Лямбда-зонды, лянбда зонд

Лямбда-зонд порогового типа действует по принципу гальванического элемента/твердооксидного топливного элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх неё напылены токопроводящие пористые электроды из платины, одновременно являющейся катализатором окислительно-восстановительных реакций.

 Один из электродов омывается горячими выхлопными газами, а второй - воздухом из атмосферы (предположительно, трубок подвода воздуха к обратной стороне реальных датчиков не обнаружено, окислителем в топливной ячейке может является сам оксид циркония или другая добавка, расходующийся при работе и ограничивающий срок службы датчика). Эффективное измерение состава отработавших газов лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до определенной температуры (для автомобильных двигателей 300-400 °C). Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а гальваническая ячейка начинает работать. Наличие в выхлопных газах не окисленного топлива ведет к появлению на электродах гальванической ячейки выходного напряжения. Широко распостранённое заблуждение, отразившееся в русско-язычном названии — «датчик кислорода». На деле лямбда-зонд вышеописанного типа является датчиком не сгоревшего топлива — при наличии в окружающих газах одновременно и топлива и кислорода в стехиометрической пропорции (например при отсутствии горения в ДВС или просто погружение подогретого датчика в несгоревшую стехиометрическую газовоздушную смесь) - вырабатывается напряжение, трактующееся как «избыток топлива» контроллером управления ДВС. При отсутствии не сгоревшего топлива с внутренней стороны датчика - даже при погружении в чистый кислород - ячейка не вырабатывает ЭДС, выходная разность потенциалов равна нулю. Если на внутреннем платиновом электроде присутствует не сгоревшее топливо, то появляется разность потенциалов 0.5-1.0 Вольта. При достижении стехиометрического состава горючей смеси, концентрация не сгоревшего топлива в выхлопных газах значительно падает, что сопровождается скачкообразным изменением э.д.с. датчика, которая фиксируется высокоомным входом измерительного устройства (бортового компьютера автомобиля).

Первые «лямбда-зонды» были резистивными, то есть изменяли свое сопротивление. Современные датчики работают как пороговые элементы.

Сигнал используется системой управления для поддержания оптимального (стехиометрического, около 14,7:1) соотношения топливной смеси. В стехиометрии — λ = (реальное к-во воздуха) / (необходимое к-во воздуха).

λ=1 — стехиометрическая (теоретически идеальная) смесь;

λ>1 — бедная смесь;

λ<1 — богатая смесь (избыток бензина, воздуха не хватает для полного сгорания).

Поскольку некоторое количество кислорода должно присутствовать в выхлопе для нормального дожигания СО и СН на катализаторе, для более точного регулирования используют второй датчик, расположенный за катализатором.

Разновидность кислородного датчика.

Основная разница зонда с широким диапазоном измерения (например LSU 4 от Bosch) по отношению к обычным λ-зондам — это комбинация сенсорных ячеек и так называемых накачивающих ячеек. Ячейки разделены диффузионным зазором шириной от 0,01 до 0,05 мм. Состав его газового содержимого постоянно соответствует λ=1, что для сенсорной ячейки значит напряжение в 450 милливольт. Содержание газа в зазоре и вместе с ним напряжение сенсора поддерживаются посредством различных напряжений, прикладываемых к накачивающей ячейке. При бедной смеси и напряжении сенсора ниже 450 милливольт ячейка выкачивает кислород из диффузионной полости. Если смесь богатая и напряжение лежит выше 450 милливольт, ток меняет свое направление, и накачивающие ячейки транспортируют кислород в диффузионные расщелины. При этом интегрированный нагревающий элемент устанавливает температуру области от 700 до 800 градусов. Датчик типа LSU при погружении в несгоревшую смесь, содержащую одновременно и топливо и кислород, будет указывать «избыток воздуха», в отличие от порогового, сигнал которого надо интерпретировать «избыток топлива».

При отказе датчика система переходит в аварийный режим без коррекции содержания воздуха в смеси.

Одной из основных причин отказа датчика в автомобиле (в России) являлось его «отравление» тетраэтилсвинцом. По мере перехода на качественный неэтилированный бензин эта проблема уходит в прошлое. Производитель заявляет больший срок службы широкодиапазонных датчиков в сравнении с пороговыми как в нормальных условиях, так и в условиях отравления свинцом. Однако длительная работа на богатых смесях с выделением сажи, длительное отсутствие управляющих сигналов на датчике — запрещены при эксплуатации, резко снижают срок службы широкодиапазонного датчика. Выходной сигнал широкодиапазонного датчика зависит от его контроллера управления, может быть токовым или потенциальным. Например, выходной ток контроллера широкополосного датчика Ipn и соответствующие значения λ[1]

Если вы хотите купить ЛЯМБДА-ЗОНД или другие АВТОЗАПЧАСТИ - звоните нам, подберём запчасти с склада в Кишинёве, или привезём под заказ. +37322-22-71-55, 0-695-24-190 Олег.