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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Lambdasonde. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Am 1. März 2006 wurde in Russland die Euro-2-Norm eingeführt. Den neuen Anforderungen zufolge soll der CO-Gehalt in Abgasen 0,5 % im Leerlauf und 0,3 % bei hoher Drehzahl nicht überschreiten. In Europa wurde dieser Standard im Januar 1996 eingeführt (führende Hersteller bereiten sich bereits heute auf den Übergang zu Euro-5 vor). Diese Norm stellt ziemlich strenge Anforderungen an den Betrieb aller Elemente des Motorantriebssystems, die Qualität des Motors selbst und die Qualität des Kraftstoffs. Auch wenn der Motor einwandfrei funktioniert, ist es notwendig, das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis sehr genau einzuhalten. Für eine optimale Verbrennung von 1 kg Kraftstoff werden 14,7 kg Luft benötigt. Dies gewährleistet den niedrigsten Gehalt an giftigen Substanzen im Abgas, maximale Effizienz und „Leistungs“-Eigenschaften des Motors. Diese Zusammensetzung der Mischung wird als „stöchiometrisch“ bezeichnet, und das Verhältnis der stöchiometrischen Zusammensetzung der Mischung zur vorhandenen wird üblicherweise mit dem Buchstaben λ bezeichnet. Wenn λ (Luftüberschuss) - angereichert. Bei der technischen Inspektion von Fahrzeugen wird dieser Parameter kontrolliert (sollte zwischen 0,97 und 1,03 liegen). Im Ausland werden seit mehr als 20 Jahren Geräte zur Betriebssteuerung des Verbrennungsprozesses (durch Verbrennungsprodukte) mit Rückkopplungsorganisation zur Aufrechterhaltung der stöchiometrischen Zusammensetzung eingesetzt. Möglich wurde dies mit der Einführung elektronischer Einspritz- und Zündzeitpunktsteuerungssysteme. Heutzutage ist fast jedes auf dem Markt angebotene Auto in entwickelten Ländern mit einem solchen Steuerungssystem ausgestattet. Um dieses System zu betreiben, wird ein spezieller Sauerstoffsensor, eine sogenannte „Lambdasonde“, im Abgaskrümmer des Motors platziert (Abb. 1).
Diese Verbesserung war epochal in der Geschichte der Automobilindustrie. Das Arbeitselement des Sensors ist ein poröses Keramikmaterial auf Basis von Zirkoniumdioxid, das durch Sputtern mit Platin beschichtet ist. Abgase umströmen die Arbeitsfläche. Der Sensor reagiert auf den Unterschied zwischen dem Sauerstoffgehalt in den Abgasen und in der Atmosphäre und erzeugt am Ausgang eine entsprechende Potenzialdifferenz. Die ersten „Lambdasonden“ waren resistiv, d.h. änderten ihren Widerstand. Moderne Sensoren arbeiten als Schwellwertelemente: Die Ausgangsspannung (Abb. 2) kann entweder einen hohen logischen Pegel (fettes Gemisch) oder einen niedrigen (mageres Gemisch) annehmen. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist so hoch, dass die Signalanstiegszeit vernachlässigt werden kann.
Das elektronische Motorsteuergerät (ECD) entnimmt mit einer bestimmten Periodizität (mindestens 2 Mal pro Sekunde im Leerlauf und häufiger mit zunehmender Motordrehzahl und einer Reihe anderer Parameter) das Signal der „Lambdasonde“ und vergleicht es mit dem Im Speicher gespeicherter Wert. Wenn der aktuelle Wert vom eingestellten Wert abweicht (optimal, entsprechend der gewählten Betriebsart), gibt die Steuerung einen Befehl aus, die Dauer der Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüsen, d. h. den Motorbetrieb, zu verlängern oder zu verkürzen Der Modus wird genau an die aktuelle Situation angepasst und sorgt so für maximale Kraftstoffeffizienz und minimale Schadstoffemissionen. Der Sensor kann nur funktionieren, wenn die Temperatur der empfindlichen Elemente nicht unter 300...350 °C liegt (andernfalls erzeugt er kein Signal), und die maximale Temperatur kann 950 °C erreichen. Bei den ersten Modifikationen der „Lambdasonde“ wurde versucht, sie so nah wie möglich am Abgaskrümmer zu platzieren, um eine schnelle Erwärmung und Aktivierung des Sensors zu gewährleisten. Moderne Sonden sind mit einem speziellen Heizelement ausgestattet und der Einbauort ist unkritischer geworden. Der Sensoraufbau ist in Abb. 3 dargestellt.
Bis vor Kurzem wurde die Potentialdifferenz zwischen Signalleitung und Erde gemessen. Solche Sensoren wurden mit einem speziellen leitfähigen Schmiermittel in das Abgasrohr eingeschraubt. Mit der Zeit nahm die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktverlusts zu. Die neuesten Modifikationen haben diesen Nachteil nicht. Jetzt wird die „Masse“ durch einen separaten Draht herausgeführt (Abb. 4).
Die von den meisten Sensoren erzeugten Signalpegel sind ungefähr gleich, obwohl es Ausnahmen gibt (!). Ein niedriger Signalpegel entspricht einer Spannung im Bereich von 0,1...0,2 V. Ein hoher Signalpegel entspricht 0,8...0.9 V. Markensensoren sind recht zuverlässig. Ihre Lebensdauer beträgt 80... 160 km Fahrzeuglaufleistung. Mit zunehmender Alterung des Sensors steigt die Spannung, die dem niedrigen Logikpegel entspricht (mehr als 0,25 V), und die Spannung, die dem hohen Logikpegel entspricht, sinkt (weniger als 0,65 V). Auch die „Trägheit“ des Sensors nimmt zu. Beträgt seine „Antwort“ bei magerem Kraftstoffgemisch mehr als 250 ms und bei angereichertem Gemisch mehr als 450 ms, gilt der Sensor als fehlerhaft. Dabei handelt es sich um gemittelte Daten. Bei der Prüfung, Es ist ratsam, sich an den Daten eines bestimmten, im Auto installierten Sensors zu orientieren, aber leider werden nur sehr wenige solcher Informationen veröffentlicht. In einem Autoservice werden spezielle Motortester zur Überwachung der Lambdasonde verwendet, aber zu Hause können Sie ein normales Oszilloskop verwenden. Die Buchse zum Anschluss des Sensors befindet sich normalerweise am Hauptkabelbaum, der unter den Windabweisern der Windschutzscheibe verläuft. Der Sensor enthält sehr zerbrechliche und empfindliche Komponenten. Bei der Wartung der Abgasanlage darf diese keinen Stößen ausgesetzt oder mit Reinigungs- oder Lösungsmitteln gewaschen werden. Beim Einbau des Sensors dürfen keine bei Raumtemperatur polymerisierenden oder silikonhaltigen Dichtstoffe verwendet werden (bei neuen Sensoren ist bereits ein spezielles Kontaktschmiermittel auf das Gewinde aufgetragen). Ein vorzeitiger Ausfall der "Lambdasonde" wird am häufigsten verursacht durch:
Mögliche Anzeichen für einen ausgefallenen Sauerstoffsensor sind:
Der Sauerstoffsensor ist kein eigenständiges Gerät. Es funktioniert „in Verbindung“ mit einem Abgaskatalysator (viele Autobesitzer sind von seinem Preis (400...600 Dollar) schmerzlich „gebissen“. Ein Katalysator ist ein aus drei Komponenten bestehendes Gerät, das dazu dient, giftige Stoffe (Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide) durch eine katalytische Reaktion zu Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser zu oxidieren. Die optimale Leistung des Katalysators (Neutralisierung von ca. 80 % aller Komponenten) wird nur erreicht, wenn der Motor mit stöchiometrischer Gemischzusammensetzung arbeitet (Abb. 5).
Ein Verlust oder eine Verzerrung des Signals der Lambdasonde führt zu einem Anstieg des Gehalts an Schadstoffen in den Verbrennungsprodukten und damit zu einer starken Verkürzung der Lebensdauer des Katalysators. Es ist erwähnenswert, dass es bis vor Kurzem durchaus üblich war, eine defekte Lambdasonde und einen defekten Katalysator zu demontieren und anschließend ein Einsatzrohr einzubauen. Auf diese Weise wurde eine große Anzahl ausländischer Autos „modifiziert“, da teure Reparaturen nicht möglich waren. Mit der Einführung neuer Regeln wird jedoch beim Bestehen einer technischen Prüfung das Vorhandensein und die Funktionsfähigkeit aller Geräte verlangt, wenn das Fahrzeug serienmäßig (bei der Herstellung) damit ausgestattet war. Literatur
Autor: I.Nagovitsyn, Talagi-Neftebaza, Gebiet Archangelsk.
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