Дата датчика кислорода delphi

СОДЕРЖАНИЕ

791 просмотров

21 января 2020

Самое быстрое время срабатывания в отрасли

Прочитано: 7117
Дата: 5-07-2016, 14:42
Печатать

Благодаря стараниям автопроизводителей снизить расход топлива и выброс вредных веществ в атмосферу лямбда-зонд, он же датчик кислорода, стал одним из ключевых элементов системы управления двигателем. И к тому же таким, который работает в очень неблагоприятных условиях. Именно поэтому в мире всего несколько производителей вообще в состоянии справиться с производством данного компонента, а двигать вперед развитие его конструкции – и вовсе единицы. Специалисты компании Delphi, как ведущего поставщика этих компонентов в OE-комплектацию, делятся своими знаниями с нашими читателями.

Жесткие экологические нормы определили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов для снижения содержания вредных веществ в выхлопных газах. Однако катализатор эффективно работает лишь при определенных условиях, для создания которых необходим постоянный контроль состава топливно-воздушной смеси. Что и выполняет датчик кислорода, он же лямбда-зонд.

Название датчика происходит от греческой буквы l (лямбда), которой в теории ДВС обозначается коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. Оптимальный, то есть стехиометрический состав этой смеси – 14,7 части воздуха к 1 части топлива. Диапазон эффективной работы катализатора очень узкий: l=1±0,01, и обеспечить такую точность может только топливная система с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Закрытая система, или система с замкнутым контуром представляет собой стратегию, при которой система управления двигателем полагается только на те данные, которые были предоставлены кислородными датчиками с целью регулирования продолжительности впрыска топлива.

Избыток воздуха в смеси определяется путем измерения содержания в выхлопных газах остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска, и согласно ему ЭБУ оптимизирует состав смеси. На современных моделях автомобилей есть второй лямбда-зонд на выходе катализатора – для еще большей точности смесеобразования и контроля эффективности работы катализатора.

Принцип измерений
Способ измерения остаточного кислорода состоит в том, что одна часть элемента открывается в атмосферу, а другая взаимодействует с отработавшими газами. Самым распространенным типом датчика, установленным на системах впрыска бензинового топлива, является циркониевый. Он действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины.

Платиновый контакт присоединен к каждой из сторон элемента. Отрицательно заряженные ионы кислорода собираются на платиновых электродах, и когда датчик достигает температуры около 400°C, любая разность потенциалов образует электрическое напряжение. В случае если смесь бедная, содержание кислорода в отработавших газах высокое. При сравнении с содержанием кислорода в атмосфере существует только очень маленькая разность потенциалов, и, как следствие, возникает небольшое напряжение (около 0,2-0,3 В).

В случае если смесь богатая, то содержание кислорода в отработавших газах низкое. Создается большая разность потенциалов, поэтому возникает относительно более высокое напряжение (0,7-0,9 В). Система управления двигателем будет непрерывно подстраивать длительность импульсного сигнала под форсунки с целью выйти на среднее напряжение, составляющее около 0,4-0,6 В при значении лямбда около 1,0. Поскольку в процессе движения режимы работы двигателя постоянно изменяются, значение напряжения колеблется в обе стороны от среднего значения. Поэтому этот датчик в силу своей неспособности определить небольшие изменения в содержании кислорода известен как узкополосный.

Новые технологии Delphi
Новый тип датчиков кислорода, разработанный компанией Delphi, – мини-датчик (Mini-Switching Oxygen Sensor) – основан на технологии Switching Oxygen Sensor и представляет собой радикально уменьшенный в размерах датчик кислорода. Этого требуют производители автомобилей для более компактной компоновки двигателей и их выпускной системы, а также гибкости в производстве. Двигатели становятся экономичнее, а соответственно, объем выхлопа в пересчете на литраж мотора уменьшается. Новые датчики легко совместимы с более тонкими выхлопными трубами, а их малые размеры снижают влияния самого датчика на поток газов.

Mini-Switching датчики обеспечивают более точный контроль и лучшую диагностику системы выхлопа, ускоренное время реакции для экономии топлива и снижения эмиссии на холодном старте, имеют большую выносливость к высоким температурам, меньшее энергопотребление. Интегрированный нагреватель позволяет устанавливать их дальше по ходу выпускного тракта. Датчики разработаны как для бензиновых и газовых двигателей, так и моторов с топливной системой газ/бензин. В датчиках уже заложено соответствие будущим стандартам по эмиссии вредных веществ. Ведь можно не сомневаться, что нормы будут ужесточаться и дальше, и Delphi к этому уже готов.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300-400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве кислорода в атмосфере и выхлопном тракте ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения. При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.).

Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј – Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1-0,9 В. Датчик, установленный после каталитического нейтрализатора отработавших газов, действует по тому же принципу, что и датчик перед ним, но с одним очень большим отличием. После того, как газы были обработаны каталитическим нейтрализатором, содержание кислорода в них остается на неизменном уровне. Это обеспечивает постоянное напряжение около 0,4-0,6 В, соответственно требуется датчик, способный более адекватно «оценивать» количество кислорода.

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили. Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика.

Когда с ростом требований по снижению расхода топлива и выбросов возникла необходимость эксплуатировать двигатели, в которых смесеобразование выводится за пределы стехиометрии, были разработаны так называемые широкополосные датчики. Они обладают линейной характеристикой сигнала, то есть способны генерировать напряжение пропорциональное содержанию остаточного кислорода в отработавшем газе.

Широкополосные датчики
Широкополосные датчики имеют две ячейки – измерительную ячейку и ячейку накачки. С помощью измерительной ячейки определяется содержание кислорода в отработавшем газе, и затем сравнивается с заданной величиной. Если эта величина отличается, то ячейка накачки включает ток накачки, при этом в измерительную камеру поступают ионы кислорода до тех пор, пока величина напряжения измерительной ячейки не будет снова соответствовать эталонному напряжению. Выходной сигнал соответствует току накачки, который является измерительной величиной, почти линейно описывающей точную лябда-величину смеси. Чем больше отклонение проникающего отработавшего газа от этой величины, тем больше ток накачки и, таким образом, выходной сигнал датчика.

Планарный элемент широкополосного кислородного датчика состоит из нескольких слоев. Кроме ячейки накачки и измерительной ячейки, в нем обязательно присутствует встроенный нагреватель, чтобы датчик независимо от внешних условий работал при температуре, создающей условия для измерения. Эти датчики применяются в бензиновых двигателях в качестве регулирующего датчика, а сейчас все чаще применяются и в дизельных автомобилях.

Кислородный датчик в деталях

A. Двухслойное защитное покрытие обеспечивает безотказную работу датчика в течение продолжительного срок службы.
B. Эксклюзивное защитное покрытие устойчиво к агрессивным загрязнителям, вызывающим загорание check engine и преждевременную смерть датчика.
C. Датчики кислорода с планарным чувствительным элементом и интегрированным нагревателем демонстрируют самое короткое в отрасли время прогрева для сокращения вредных выбросов при «холодном» запуске, обеспечивая повышенную экономию топлива.
D. Корпус датчика из нержавеющей стали протестирован на надежность, производительность и экологическую безопасность – до 15 лет/240 тс.км пробега.
E. Дышащий мембранный фильтр обеспечивает лучшее поступление кислорода к центральной части датчика для оптимальной работы.
F. Система гидроизоляции устойчива к высоким температурам, вибрации и коррозии для поддрежания точности сигнала и гарантирует долгий срок службы датчика.

Неисправности датчика кислорода – причины и последствия
Специалисты Delphi выделяют несколько наиболее заметных факторов риска для кислородных датчиков. Все они, так или иначе, связаны с посторонними примесями, которые попадают в камеру сгорания, а оттуда – в выхлопную систему. Так, весьма опасны присадки в топливо, используемые для повышения октанового числа. Применение этилированного бензина категорически недопустимо – свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда зонда за несколько бесконтрольных заправок.

В тех же случаях, когда используется кондиционное топливо, главную угрозу для датчика представляют неисправности двигателя. Сильный угар масла, неправильное зажигание, несвоевременная замена топливного фильтра – все эти факторы могут привести к снижению работоспособности лямбда-зонда. Правда, в отличие от некачественного топлива, которое полностью выводит датчик из строя за несколько сотен километров пробега, эти факторы приводят к постепенному снижению его чувствительности и быстродействия. Чем больше износ двигателя, тем короче срок службы лямбда-зонда.

При неисправности лямбда-зонда ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, и состав топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате возрастет расход топлива, работа двигателя на холостом ходу станет неустойчивой, увеличится содержание СО в ОГ, ухудшится динамика автомобиля, но он остается на ходу. Однако в некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда значительным увеличением расхода топлива, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель страшно «тупит». То есть фактически автомобиль к эксплуатации непригоден, и даже до СТО порой доехать проблематично.

При сгоревшем или отключенном лямбда зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1-0,3% до 3-7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях с двумя кислородными датчиками в случае отказа второго лямбда-зонда добиться нормальной работы двигателя практически невозможно. В довершение всего, избыток кислорода в переобогащенной смеси в кратчайшие сроки полностью уничтожает дорогостоящий каталитический нейтрализатор.

На датчике с четырьмя проводами два провода отвечают за нагревательный элемент, который предназначен для того, чтобы как можно быстрее довести температуру датчика до рабочей температуры 400°C. Самое простое, с чего можно начать, – проверить целостность цепи элемента нагревателя. Отключите датчик и измерьте сопротивление на контактах 1 и 2. Если оно лежит в пределах 5-30 Ом, проверьте сигнал, который поступает от электронного блока управления двигателем. Обычно он приводится в действие за счет сигнала модуляции длительности импульса (PWM), поступающего от электронного блока управления. Чтобы замерить воздействующий сигнал нагревателя, потребуется задействовать осциллоскоп.

Следующий шаг – испытание самого датчика; сначала проверьте контакт между зажимом заземления 4 и землей. Если это возможно, исследуйте сигнал только после того, как двигатель достигнет рабочих условий, т.е. достаточно прогреется, и система управления начнет работать с замкнутым контуром. Сигнал должен переключаться между богатым и бедным состояниями (с 0,2-0,3 В на 0,7-0,9 В); данное переключение должно происходить приблизительно каждую секунду. Если сигнал мал (среднее напряжение 0,3 В) или слишком велик (среднее напряжение 0,7 В), то, вероятно, датчик стал жертвой коррозии на платиновых электродах или загрязнения в отверстиях.

Если автомобиль оснащен несколькими кислородными датчиками pre и post, можно получить более точную информацию. Используя данные двух или четырех каналов и накладывая сигналы, можно получить точные сведения о времени реакции и операционной/рабочей эффективности: сигналы от исправных датчиков должны быть зеркальным отражением друг друга».

Цветовая маркировка выводов лямбда-зондов может различаться, но сигнальный провод всегда будет иметь темный цвет (обычно – черный). «Массовый» провод может быть белым, серым или желтым. Обратите внимание, что все проверки сопротивления и непрерывности цепи необходимо выполнять при разъединенной цепи. Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету «накального» вывода подогревателя – он всегда красный.

Варианты замены датчика
Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в машине цепи питания для нагревателя лямбда зонда. Недостающие провода можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать стандартные автомобильные контакты.

При замене 3-контактного лямбда зонда на 4-контактный необходимо надежно соединить с «массой» автомобиля провод заземления подогревателя и сигнальный «минус», а накальный провод подогревателя через реле и предохранитель подключить к «плюсу» аккумулятора. Подключение напрямую к катушке зажигания нежелательно, т. к. в цепи ее питания может стоять понижающее сопротивление. Подключиться к контактам топливного насоса достаточно сложно. Лучше всего подключить реле подогревателя лямбда зонда к замку зажигания.

Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут – ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует». И конечно, не стоит соблазняться слишком доступными предложениями от непроверенных поставщиков. Датчик кислорода сложен в изготовлении и при этом определяет работу двигателя. Поэтому стоит доверять только тем производителям, качество продукции которых признано автопроизводителями.

Опубликовано в журнале autoExpert №3 2016. Использование материалов возможно только со ссылкой на источник.

Уважаемые покупатели, во избежание ошибок при отправке датчика кислородного, в строке “Комментарий” указывайте модель вашего автомобиля и год выпуска.

Датчик кислорода, чаще всего заменяется следующими терминами: О2-датчик, лямбда зонд (ЛЗ). Поэтому, если вы услышите эти термины, то знайте, что речь идёт об одном и том же.

Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе – катализаторы) – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – вот тут и приходит на помощь датчик кислорода.

Другие артикулы товара и его аналогов в каталогах: 21074-3850010.

Особенности изделия:
Датчик кислорода Делфи (обозначение по каталогу ” DELPHI ” 28122177) , предназначен для контроля состава топливно-воздушной смеси и устанавливается в автомобилях оборудованных электронной системой управления двигателем .

Применяемость: ВАЗ-21041, ВАЗ 2105, ВАЗ-21067, ВАЗ-21074-20, ВАЗ-21074-30, ВАЗ-21074-40 .

Название датчика происходит от греческой буквы λ (лямбда) , которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, l равна 1 (график 1). «Окно» эффективной работы катализатора очень узкое: l=1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ) , а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора . Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора (рис. 1).

График 1. Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (l) Полное сгорание и максимальная мощность достигается при l=1.

Рис. 1. Схема l-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя 1 – впускной коллектор; 2 – двигатель; 3 – блок управления двигателем; 4 – топливная форсунка; 5 – основной лямбда-зонд; 6 – дополнительный лямбда-зонд; 7 – каталитический нейтрализатор.

Принцип работы Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы (рис.2). Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС.

Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков ( положения дроссельной заслонки , температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 – 0,9 В. (график 2).

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля (рис. 3).

График 2. Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (l) при температуре датчика 500-800оС

А – условная точка средних показаний (Uвых » 0,5 В, при l=1,0). (Обогащение смеси (уменьшение О2 в выхлопе). Обеднение смеси (увеличение О2 в выхлопе).

Рис. 3. Конструкция датчика кислорода с подогревателем

1 – керамическое основание; 2, 8 – контакты НЭ; 3 – нагревательный элемент (НЭ); 4 – твердый электролит ZrO2 с напыленными платиновыми электродами; 5 – защитный кожух с прорезями; 6 – металлический корпус с резьбой крепления; 7 – уплотнительное кольцо; 9 – выводы датчика.

Если ЛЗ «врет». В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального.

В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу.

В некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую СТО Вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Перечень возможных неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам.

При сгоревшем или отключенном лямбда зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 – 0,3% до 3 – 7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или «пробивки» секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя практически невозможно.

Универсальный лямбда зонд DELPHI – наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 тыс. км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы.

Применение этилированного бензина категорически недопустимо – свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда зонда за несколько бесконтрольных заправок.

Рис. 2. Схема лямбда зонда bosch на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе

1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов

а – без подогревателя; б, с – с подогревателем.

* цвет вывода может отличаться от указанного.

Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда зонд DELPHI и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы. Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в машине цепи питания для нагревателя лямбда зонда.

Датчик кислорода, также называемый датчиком O2 или лямбда-зондом, измеряет количество кислорода в отработавших газах. И хотя это может показаться несложной задачей, датчик O2 является одним из наиболее важных датчиков транспортного средства, который отвечает за соблюдение баланса между топливом и воздухом и сведение к минимуму объема вредных выбросов. Если топлива слишком много, в выхлопных газах присутствуют углеводороды и угарный газ. Если топлива слишком мало — загрязняющие атмосферу оксиды азота. Датчик O2 позволяет добиться золотой середины. Именно поэтому следует устанавливать фирменные датчики от производителя оригинального оборудования, например, от компании Delphi Technologies. Каждый наш датчик — это хорошо зарекомендовавшие себя оригинальные технологии, обеспечивающие быстроту срабатывания и долгий срок службы.

Самое быстрое время срабатывания в отрасли

Поскольку основной объем выбросов углеводородов и угарного газа приходится на первые 30 секунд после холодного пуска, установка быстродействующего датчика кислорода имеет особую важность. Наш планарный чувствительный элемент со встроенным нагревателем достигает оптимальной рабочей температуры за считанные секунды, если точнее — через шесть секунд, это дает возможность быстрее активировать режим замкнутого контура и сократить количество выбросов при холодном старте.

“>

Комментировать

791 просмотров