อุปกรณ์และหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ออกซิเจน

เซนเซอร์ออกซิเจน - อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อบันทึกปริมาณออกซิเจนที่เหลืออยู่ในก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์รถยนต์ มันอยู่ในระบบไอเสียใกล้ตัวเร่งปฏิกิริยา จากข้อมูลที่ได้รับจากเครื่องกำเนิดออกซิเจนหน่วยควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ (ECU) จะแก้ไขการคำนวณสัดส่วนที่เหมาะสมของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง อัตราส่วนอากาศส่วนเกินในองค์ประกอบถูกระบุไว้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ด้วยตัวอักษรภาษากรีก แลมบ์ดา (λ)เนื่องจากเซ็นเซอร์ได้รับชื่อที่สอง - แลมบ์ดาโพรบ

ค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกินλ

ก่อนที่จะแยกชิ้นส่วนการออกแบบเซ็นเซอร์ออกซิเจนและหลักการทำงานจำเป็นต้องกำหนดพารามิเตอร์ที่สำคัญเช่นอัตราส่วนอากาศส่วนเกินของส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศ: มันคืออะไรสิ่งที่ส่งผลกระทบและเหตุใดจึงวัดโดย เซ็นเซอร์.

ในทฤษฎีของการดำเนินการ ICE มีแนวคิดเช่น อัตราส่วน stoichiometric - นี่คือสัดส่วนที่เหมาะสมที่สุดของอากาศและเชื้อเพลิงซึ่งการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์เกิดขึ้นในห้องเผาไหม้ของกระบอกสูบเครื่องยนต์ นี่เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมากโดยคำนวณจากการส่งมอบเชื้อเพลิงและโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ เท่ากับอากาศ 14,7 กก. ต่อเชื้อเพลิง 1 กก. (14,7: 1) โดยธรรมชาติแล้วส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศจำนวนดังกล่าวจะไม่เข้าสู่กระบอกสูบในช่วงเวลาหนึ่งมันเป็นเพียงสัดส่วนที่คำนวณใหม่สำหรับสภาพจริง

อัตราส่วนอากาศส่วนเกิน (λ) คืออัตราส่วนของปริมาณอากาศที่แท้จริงที่เข้าสู่เครื่องยนต์ต่อปริมาณที่จำเป็นในทางทฤษฎี (stoichiometric) สำหรับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิง พูดง่ายๆก็คือ“ ปริมาณอากาศเข้าสู่กระบอกสูบมากกว่าที่ควรจะเป็น”

ขึ้นอยู่กับค่าของλส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศมีสามประเภท:

• λ = 1 - ส่วนผสมของ stoichiometric
• λ <1 - ส่วนผสม "อุดม" (การขับถ่าย - ละลายน้ำขาด - อากาศ);
• λ> 1 - ส่วนผสม "ลีน" (ส่วนเกิน - อากาศขาด - เชื้อเพลิง)

เครื่องยนต์สมัยใหม่สามารถทำงานกับส่วนผสมทั้งสามประเภทขึ้นอยู่กับงานในปัจจุบัน (การประหยัดเชื้อเพลิงการเร่งความเร็วอย่างเข้มข้นการลดความเข้มข้นของสารอันตรายในก๊าซไอเสีย) จากมุมมองของค่าที่เหมาะสมของกำลังเครื่องยนต์ค่าสัมประสิทธิ์ แลมบ์ดา ควรมีค่าประมาณ 0,9 (ส่วนผสมที่“ เข้มข้น”) ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงขั้นต่ำจะสอดคล้องกับส่วนผสมของสโตอิชิโอเมตริก (λ = 1) ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการทำความสะอาดก๊าซไอเสียจะสังเกตได้ที่λ = 1 เนื่องจากการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของเครื่องฟอกไอเสียเกิดขึ้นกับองค์ประกอบทางสโตอิชิโอเมตริกของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง

วัตถุประสงค์ของเซนเซอร์ออกซิเจน

เซ็นเซอร์ออกซิเจนสองตัวถูกใช้เป็นมาตรฐานในรถยนต์สมัยใหม่ (สำหรับเครื่องยนต์ในสายการผลิต) หนึ่งหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (แลมบ์ดาโพรบด้านบน) และตัวที่สองหลังจากนั้น (โพรบแลมบ์ดาด้านล่าง) การออกแบบเซ็นเซอร์ด้านบนและด้านล่างไม่มีความแตกต่างกันอาจเหมือนกัน แต่ทำหน้าที่ต่างกัน

เซ็นเซอร์ออกซิเจนส่วนบนหรือด้านหน้าจะตรวจจับออกซิเจนที่เหลืออยู่ในก๊าซไอเสีย จากสัญญาณจากเซ็นเซอร์นี้หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ "เข้าใจ" ว่าเครื่องยนต์กำลังทำงานอยู่ในส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศประเภทใด (สโตอิชิโอเมตริกสมบูรณ์หรือแบบลีน) ขึ้นอยู่กับการอ่านค่าออกซิเจนและโหมดการทำงานที่ต้องการ ECU จะปรับปริมาณเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับกระบอกสูบ โดยปกติการส่งเชื้อเพลิงจะถูกปรับให้เข้ากับส่วนผสมของสโตอิชิโอเมตริก ควรสังเกตว่าเมื่อเครื่องยนต์ร้อนขึ้นสัญญาณจากเซ็นเซอร์จะถูกละเว้นโดย ECU ของเครื่องยนต์จนกว่าจะถึงอุณหภูมิในการทำงาน หัววัดแลมบ์ดาด้านล่างหรือด้านหลังใช้เพื่อปรับองค์ประกอบของส่วนผสมเพิ่มเติมและตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของเครื่องฟอกไอเสีย

การออกแบบเซ็นเซอร์ออกซิเจนและหลักการทำงาน

มีหลายประเภทของแลมบ์ดาโพรบที่ใช้ในรถยนต์สมัยใหม่ ลองพิจารณาการออกแบบและหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดนั่นคือเซ็นเซอร์ออกซิเจนที่ใช้เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO2) เซ็นเซอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้:

• อิเล็กโทรดด้านนอก - สัมผัสกับก๊าซไอเสีย
• อิเล็กโทรดภายใน - สัมผัสกับบรรยากาศ
• องค์ประกอบความร้อน - ใช้เพื่อให้ความร้อนแก่เซ็นเซอร์ออกซิเจนและนำไปสู่อุณหภูมิในการทำงานได้เร็วขึ้น (ประมาณ 300 ° C)
• อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง - อยู่ระหว่างสองอิเล็กโทรด (เซอร์โคเนีย)
• การเคหะ
• ตัวป้องกันปลาย - มีรูพิเศษ (รูพรุน) เพื่อให้ก๊าซไอเสียเข้า

อิเล็กโทรดด้านนอกและด้านในเคลือบด้วยทองคำขาว หลักการทำงานของหัววัดแลมบ์ดาดังกล่าวขึ้นอยู่กับการเกิดความต่างศักย์ระหว่างชั้นแพลทินัม (อิเล็กโทรด) ซึ่งมีความไวต่อออกซิเจน เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กโทรไลต์ได้รับความร้อนเมื่อไอออนของออกซิเจนเคลื่อนที่ผ่านจากอากาศในบรรยากาศและก๊าซไอเสีย แรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในก๊าซไอเสีย ยิ่งสูงเท่าไหร่แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ช่วงแรงดันสัญญาณเซ็นเซอร์ออกซิเจนคือ 100 ถึง 900 mV สัญญาณมีรูปร่างไซน์ซึ่งมีสามภูมิภาคที่แตกต่างกัน: ตั้งแต่ 100 ถึง 450 mV - ส่วนผสมแบบลีนจาก 450 ถึง 900 mV - ส่วนผสมที่เข้มข้น 450 mV สอดคล้องกับองค์ประกอบสโตอิชิโอเมตริกของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง

ทรัพยากร Oxygenator และความผิดปกติ

แลมบ์ดาโพรบเป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์ที่เสื่อมสภาพเร็วที่สุด เนื่องจากมีการสัมผัสกับก๊าซไอเสียอยู่ตลอดเวลาและทรัพยากรโดยตรงขึ้นอยู่กับคุณภาพของเชื้อเพลิงและความสามารถในการซ่อมบำรุงของเครื่องยนต์ ตัวอย่างเช่นถังออกซิเจนเซอร์โคเนียมมีทรัพยากรประมาณ 70-130 กิโลเมตร

เนื่องจากการทำงานของเซ็นเซอร์ออกซิเจนทั้งสองตัว (บนและล่าง) ได้รับการตรวจสอบโดยระบบวินิจฉัยออนบอร์ดของ OBD-II หากมีข้อผิดพลาดใด ๆ ล้มเหลวจะมีการบันทึกข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องและไฟแสดงสถานะ "Check Engine" บนแผงหน้าปัด จะสว่างขึ้น ในกรณีนี้คุณสามารถวินิจฉัยความผิดปกติได้โดยใช้เครื่องสแกนวินิจฉัยพิเศษ จากตัวเลือกงบประมาณคุณควรใส่ใจกับ Scan Tool Pro Black Edition

เครื่องสแกนที่ผลิตในเกาหลีนี้แตกต่างจากอะนาล็อกในด้านคุณภาพการสร้างที่สูงและความสามารถในการวินิจฉัยส่วนประกอบและส่วนประกอบทั้งหมดของรถยนต์ไม่ใช่แค่เครื่องยนต์เท่านั้น นอกจากนี้เขายังสามารถติดตามการอ่านของเซ็นเซอร์ทั้งหมด (รวมถึงออกซิเจน) แบบเรียลไทม์ สแกนเนอร์เข้ากันได้กับโปรแกรมวินิจฉัยยอดนิยมทั้งหมดและเมื่อทราบค่าแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตก็สามารถตัดสินความสมบูรณ์ของเซ็นเซอร์ได้

เมื่อเซ็นเซอร์ออกซิเจนทำงานอย่างถูกต้องลักษณะของสัญญาณจะเป็นไซนัสอยด์ปกติโดยแสดงความถี่ในการเปลี่ยนอย่างน้อย 8 ครั้งภายใน 10 วินาที หากเซ็นเซอร์ไม่ทำงานรูปร่างของสัญญาณจะแตกต่างจากตัวอ้างอิงหรือการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของส่วนผสมจะช้าลงอย่างมาก

ความผิดปกติหลักของเซ็นเซอร์ออกซิเจน:

• การสึกหรอระหว่างการใช้งาน (เซ็นเซอร์“ อายุ”);
• วงจรเปิดขององค์ประกอบความร้อน
• มลพิษ.

ปัญหาทุกประเภทเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้จากการใช้เชื้อเพลิงคุณภาพต่ำความร้อนสูงเกินไปการเติมสารเติมแต่งต่างๆการซึมเข้าของน้ำมันและสารทำความสะอาดลงในพื้นที่ปฏิบัติการของเซ็นเซอร์

สัญญาณความผิดปกติของ Oxygenator:

• สัญญาณไฟเตือนความผิดปกติบนแผงหน้าปัด
• การสูญเสียพลังงาน
• การตอบสนองต่อคันเร่งไม่ดี
• เครื่องยนต์ไม่ทำงานหยาบ

ประเภทของแลมบ์ดาโพรบ

นอกจากเซอร์โคเนียแล้วยังใช้ไททาเนียมและออกซิเจนเซ็นเซอร์บรอดแบนด์อีกด้วย

• ไทเทเนียม. ห้องออกซิเจนประเภทนี้มีองค์ประกอบที่ไวต่อไททาเนียมไดออกไซด์ อุณหภูมิในการทำงานของเซ็นเซอร์ดังกล่าวเริ่มต้นที่ 700 ° C โพรบไททาเนียมแลมบ์ดาไม่ต้องการอากาศในบรรยากาศเนื่องจากหลักการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาออกขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในไอเสีย
• แลมด้าโพรบบรอดแบนด์เป็นรุ่นที่ปรับปรุงแล้ว ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ไซโคลนและส่วนประกอบการสูบน้ำ ครั้งแรกวัดความเข้มข้นของออกซิเจนในก๊าซไอเสียบันทึกแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากความต่างศักย์ ถัดไปการอ่านจะถูกเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิง (450 mV) และในกรณีที่มีการเบี่ยงเบนกระแสไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กระตุ้นการฉีดออกซิเจนไอออนจากไอเสีย สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับค่าที่กำหนด

หัววัดแลมบ์ดาเป็นองค์ประกอบที่สำคัญมากของระบบการจัดการเครื่องยนต์และความผิดปกติอาจทำให้เกิดปัญหาในการขับขี่และทำให้ชิ้นส่วนเครื่องยนต์อื่น ๆ สึกหรอเพิ่มขึ้น และเนื่องจากไม่สามารถซ่อมแซมได้จึงต้องเปลี่ยนชิ้นใหม่ทันที