. Прежде чем вернуться, требуется некоторое время. То же самое может произойти, когда датчик перегружен и встряхнут.
Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя.
Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.
Как обеспечить столь высокую точность и одновременно стабильность? Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе впрыска, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%.
Электроды и электролит в датчике изнашиваются с течением времени, поэтому датчик, естественно, со временем обнаруживает более низкие и более низкие значения. Поэтому целесообразно время от времени откалибровать его. Для школьных целей достаточно простой двухточечной калибровки.
Разумно хранить калибровку непосредственно в датчике, поэтому вам не нужно откалибровать его снова и снова. Как это описано в этом руководстве. Электрод дает определенное количество напряжения в зависимости от фактического количества кислорода. Необходимо, чтобы компьютер произнес два значения напряжения и два значения для известной концентрации кислорода. Компьютер разрывает линию с этими двумя точками и назначает правильные значения концентрации другим напряжениям.
На современных авто можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – на основе оксида титана (титановые). Принцип работы один, разница только в конструкции.
Измерительный элемент датчика кислорода имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри же – «твердый электролит» (керамика). Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования измерительного элемента, тогда как при работе двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.
Принцип работы датчика кислорода
При работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах измерительного элемента появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.
Как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая. Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.
Современные датчики кислорода – с электроподогревом , которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. Соответственно, он контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.
