Happianturin laite ja toimintaperiaate

Happianturi - laite, joka on suunniteltu tallentamaan auton moottorin pakokaasuihin jäljellä olevan hapen määrä. Se sijaitsee pakojärjestelmässä lähellä katalysaattoria. Happigeneraattorin saamien tietojen perusteella moottorin elektroninen ohjausyksikkö (ECU) korjaa ilma-polttoaineseoksen optimaalisen osuuden laskennan. Ylimääräinen ilman suhde sen koostumuksessa osoitetaan autoteollisuudessa kreikkalaisella kirjeellä lambda (λ), minkä vuoksi anturi sai toisen nimen - lambda-anturi.

Ilmakerroin λ

Ennen happianturin rakenteen ja sen toimintaperiaatteen purkamista on määritettävä niin tärkeä parametri kuin polttoaine-ilmaseoksen ylimääräinen ilman suhde: mikä se on, mihin se vaikuttaa ja miksi se mitataan sensori.

ICE-toiminnan teoriassa on sellainen käsite kuin stoikiometrinen suhde - tämä on ihanteellinen ilman ja polttoaineen osuus, jolla polttoaine palaa täydellisesti moottorin sylinterin palotilassa. Tämä on erittäin tärkeä parametri, jonka perusteella polttoaineen toimitus ja moottorin toimintatilat lasketaan. Se vastaa 14,7 kg ilmaa ja 1 kg polttoainetta (14,7: 1). Luonnollisesti tällainen määrä ilma-polttoaine-seosta ei pääse sylinteriin yhdessä hetkessä, vaan se on vain osuus, joka lasketaan uudelleen todellisille olosuhteille.

Ilman ylimäärä (λ) Onko moottoriin tulevan todellisen ilman määrän suhde teoreettisesti vaadittavaan (stoikiometriseen) määrään polttoaineen täydelliseen palamiseen. Yksinkertaisesti sanottuna se on "kuinka paljon enemmän (vähemmän) ilmaa tuli sylinteriin kuin sen pitäisi olla".

Λ-arvosta riippuen on kolme tyyppiä ilma-polttoaineseosta:

• λ = 1 - stökiömetrinen seos;
• λ <1 - "rikas" seos (erittyminen - liukoinen; puute - ilma);
• λ> 1 - "vähärasvainen" seos (ylimäärä - ilma; puute - polttoaine).

Nykyaikaiset moottorit voivat toimia kaikilla kolmella seoksella nykyisistä tehtävistä riippuen (polttoainetalous, voimakas kiihdytys, haitallisten aineiden pitoisuuden vähentäminen pakokaasuissa). Moottorin tehon optimaalisten arvojen kannalta kerroin lambda pitäisi olla arvoltaan noin 0,9 ("runsas" seos), vähimmäispolttoaineenkulutus vastaa stökiometristä seosta (λ = 1). Parhaat tulokset pakokaasujen puhdistuksessa havaitaan myös silloin, kun λ = 1, koska katalysaattorin tehokas toiminta tapahtuu ilman ja polttoaineen seoksen stökiometrisen koostumuksen kanssa.

Happiantureiden tarkoitus

Kaksi happianturia käytetään vakiona nykyaikaisissa autoissa (linjamoottorille). Yksi katalysaattorin edessä (ylempi lambda-anturi) ja toinen sen jälkeen (alempi lambda-koetin). Ylä- ja ala-antureiden suunnittelussa ei ole eroja, ne voivat olla samat, mutta ne suorittavat erilaisia ​​toimintoja.

Ylempi tai etuinen happianturi havaitsee pakokaasussa jäljellä olevan hapen. Tämän anturin signaalin perusteella moottorin ohjausyksikkö "ymmärtää" minkä tyyppisellä ilman ja polttoaineen seoksella moottori käy (stökiometrinen, rikas tai laiha). Hapettimen lukemista ja vaaditusta toimintatilasta riippuen ECU säätää sylintereihin syötetyn polttoaineen määrän. Tyypillisesti polttoaineen toimitus säädetään stökiometristä seosta kohti. On huomattava, että moottorin lämmetessä moottorin ECU jättää anturin signaalit huomiotta, kunnes se saavuttaa käyttölämpötilan. Alempaa tai takimmaista lambda-anturia käytetään säätämään seoksen koostumusta edelleen ja seuraamaan katalysaattorin käyttökelpoisuutta.

Happianturin rakenne ja toimintaperiaate

Nykyaikaisissa autoissa on useita lambda-antureita. Tarkastellaan suosituimpien - zirkoniumdioksidiin (ZrO2) perustuvan happianturin - suunnittelua ja toimintaperiaatetta. Anturi koostuu seuraavista pääelementeistä:

• Ulompi elektrodi - koskettaa pakokaasuja.
• Sisäinen elektrodi - kosketuksessa ilmakehän kanssa.
• Lämmityselementti - käytetään happianturin lämmittämiseen ja käyttölämpötilan nostamiseen nopeammin (noin 300 ° C).
• Kiinteä elektrolyytti - kahden elektrodin välissä (zirkoniumoksidi).
• Asumiseen.
• Kärkisuoja - siinä on erityiset reiät (reiät) pakokaasujen pääsemiseksi.

Ulko- ja sisäelektrodit ovat platinaa päällystetty. Tällaisen lambda-koettimen toimintaperiaate perustuu potentiaalieron esiintymiseen platinakerrosten (elektrodit) välillä, jotka ovat herkkiä hapelle. Se tapahtuu, kun elektrolyytti kuumennetaan, kun happi-ionit liikkuvat sen läpi ilmakehän ilmasta ja pakokaasuista. Anturielektrodien jännite riippuu pakokaasujen happipitoisuudesta. Mitä korkeampi se on, sitä pienempi jännite. Happianturin signaalijännitealue on 100 - 900 mV. Signaalilla on sinimuotoinen muoto, jossa erotetaan kolme aluetta: 100 - 450 mV - vähärasvainen seos, 450 - 900 mV - rikas seos, 450 mV vastaa ilman ja polttoaineen seoksen stoikiometristä koostumusta.

Hapettimen resurssi ja sen toimintahäiriöt

Lambda-anturi on yksi nopeimmin kuluneista antureista. Tämä johtuu siitä, että se on jatkuvasti kosketuksessa pakokaasujen kanssa ja sen resurssit riippuvat suoraan polttoaineen laadusta ja moottorin huollettavuudesta. Esimerkiksi zirkoniumhappisäiliön resurssi on noin 70-130 tuhatta kilometriä.

Koska molempien happiantureiden (ylemmän ja alemman) toimintaa valvotaan sisäisellä OBD-II-diagnostiikkajärjestelmällä, jos jokin niistä epäonnistuu, vastaava virhe tallennetaan ja kojetaulussa oleva "Check Engine" -merkkivalo syttyy. Tässä tapauksessa voit diagnosoida vian erityisellä diagnostiikkaskannerilla. Budjettivaihtoehdoista kannattaa kiinnittää huomiota Scan Tool Pro Black Editioniin.

Tämä Koreassa valmistettu skanneri eroaa analogeista sen korkealla laadulla ja kyvyllä diagnosoida kaikki auton osat ja kokoonpanot, ei vain moottori. Hän pystyy myös seuraamaan kaikkien antureiden (mukaan lukien happi) lukemia reaaliajassa. Skanneri on yhteensopiva kaikkien suosittujen vianmääritysohjelmien kanssa, ja sallittujen jännitearvojen perusteella voidaan arvioida anturin kunto.

Kun happianturi toimii kunnolla, signaalin ominaisuus on säännöllinen sinimuotoinen, joka osoittaa kytkentätaajuuden vähintään 8 kertaa 10 sekunnin kuluessa. Jos anturi on epäkunnossa, signaalin muoto eroaa vertailumuodosta tai sen reaktio seoksen koostumuksen muutokseen hidastuu merkittävästi.

Happianturin tärkeimmät toimintahäiriöt:

• kuluminen käytön aikana (anturin "ikääntyminen");
• lämmityselementin avoin piiri;
• pilaantumista.

Kaikki tämän tyyppiset ongelmat voivat laukaista huonolaatuisen polttoaineen käytön, ylikuumenemisen, erilaisten lisäaineiden lisäämisen, öljyjen ja puhdistusaineiden pääsyn anturin toiminta-alueelle.

Hapettimen toimintahäiriön merkit:

• Toimintahäiriön varoitusvalo kojelaudassa.
• Tehon menetys.
• Huono reaktio kaasupolkimelle.
• Karkea moottori joutokäynnillä.

Lambda-koettimien tyypit

Zirkoniumoksidin lisäksi käytetään titaania ja laajakaistaisia ​​happiantureita.

• Titaani. Tämän tyyppisessä hapetuslaitteessa on titaanidioksidille herkkä elementti. Tällaisen anturin käyttölämpötila alkaa 700 ° C: sta. Titaanilambda-anturit eivät vaadi ilmakehää, koska niiden toimintaperiaate perustuu lähtöjännitteen muutokseen pakokaasun happipitoisuuden mukaan.
• Laajakaistalambda-anturi on parannettu malli. Se koostuu syklonianturista ja pumppauselementistä. Ensimmäinen mittaa happipitoisuuden pakokaasussa ja tallentaa potentiaalieron aiheuttaman jännitteen. Seuraavaksi lukemaa verrataan vertailuarvoon (450 mV), ja poikkeaman sattuessa käytetään virtaa, joka provosoi happi-ionien injektoinnin pakokaasusta. Tämä tapahtuu, kunnes jännite tulee yhtä suureksi kuin annettu.

Lambda-anturi on erittäin tärkeä osa moottorin hallintajärjestelmää, ja sen toimintahäiriö voi aiheuttaa vaikeuksia ajamisessa ja lisätä moottorin muiden osien kulumista. Ja koska sitä ei voida korjata, se on vaihdettava välittömästi uuteen.