Đầu dò lambda là gì. Cảm biến oxy điều chỉnh hoạt động của động cơ đốt trong như thế nào?

Xe hơi ngày nay thực sự được nhồi nhét với đủ loại cảm biến kiểm soát áp suất lốp và phanh, chất chống đông và nhiệt độ dầu trong hệ thống bôi trơn, mức nhiên liệu, tốc độ bánh xe, góc lái và nhiều hơn thế nữa. Một số cảm biến được sử dụng để điều chỉnh các chế độ hoạt động của động cơ đốt trong. Trong số đó có một thiết bị mang tên bí ẩn lambda probe, sẽ được đề cập trong bài viết này.

Chữ cái Hy Lạp lambda (λ) biểu thị một hệ số đặc trưng cho độ lệch của thành phần hỗn hợp nhiên liệu không khí được cung cấp cho xi lanh động cơ đốt trong so với hệ số tối ưu. Lưu ý rằng trong các tài liệu kỹ thuật tiếng Nga, một chữ cái Hy Lạp khác thường được sử dụng cho hệ số này - alpha (α).

Hiệu suất tối đa của động cơ đốt trong đạt được ở một tỷ lệ nhất định giữa thể tích không khí và nhiên liệu đi vào xi lanh. Trong một hỗn hợp không khí như vậy, chính xác là cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu. Không nhiều không ít. Tỷ lệ giữa không khí và nhiên liệu này được gọi là tỷ lệ cân bằng (stichiometric). 

Đối với đơn vị điện chạy bằng xăng, tỷ lệ đẳng áp là 14,7, đối với động cơ diesel - 14,6, đối với khí hóa lỏng (hỗn hợp propan-butan) - 15,5, đối với khí nén (mêtan) - 17,2.

Đối với hỗn hợp đo phân vị, λ = 1. Nếu λ lớn hơn 1, thì có nhiều không khí hơn yêu cầu, và khi đó chúng nói về một hỗn hợp nạc. Nếu λ nhỏ hơn 1, hỗn hợp được cho là đã được làm giàu.

Hỗn hợp loãng sẽ làm giảm sức mạnh của động cơ đốt trong và làm giảm khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Và đến một tỷ lệ nhất định, động cơ đốt trong sẽ bị khựng một cách đơn giản.

Trong trường hợp làm việc trên một hỗn hợp được làm giàu, sức mạnh sẽ tăng lên. Giá của sức mạnh như vậy là một sự lãng phí lớn về nhiên liệu. Tỷ lệ nhiên liệu trong hỗn hợp tăng hơn nữa sẽ gây ra các vấn đề về đánh lửa và hoạt động không ổn định của tổ máy. Việc thiếu oxy sẽ không thể đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, điều này sẽ làm tăng nồng độ các chất độc hại trong khí thải. Xăng sẽ bị đốt cháy một phần trong hệ thống xả, gây ra lỗi ở bộ giảm thanh và bộ xúc tác. Điều này sẽ được biểu thị bằng tiếng bật và khói đen từ ống xả. Nếu các triệu chứng này xuất hiện, bộ lọc không khí cần được chẩn đoán trước. Có lẽ đơn giản là nó bị tắc và không cho không khí vào động cơ đốt trong.

Bộ phận điều khiển động cơ liên tục theo dõi thành phần của hỗn hợp trong xi lanh và điều chỉnh lượng nhiên liệu được bơm vào, tự động duy trì giá trị của hệ số λ càng gần bằng 1. Đúng, hỗn hợp hơi nạc thường được sử dụng trong trường hợp có thể, trong đó λ = 1,03 ... Đây là chế độ tiết kiệm nhất, ngoài ra, nó còn giảm thiểu lượng khí thải độc hại, vì sự hiện diện của một lượng nhỏ oxy nên có thể đốt cháy carbon monoxide và hydrocacbon trong bộ chuyển đổi xúc tác.

Đầu dò lambda chính xác là thiết bị giám sát thành phần của hỗn hợp nhiên liệu không khí, đưa ra tín hiệu tương ứng đến ECU động cơ. 



Nó thường được lắp đặt ở đầu vào của bộ chuyển đổi xúc tác và phản ứng với sự hiện diện của oxy trong khí thải. Do đó, đầu dò lambda còn được gọi là cảm biến oxy dư hay đơn giản là cảm biến oxy. 

Cảm biến dựa trên một phần tử gốm (1) được làm bằng zirconium dioxide với việc bổ sung oxit yttrium, hoạt động như một chất điện phân ở trạng thái rắn. Lớp phủ bạch kim tạo thành các điện cực - bên ngoài (2) và bên trong (3). Từ các tiếp điểm (5 và 4), điện áp được lấy ra, được cung cấp qua dây dẫn đến máy tính.



Điện cực bên ngoài được thổi khí thải được nung nóng đi qua ống xả, và điện cực bên trong tiếp xúc với không khí. Sự khác biệt về lượng oxy trên điện cực bên ngoài và bên trong gây ra một điện áp xuất hiện trên các tiếp điểm tín hiệu của đầu dò và phản ứng tương ứng của ECU.

Trong trường hợp không có oxy ở điện cực bên ngoài của cảm biến, thiết bị điều khiển nhận được điện áp khoảng 0,9 V ở đầu vào. điện cực bên ngoài của đầu dò lambda. Điều này dẫn đến giảm điện áp đầu ra do cảm biến oxy tạo ra. 

Nếu lượng oxy đi qua điện cực bên ngoài tăng lên đến một giá trị nhất định, thì điện áp ở đầu ra cảm biến giảm xuống khoảng 0,1 V. ECU coi đây là một hỗn hợp nhỏ và điều chỉnh nó bằng cách tăng lượng phun nhiên liệu. 

Bằng cách này, thành phần của hỗn hợp được điều khiển động và giá trị của hệ số λ liên tục dao động xung quanh 1. Nếu bạn kết nối máy hiện sóng với các điểm tiếp xúc của một đầu dò lambda hoạt động bình thường, chúng ta sẽ thấy một tín hiệu gần với một hình sin thuần túy. . 

Có thể hiệu chỉnh chính xác hơn với ít dao động lambda hơn nếu một cảm biến oxy bổ sung được lắp đặt ở đầu ra của bộ chuyển đổi xúc tác. Đồng thời, hoạt động của chất xúc tác được giám sát.

1. ống nạp;
2. NƯỚC ĐÁ;
3. ECU;
4. kim phun nhiên liệu;
5. cảm biến oxy chính;
6. bổ sung cảm biến oxy;
7. chuyển đổi xúc tác.

Chất điện phân ở trạng thái rắn chỉ thu được độ dẫn khi được đun nóng đến khoảng 300 ... 400 ° C. Điều này có nghĩa là đầu dò lambda không hoạt động trong một thời gian sau khi khởi động động cơ đốt trong, cho đến khi khí thải làm ấm nó đủ. Trong trường hợp này, hỗn hợp được điều chỉnh trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến khác và dữ liệu xuất xưởng trong bộ nhớ của máy tính. Để tăng tốc độ đưa cảm biến oxy vào hoạt động, nó thường được cung cấp hệ thống sưởi bằng điện bằng cách nhúng một bộ phận làm nóng bên trong gốm sứ.

mỗi cảm biến sớm hay muộn bắt đầu hoạt động và yêu cầu sửa chữa hoặc thay thế. Tàu thăm dò lambda cũng không ngoại lệ. Trong điều kiện thực tế của Ukraine, nó hoạt động bình thường trong quãng đường trung bình 60 ... 100 nghìn km. Một số lý do có thể làm giảm tuổi thọ của nó.

1. Nhiên liệu kém chất lượng và các chất phụ gia có vấn đề. Các tạp chất có thể làm nhiễm bẩn các phần tử nhạy cảm của cảm biến. 
2. Nhiễm bẩn dầu đi vào khí thải do sự cố ở nhóm piston.
3. Đầu dò lambda được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ cao, nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định (khoảng 900 ... 1000 ° C). Quá nhiệt do động cơ đốt trong hoạt động không chính xác hoặc hệ thống đánh lửa có thể làm hỏng cảm biến oxy.
4. Các vấn đề về điện - quá trình oxy hóa các tiếp điểm, dây dẫn bị hở hoặc ngắn mạch, v.v.
5. Các khuyết tật cơ học.

Ngoại trừ trường hợp bị lỗi do va đập, cảm biến oxy dư thường chết từ từ và các dấu hiệu hỏng hóc xuất hiện dần dần, chỉ trở nên rõ ràng hơn theo thời gian. Các triệu chứng của một đầu dò lambda bị lỗi như sau:

• Tăng mức tiêu hao nhiên liệu.
• Giảm công suất động cơ.
• Động lực học giảm dần.
• Độ giật trong quá trình chuyển động của ô tô.
• Nổi nhàn rỗi.
• Sự gia tăng độc tính của khí thải. Nó được xác định chủ yếu với sự trợ giúp của các chẩn đoán thích hợp, ít biểu hiện bằng mùi hăng hoặc khói đen.
• Quá nhiệt của bộ chuyển đổi xúc tác.

Cần lưu ý rằng những triệu chứng này không phải lúc nào cũng liên quan đến sự cố của cảm biến oxy, do đó, cần có thêm chẩn đoán để xác định nguyên nhân chính xác của vấn đề. 

bạn có thể chẩn đoán tính toàn vẹn của hệ thống dây điện bằng cách quay số bằng đồng hồ vạn năng. Bạn cũng nên đảm bảo rằng không có hiện tượng đoản mạch các dây dẫn đến vỏ máy và với nhau. 

chẩn đoán điện trở của bộ phận làm nóng, nó phải xấp xỉ 5 ... 15 ohms. 

Điện áp cung cấp của lò sưởi phải gần với điện áp của nguồn điện trên bo mạch. 

Hoàn toàn có thể giải quyết các vấn đề liên quan đến dây dẫn hoặc thiếu tiếp xúc trong đầu nối, nhưng nói chung, cảm biến oxy không thể sửa chữa được.

Việc làm sạch cảm biến khỏi bị nhiễm bẩn là rất khó khăn và trong nhiều trường hợp, đơn giản là không thể. Đặc biệt là khi có lớp tráng bạc sáng bóng do có chì trong xăng. Việc sử dụng các vật liệu mài mòn và chất làm sạch sẽ khiến thiết bị bị bong tróc hoàn toàn và không thể sửa chữa được. Nhiều chất hoạt tính hóa học cũng có thể làm hỏng nó.

Các khuyến nghị tìm thấy trên mạng về việc làm sạch đầu dò lambda bằng axit photphoric cho hiệu quả mong muốn trong một trong số một trăm trường hợp. Những ai muốn có thể thử.

Vô hiệu hóa đầu dò lambda bị lỗi sẽ chuyển hệ thống phun nhiên liệu về chế độ xuất xưởng trung bình được đăng ký trong bộ nhớ ECU. Nó có thể không đạt mức tối ưu, vì vậy cái bị lỗi nên được thay thế bằng cái mới càng sớm càng tốt.

Việc tháo vặn cảm biến cần phải cẩn thận để không làm hỏng các ren trong ống xả. Trước khi lắp đặt thiết bị mới, các ren phải được làm sạch và bôi trơn bằng mỡ tản nhiệt hoặc mỡ than chì (đảm bảo rằng nó không dính vào phần tử nhạy cảm của cảm biến). Vặn đầu dò lambda bằng cờ lê mô-men xoắn đến mô-men xoắn chính xác.

Không sử dụng silicone hoặc các chất làm kín khác khi lắp cảm biến oxy. 

Việc tuân thủ các điều kiện nhất định sẽ cho phép đầu dò lambda ở trong tình trạng tốt lâu hơn.

• Tiếp nhiên liệu với nhiên liệu chất lượng.
• Tránh các chất phụ gia nhiên liệu có vấn đề.
• Kiểm soát nhiệt độ của hệ thống xả, không để nó quá nóng
• Tránh khởi động nhiều lần động cơ đốt trong trong một khoảng thời gian ngắn.
• Không sử dụng chất mài mòn hoặc hóa chất để làm sạch các đầu cảm biến oxy.