Wat is een lambdasonde. Hoe regelt de zuurstofsensor de werking van de verbrandingsmotor?
De auto's van tegenwoordig zitten letterlijk vol met allerlei sensoren die banden- en remdruk, antivries en olietemperatuur in het smeersysteem, brandstofpeil, wielsnelheid, stuurhoek en nog veel meer regelen. Een aantal sensoren wordt gebruikt om de bedrijfsmodi van de verbrandingsmotor te regelen. Onder hen is een apparaat met de mysterieuze naam lambdasonde, die in dit artikel zal worden besproken.
De Griekse letter lambda (λ) duidt een coëfficiënt aan die de afwijking kenmerkt van de samenstelling van het lucht-brandstofmengsel dat aan de cilinders van de verbrandingsmotor wordt geleverd van de optimale. Merk op dat in de Russische technische literatuur voor deze coëfficiënt vaak een andere Griekse letter wordt gebruikt - alfa (α).
Het maximale rendement van de verbrandingsmotor wordt bereikt bij een bepaalde verhouding tussen lucht- en brandstofvolumes die de cilinders binnenkomen. In zo'n luchtmengsel precies zoveel als nodig is voor een volledige verbranding van de brandstof. Niet meer niet minder. Deze verhouding tussen lucht en brandstof wordt stoichiometrisch genoemd.
Voor motoren op benzine is de stoichiometrische verhouding 14,7, voor dieselmotoren - 14,6, voor vloeibaar gas (propaan-butaanmengsel) - 15,5, voor gecomprimeerd gas (methaan) - 17,2.
Voor een stoichiometrisch mengsel is λ = 1. Als λ groter is dan 1, dan is er meer lucht dan nodig, en dan spreken ze van een arm mengsel. Als λ kleiner is dan 1, heet het mengsel verrijkt.
Een arm mengsel zal het vermogen van de verbrandingsmotor verminderen en het brandstofverbruik verslechteren. En bij een bepaald percentage zal de verbrandingsmotor gewoon afslaan.
Bij werking op een verrijkt mengsel zal het vermogen toenemen. De prijs van dergelijk vermogen is een grote verspilling van brandstof. Een verdere toename van het brandstofaandeel in het mengsel zal ontstekingsproblemen en een onstabiele werking van de unit veroorzaken. Door het gebrek aan zuurstof zal de brandstof niet volledig verbranden, waardoor de concentratie van schadelijke stoffen in de uitlaat drastisch zal toenemen. Benzine zal gedeeltelijk doorbranden in het uitlaatsysteem, waardoor de uitlaat en katalysator defect raken. Dit wordt aangegeven door ploffen en donkere rook uit de uitlaatpijp. Als deze symptomen optreden, moet u eerst het luchtfilter diagnosticeren. Misschien is het gewoon verstopt en laat het geen lucht in de verbrandingsmotor.
De motorregeleenheid bewaakt constant de samenstelling van het mengsel in de cilinders en regelt de hoeveelheid ingespoten brandstof, waarbij dynamisch de waarde van de coëfficiënt λ zo dicht mogelijk bij 1 wordt gehouden. Het is waar dat een enigszins arm mengsel meestal wordt gebruikt in de mogelijkheid, waarin λ = 1,03 ... Dit is de meest economische modus, bovendien minimaliseert het de schadelijke uitstoot, omdat de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid zuurstof het mogelijk maakt om koolmonoxide en koolwaterstoffen in de katalysator te verbranden.
De lambdasonde is precies het apparaat dat de samenstelling van het lucht-brandstofmengsel bewaakt en een overeenkomstig signaal naar de motor-ECU geeft.
Het wordt meestal geïnstalleerd bij de inlaat van de katalysator en reageert op de aanwezigheid van zuurstof in de uitlaatgassen. Daarom wordt de lambdasonde ook wel een restzuurstofsensor of gewoon een zuurstofsensor genoemd.
De sensor is gebaseerd op een keramisch element (1) gemaakt van zirkoniumdioxide met toevoeging van yttriumoxide, dat werkt als een elektrolyt in vaste toestand. Platinacoating vormt elektroden - extern (2) en intern (3). Van de contacten (5 en 4) wordt de spanning verwijderd, die via de draden naar de computer wordt geleverd.
De buitenste elektrode wordt geblazen met verwarmde uitlaatgassen die door de uitlaatpijp gaan, en de binnenste elektrode staat in contact met atmosferische lucht. Het verschil in de hoeveelheid zuurstof op de buitenste en binnenste elektrode zorgt ervoor dat er een spanning verschijnt op de signaalcontacten van de sonde en de bijbehorende reactie van de ECU.
Bij afwezigheid van zuurstof aan de buitenste elektrode van de sensor, ontvangt de regeleenheid een spanning van ongeveer 0,9 V. Als gevolg hiervan vermindert de computer de brandstoftoevoer naar de injectoren, het mengsel arm en zuurstof verschijnt op de buitenste elektrode van de lambdasonde. Dit resulteert in een afname van de uitgangsspanning die door de zuurstofsensor wordt gegenereerd.
Als de hoeveelheid zuurstof die door de externe elektrode gaat tot een bepaalde waarde stijgt, daalt de spanning aan de sensoruitgang tot ongeveer 0,1 V. De ECU ervaart dit als een arm mengsel en corrigeert dit door de brandstofinjectie te verhogen.
Op deze manier wordt de samenstelling van het mengsel dynamisch geregeld en schommelt de waarde van de coëfficiënt λ constant rond 1. Als je de oscilloscoop aansluit op de contacten van een goed werkende lambdasonde, zien we een signaal dat dicht bij een zuivere sinusoïde ligt .
Een nauwkeurigere correctie met minder fluctuaties in lambda is mogelijk als een extra zuurstofsensor wordt geïnstalleerd aan de uitlaat van de katalysator. Tegelijkertijd wordt de werking van de katalysator gevolgd.
- inlaatspruitstuk;
- IJS;
- ECU;
- brandstof injectoren;
- belangrijkste zuurstofsensor;
- extra zuurstofsensor;
- katalysator.
Elektrolyt in vaste toestand wordt alleen geleidend bij verhitting tot ongeveer 300...400 °C. Dit betekent dat de lambdasonde na het starten van de verbrandingsmotor enige tijd inactief is, totdat de uitlaatgassen deze voldoende opwarmen. In dit geval wordt het mengsel geregeld op basis van signalen van andere sensoren en fabrieksgegevens in het geheugen van de computer. Om de opname van de zuurstofsensor in bedrijf te versnellen, wordt deze vaak voorzien van elektrische verwarming door een verwarmingselement in het keramiek in te bouwen.
elke sensor begint vroeg of laat te werken en moet worden gerepareerd of vervangen. De lambdasonde is daarop geen uitzondering. In Oekraïense reële omstandigheden werkt het gemiddeld 60 ... 100 duizend kilometer goed. Een aantal redenen kan zijn levensduur verkorten.
- Brandstof van slechte kwaliteit en twijfelachtige additieven. Onzuiverheden kunnen de gevoelige elementen van de sensor verontreinigen.
- Vervuiling met olie die in de uitlaatgassen komt door problemen in de zuigergroep.
- De lambdasonde is ontworpen om bij hoge temperaturen te werken, maar alleen tot een bepaalde limiet (ongeveer 900 ... 1000 ° C). Oververhitting door onjuiste werking van de verbrandingsmotor of het ontstekingssysteem kan de zuurstofsensor beschadigen.
- Elektrische problemen - oxidatie van contacten, open of kortgesloten draden, enzovoort.
- Mechanische defecten.
Behalve in het geval van impactdefecten, sterft de sensor voor restzuurstof meestal langzaam en verschijnen tekenen van storing geleidelijk en worden ze alleen na verloop van tijd duidelijker. Symptomen van een defecte lambdasonde zijn als volgt:
- Verhoogd brandstofverbruik.
- Verminderd motorvermogen.
- Verslechtering van de dynamiek.
- Schokken tijdens het rijden van de auto.
- Drijvend inactief.
- Toename van de uitlaattoxiciteit. Het wordt voornamelijk bepaald met behulp van geschikte diagnostiek, minder vaak gemanifesteerd door een penetrante geur of zwarte rook.
- Oververhitting van de katalysator.
Houd er rekening mee dat deze symptomen niet altijd gepaard gaan met een storing van de zuurstofsensor, daarom is aanvullende diagnostiek vereist om de exacte oorzaak van het probleem te bepalen.
u kunt de integriteit van de bedrading diagnosticeren door met een multimeter te bellen. U moet er ook voor zorgen dat er geen kortsluiting is tussen de draden naar de behuizing en naar elkaar.
diagnosticeer de weerstand van het verwarmingselement, deze moet ongeveer 5 ... 15 ohm zijn.
De voedingsspanning van de heater moet dicht bij de spanning van de boordvoeding liggen.
Het is heel goed mogelijk om problemen in verband met draden of een gebrek aan contact in de connector op te lossen, maar over het algemeen kan de zuurstofsensor niet worden gerepareerd.
Het reinigen van de sensor van vervuiling is zeer problematisch en in veel gevallen gewoon onmogelijk. Zeker als het gaat om een glanzende zilverlaag veroorzaakt door de aanwezigheid van lood in benzine. Het gebruik van schurende materialen en reinigingsmiddelen maakt het apparaat volledig en onherroepelijk af. Veel chemisch actieve stoffen kunnen het ook beschadigen.
De aanbevelingen op het net voor het reinigen van de lambdasonde met fosforzuur geven in één op de honderd gevallen het gewenste effect. Wie wil, kan het proberen.
Als u een defecte lambdasonde uitschakelt, schakelt het brandstofinjectiesysteem over naar de gemiddelde fabrieksmodus die in het ECU-geheugen is geregistreerd. Het kan verre van optimaal blijken te zijn, dus de defecte moet zo snel mogelijk worden vervangen door een nieuwe.
Het losschroeven van de sensor vereist voorzichtigheid om de schroefdraad in de uitlaatpijp niet te beschadigen. Voordat u een nieuw apparaat installeert, moeten de schroefdraad worden gereinigd en gesmeerd met thermisch vet of grafietvet (zorg ervoor dat het niet op het gevoelige element van de sensor komt). Schroef de lambdasonde in met een momentsleutel tot het juiste moment.
Gebruik geen siliconen of andere afdichtingsmiddelen bij het monteren van de zuurstofsensor.
Door aan bepaalde voorwaarden te voldoen, blijft de lambdasonde langer in goede staat.
- Tank met kwaliteitsbrandstof.
- Vermijd twijfelachtige brandstofadditieven.
- Regel de temperatuur van het uitlaatsysteem, laat het niet oververhitten
- Vermijd meerdere keren starten van de verbrandingsmotor in korte tijd.
- Gebruik geen schuurmiddelen of chemicaliën om de punten van de zuurstofsensor te reinigen.
