Датчик кислорода (лямбда-зонд или λ-зонд) Lambda Sensor

[Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала составляет ~1,2Hz.

Высокое качество

Одними из лучших считаются датчики, произведенные в Италии, Швейцарии и Германии. К примеру, кислородные датчики Fabian целиком соответствуют требованиям мировых стандартов. Они очень надежны, высокочувствительны, и что самое главное не подвержены влиянию анестезирующего газа, а также характеризуются минимальным временем реакции. Данный измерительный прибор устанавливается на аппарат искусственного дыхания для новорожденных «Фабиан». Такой прибор гарантирует безопасную вентиляцию легких новорожденных. Для более подробного контроля дыхания, аппарат укомплектован довольно большим экраном с ярким дисплеем, что еще лучше повышает уровень безопасности за счет визуального контроля. Кислородные датчики Babilog также применяются для техники, обслуживающей новорожденных детей. Они отвечают за вентиляцию легочных путей с непрерывным движением воздуха. Аппарат, оснащенный этим регулятором, имеет специальный ограничитель давления, работающий по времени. Поток и на вдохе, и на выдохе можно регулировать раздельно. Техника такого уровня в состоянии самостоятельно производить мониторинг функций легких.

Использование лямбда зонда в автомобилях

Автомобильный кислородный датчик, или лямбда датчик, позволил создать современные электронные системы впрыска топлива и контроля за составом отработавших газов. Лямбда зонд устанавливается в выхлопной системе автомобиля. Его показания объединяются с показаниями других датчиков и, таким образом, косвенно удается определить состав топливовоздушной смеси, на которой работает двигатель. Это так называемая система контроля с обратной связью по замкнутому контуру (closed loop). Она позволяет намного быстрее определять и корректировать состав рабочей смеси, нежели это получается в системах контроля без обратной связи (open loop) – когда показания лямбда датчика игнорируются, или состав смеси определяется датчиком, установленным во впускном трубопроводе. Система контроля состава смеси по замкнутому контуру также дает возможность эффективно снижать количество выбросов продуктов неполного сгорания топлива и оксидов азота в атмосферу. Продукты неполного сгорания топлива – это, в основном, углеводороды, а оксиды азота (NOx) образуются в результате сгорания топлива при температуре выше 10000C из-за избытка воздуха в топливной смеси. Подвешенные в воздухе углеводороды приводят к образованию смога, а выбросы оксидов азота вызывают осадки в виде кислотных дождей.

Лямбда зонд, скорее, не измеряет концентрацию кислорода, а показывает количество кислорода, требуемого для полного сгорания топлива в двигателе. Работа двигателя на богатой смеси вызывает недостаток кислорода в выхлопных газах. Это приводит к повышению напряжения в чувствительном элементе лямбда датчика и означает недостаток кислорода в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Работа двигателя на бедной смеси наоборот, приводит к избытку кислорода в выхлопных газах, снижению напряжения лямбда датчика, и означает избыток кислорода в топливовоздушной смеси.

Современные двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием оборудуются лямбда зондом и каталитическим нейтрализатором с целью снижения вредных выбросов. Для двигателей с искровым зажиганием основными вредными выбросами являются три компонента:

  • углеводороды (образующиеся при неполном сгорании топлива в результате пропусков воспламенения или работе двигателя на богатой смеси);
  • угарный газ — CO (образуется при работе двигателя на слегка обогащенной смеси);
  • оксиды азота NOx (доминируют в составе отработавших газов при работе на бедной смеси).

Информация от лямбда датчика, о содержании кислорода в выхлопных газах, поступает в электронный блок управления двигателем (ECU), который изменяет количество впрыскиваемого топлива для компенсации избытка воздуха или топлива в рабочей смеси. ECU пытается поддерживать постоянный состав смеси — с точным соотношением воздух/топливо в ней. Конечная цель – достижение компромисса между топливной экономичностью, мощностью и количеством вредных выбросов автомобиля. Такой компромисс достигается при стехиометрическом составе смеси. Неисправность лямбда датчика, — из-за естественного старения, работы на этилированном топливе или топливе содержащем кремний или силикаты – может привести к повреждению каталитического нейтрализатора и дорогостоящему ремонту.

Вмешательство в работу, или модификация сигнала, поступающего от лямбда-датчика к ECU, может пагубно отразиться на системе контроля за составом отработавших газов и даже причинить ущерб автомобилю. Когда двигатель работает на небольшой нагрузке (при малом открытии дроссельной заслонки или на постоянных оборотах) он управляется электроникой в режиме замкнутого контура, т.е. устанавливается обратная связь между ECU двигателя и кислородным датчиком. На основании показаний лямбда датчика электронный блок управления изменяет состав смеси, поступающей в двигатель. Такая обратная связь заставляет двигатель работать то на слегка обедненной, то на слегка обогащенной смеси. Так ECU пытается поддерживать стехиометрический состав смеси. Если сигнал от лямбда-датчика изменяется, и двигатель начинает работать на слегка обедненной смеси, — это улучшит топливную экономичность двигателя, но недостатками будет: повышенный выброс оксидов азота NOx, высокая температура выхлопных газов, и большая вероятность пропусков воспламенения, что вызовет значительную потерю мощности двигателя. Если, в результате каких-либо изменений, двигатель начинает работать на обогащенной смеси, это приведет к кратковременному увеличению мощности (после чего двигатель начнет «захлебываться» от большого количества несгоревшего топлива), при этом увеличивается расхода топлива, содержание углеводородов в отработавших газах, что приводит к чрезмерному нагреву каталитического нейтрализатора. Длительная работа двигателя на обогащенной смеси может привести к полному выходу из строя каталитического нейтрализатора.

Читайте также:  Лечение паховой грыжи у мужчин без операции народными средствами

Проверка выходного сигнала Датчика кислорода

Измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно сигнальной «массы» датчика. Сигнальная «масса» двух- и четырёх-проводных датчиков кислорода BOSCH выведена через отдельный провод (провод серого цвета идущий от датчика) на разъём датчика. Сигнальная «масса» одно- и трёх-проводных датчиков кислорода BOSCH соединена с металлическим корпусом датчика и при установке датчика автоматически соединяться с «массой» автомобиля через резьбовое крепление датчика. Выведенная через отдельный провод на разъём датчика сигнальная «масса» датчика кислорода в большинстве случаев так же соединена с «массой» автомобиля. Встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной «массы» датчика кислорода подключен не к «массе» автомобиля, а к источнику опор. напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно источника опор. напряжения, к которому подключен провод сигнальной «массы» датчика кислорода. Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика кислорода, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов №1-4 USB Autoscope II, чёрный зажим типа «крокодил» осциллографического щупа должен быть подсоединён к «массе» двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (провод чёрного цвета идущий от датчика).

Схема подключения к датчику кислорода BOSCH (на основе оксида циркония).

  1. – точка подключения чёрного зажима типа «крокодил» осциллографического щупа;
  2. – точка подключения пробника осциллографического щупа.

В окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать подходящий режим отображения, в данном случае «Управление => Загрузить настройки пользователя => Lambda». Когда лямбда-зонд прогревается до рабочей температуры, его выходное электрическое сопротивление значительно снижается, и он приобретает способность отклонять опор. напряжение, поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением. В большинстве блоков управления двигателем, значение опор. напряжения равно 450mV. Такой блок

управления двигателем считает лямбда-зонд готовым к работе только после того, как вследствие прогрева датчик приобретает способность отклонять опор. напряжение в диапазоне более чем ±150…250mV.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Пуск прогретого до рабочей температуры двигателя. Время прогрева лямбда-зонда до рабочей температуры равно ~30S.

Опор. напряжение на сигнальном проводе лямбда-зонда некоторых блоков управления двигателем может иметь другое значение. Например, для блоков управления производства Ford оно равно 0V, а для блоков управления двигателем производства Daimler Chrysler – 5V.

Датчики для определения содержания кислорода в воде.

Содержание растворенного кислорода в воде является важным показателем качества воды. Для целей рыборазведения и измерения содержания кислорода в воде используют оксиметр для рыбоводства – датчик кислорода в воде. В основном используются мембранные (гальванические) датчики растворенного кислорода или оптические оксиметры для воды.

Датчик растворенного кислорода ТМА-51

В данной статье рассмотрим устройство, принцип работы и области применения оптического датчика растворенного кислорода на примере оксиметра для рыбоводства ТМА-51.

Устройство оптического датчика растворенного кислорода, а точнее принцип измерений оксиметра для воды ТМА-51 основан на применении люминесцентной оптической технологии. Немаловажным вопросом эксплуатации электронных датчиков содержания кислорода в воде является калибровка прибора и требование по перекалибровке измеритель растворенного кислорода в воде ТМА-51 не требует проведения постоянной перекалибровки прибора. Интеллектуальный оксиметр ТМА-51 хранит данные о калибровке в памяти прибора, что позволяет вам «подключать и воспроизводить» цикл измерений без повторной калибровки.

Другим преимуществом измерителя растворенного кислорода ТМА-51 является наличие цифрового выходного сигнала, что резко снижает затраты на энергопотребление, в отличие от оптических и гальванических анализаторов растворенного кислорода в воде с аналоговым выходным сигналом. Таким образом оптический сенсор растворенного кислорода, не требующий постоянной калибровки и обладающий сверхнизким энергопотреблением отлично подходит как для полевых (периодических) работ, так и для стационарных применений. А благодаря универсальному Modbus протоколу, измеритель содержания кислорода в воде ТМА-51 может быть подключен к различным приборам (контроллеру, даталоггеру, станции мониторинга).

Специалисты нашей компании готовы предложить не купить оксиметры отдельно как датчик-анализатор кислорода в воде, но и предложить и реализовать решения по автоматизации, в том числе с передачей данных на сервер заказчика и управлением процессами.

Следует отметить, что в стандартной комплектации, корпус прибора выполнен из нержавеющей стали, однако для использования в соленых и агрессивных средах предлагается титановая версия оксиметра для воды ТМА-51, позволяющая также контролировать содержание кислорода в морской воде.

Датчики для определения содержания кислорода в воде.

Наиболее типичными применениями оптических оксиметров являются решения следующих задач:

  • Водоподготовка и водоочистка в системе водоканалов
  • Контроль качества стоков от промышленных предприятий
  • Контроль качества питьевой воды
  • Мониторинг состояния поверхностных вод суши и моря
  • Контроль гидрохимического состояние аквариумов и океанариумов
  • Рыбоводство и наблюдение за состоянием биоресурсов

Контроль содержания кислорода в воде является ключевым фактором при выращивании рыбы и оксиметр для рыбоводства ТМА-51 является отличным инструментом для данного бизнеса. наша организация готова предложить готовые станции мониторинга водной средыс интегрированным оксиметром для рыбоводства.

Наши специалисты имеют опыт реализации проектов и решения задач, связанных с определением содержание кислорода в воде и с удовольствием помогут не только купить оксиметр для рыбоводства, но и поделятся с Вами накопленными знаниями, связанных с измерением содержания растворенного кислорода.

Читайте также:  Варикоз брюшной полости симптомы и лечение

Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:

Появились вопросы? Спросите опытного эксперта сейчас и получите варианты решения!

Как работает лямбда зонд

Тут тоже много заблуждений. Даже Википедия дает не совсем корректную информацию. Вот цитата:»Лямбда-зонд (λ-зонд) — датчик остаточного кислорода. Позволяет оценивать количество оставшегося несгоревшего топлива либо кислорода в выхлопных газах.»

Получилось два предложения, которые противоречат друг другу и ещё больше запутывают начинающих автомобилистов.

Так что он оценивает? Остаточный кислород? Или остаточное несгоревшее топливо?

На самом деле лямбда зонд понятия не имеет сколько там несгоревшего топлива! Потому что он предназначен не для этого. И даже не для определения количества остаточного кислорода в выхлопных газах.

Как работает лямбда зонд

Он всего лишь сравнивает количество кислорода в выхлопных газах с количеством кислорода в окружающей среде в том месте, где находится автомобиль. Ведь мы знаем, что количество кислорода в окружающей среде не везде одинаково.

В общем, на простом языке — Лямбда зонд сравнивает количество кислорода в окружающей среде с количеством кислорода в выхлопных газах! По этой разности можно судить сколько кислорода сгорело в камере сгорания двигателя. Если кислорода в выхлопных газах много, значит смесь была обеднена и в следующем цикле ЭБУ прибавит топлива, чтобы сгорело больше кислорода.

Этот цикл повторяется постоянно и топливовоздушная смесь благодаря этому находится в районе стехиометрии. Именно в РАЙОНЕ стехиометрии — чуть выше, чуть ниже, чуть выше, чуть ниже. На графиках это выглядит как пила

Посредине этой пилы, как раз и есть стехиометрия. Именно по этому сигналу происходит топливная коррекция и выглядит она, естественно, тоже, как пила

Как видим, блок управления двигателем выполняет топливные коррекции строго по сигналу лямбда зонда. Всё как бы в зеркальном отражении — сигнал лямбда зонда вниз (обеднённая смесь), а коррекции сразу вверх (поддать топлива). И так происходит бесконечно, пока необходима смесь, близкая к стехиометрии.

Думаю, должно быть понятно.

Но ещё раз подчеркну, что лямбда зонд не видит топлива, он видит только кислород! Поэтому он и называется датчиком кислорода! Естественно, он никак не может определить несгоревшее топливо. Никак! Он для этого не предназначен.

Почему так важно это понимать?

Как работает лямбда зонд

Представьте ситуацию, если на авто прогорит прокладка выпускного коллектора. Так как выхлопные газы имеют пульсирующий характер, то через эту прокладку будут не только выходить выхлопные газы, но и засасываться воздух из окружающей среды. Лямбда зонд, естественно, увидит этот кислород и сообщит об этом. ЭБУ неизбежно определит, что смесь слишком обеднена и загонит коррекции далеко в плюс, добавляя топлива. Но лямбда зонд не умеет определять топливо, он видит только кислород! И сообщает только о большом количестве кислорода! ЭБУ в этой ситуации будет добавлять топливо до того момента, пока коррекции не дойдут до своего крайнего значения. В этот момент вылезет ошибка о бедной смеси и невозможности блока управления исправить ситуацию своими силами и он просит о помощи человека разобраться в этой проблеме.

Первые промежуточные выводы: Лямбда зонд установлен в систему управления двигателем для поддержания топливовоздушной смеси в районе стехиометрии для полноценной работы катализатора и сравнивает содержание кислорода в выхлопных газах с содержанием кислорода в окружающей среде. Исключительно кислорода!

Признаки неисправности лямбда-зонда

Что делать, когда в машине вдруг падает «тяга» или она в слишком большом темпе начинает расходовать бензин? Опытный мастер скажет вам, что дело в лямбда-зонде и он подлежит ремонту или замене. Особенно такой проблеме подвержены владельцы иномарок.

И правда — что же в такой ситуации делать? Ведь вы и сами понимаете, что нынче автозапчасти стоят недешево.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Можно ли предотвратить поломку лямбда-зонда, какие есть признаки неисправности лямбда-зонда, и что такое он из себя представляет? Давайте разберем всё по порядку.

За что отвечает лямбда зонд

Как выглядит лямбда-зонд

Признаки неисправности лямбда-зонда

Попросту говоря, лямбда-зонд, он же О2 датчик — это датчик, оценивающий количество не сгоревшего топлива и кислорода в выхлопной системе автомобиля. Хотя лямбда-зонды используют также в других областях, мы в этой статье будем говорить сугубо об автомобильных датчиках кислорода.

Для чего же нужен этот датчик кислорода? Так называемые катализаторы, которые уменьшают долю вредных веществ в выхлопах, имеются в данный момент в каждой более-менее современной машине.

Лямбда-зонд контролирует количество кислорода в катализаторах, таким образом, продлевая срок их действия.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Также он существенно влияет на количество потребляемого вашим автомобилем топлива и улучшает работу двигателя.

Если упомянуть конкретные факты, то известно, что топливо эффективно сгорает только при правильном соотношении топлива и воздуха в топливной смеси. В противном случае (если воздуха будет меньше или же больше) будут изнашиваться и приходить в негодность катализаторы. Поэтому, лямбда-зонд непосредственно влияет на выхлопную систему автомобиля.

Неисправный лямбда-зонд: причины и признаки

Признаки неисправности лямбда-зонда

Основные причины, которые приводят лямбда-зонд в неисправное состояние следующие:

  • Перегрев;
  • Механическое повреждение;
  • Проблемы с подключением;
  • Износ.

Как видно — все эти причины действуют на датчик кислорода не сразу, из-за чего неопытные водители могут не понять причину нестабильного поведения автомобиля и вовремя не примут соответствующих мер. Поэтому, во избежания распространённых ошибок мы расскажем вам о нескольких этапах выхода из строя датчика кислорода.

Признаки неисправности лямбда-зонда
  • Первый этап. На начальной стадии лямбда-зонд начинает «барахлить» — время от времени перестаёт поступать сигнал, данные идут в очень широком диапазоне, из-за чего значительно ухудшается качество топливной смеси и ухудшаются обороты холостого хода. На этом этапе неисправности лямбда-зонда автомобиль резко дергается, двигатель издает странные хлопки и на панели загорается предупреждающая лампочка.
  • Второй этап. На втором этапе, при непрогретом двигателе датчик и вовсе перестаёт работать. При этом будут видны те же самые, но ещё сильнее выраженные признаки неисправности. К ним добавится также значительное падение мощности двигателя и замедленное действие педали акселератора. В одном из худших вариантов двигатель будет очень сильно перегреваться, что приведет к более значительным неисправностям и соответственно затратам.
  • Третий этап. Третьим этапом обычно становится поломка лямбда-зонда. В этом случае вас ждет ещё большее снижение мощности автомобиля (особенно это будет заметно при движении на большой скорости), а также резкий и неприятный токсичный запах из выхлопной трубы.
Признаки неисправности лямбда-зонда

Как проверить лямбда-зонд

Если вы заметили описанные выше признаки неисправности лямбда-зонда, то вам нужно его немедленно проверить. Выполнять проверку лямбда-зонда лучше всего на профессиональном оборудовании.

Читайте также:  Внутренние органы брюшной полости человека

Зачастую проверка проводится при помощи электронного осциллографа. Сам процесс происходит при работающем двигателе, так как в противном же случае, данные не могут быть получены.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Такую сравнительно недорогую услугу вам смогут предоставить очень многие СТО.

Хотя проверить датчик можно и вольтметром в домашних условиях, но в случае, если датчик будет не прогрет, то вы можете получить неправильные данные.

Итоги и выводы

Признаки неисправности лямбда-зонда

Если вы заботитесь о своем автомобиле, то при появлении первых признаков неисправности лямбда-зонда нужно выполнить его проверку и в случае необходимости заменить его на новый. Для экономии средств, можно приобрести подержанный датчик кислорода или же не оригинальный аналог.

Можно ли отремонтировать кислородный датчик Ланос и как это сделать путем очистки

Возможность восстановления лямбды зависит от вида поломки. Если слой циркониевой керамики на устройстве не поврежден, то датчик можно попытаться отремонтировать. Однако если его ресурс свыше 80 тысяч км, то лучше его заменить.

Чтобы отремонтировать деталь, понадобится очистить его поверхность от нагара. Нагар и свинцовые отложения, присутствующие в топливе, оседают на поверхности лямбды, что приводит к выдаче не правдивых показаний. Если удалить нагар, то точность показаний можно восстановить, тем самым исключив необходимость покупки нового датчика. Тем более, что этот элемент стоит достаточно дорого — не оригинальные от 1000 рублей, а оригинальные около 3000-4000 тысяч рублей. Такая стоимость обусловлена применением в составе устройства драгоценных металлов, в частности платины.

Можно ли отремонтировать кислородный датчик Ланос и как это сделать путем очистки

Для очистки поверхности ДК такие детали, как шкурка или надфиль не подойдут, так как вместе с нагаром, будет удален слой платинового напыления. Именно поэтому для очистки используются химические соединения. Для этого датчик нужно снять с автомобиля, как описано в инструкции выше. Далее рассмотрим эффективный способ очистки детали:

  1. Первый шаг — использование ортофосфорной кислоты. В ортофосфорную кислоту нужно поместить лямбду на 20-30 минут, предварительно удалив защитный колпачок на токарном станке. Отпиливать колпачок ножовкой или болгаркой противопоказано
  2. Второй шаг — использование кисточки из натуральной щетины. Кисточкой нужно обработать рабочую часть ДК, пока поверхность не приобретет металлический оттенок
  3. Третий шаг — приварить аргоновой сваркой колпачок, и установить деталь на место

Если же под рукой нет сварки и токарного станка, тогда не обязательно снимать колпачок. Вместо этого можно сделать в нем два отверстия по 3-4 мм, через которые кисточкой и ортофосфорной кислотой осуществляется прочистка. На этом ремонт детали завершен, и перед установкой ДК на своем место, рекомендуется резьбовую часть обработать антиприхватывающими смазками.

Можно ли отремонтировать кислородный датчик Ланос и как это сделать путем очистки

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

Зависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это «на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы».

Коэффициент избытка воздуха λ

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

  • λ = 1 — стехиометрическая смесь;
  • λ 1 — «бедная» смесь (избыток — воздух; недостаток — топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 («богатая» смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Современная медицина