ラムダプローブ。スキーム、説明

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ラムダプローブ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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1 年 2006 月 2 日以降、ロシアでは Euro-0,5 規格が導入されました。新しい要件によると、排気ガス中のCO含有量はアイドル時で0,3%、高速時で1996%を超えてはなりません。ヨーロッパでは、この規格は 5 年 XNUMX 月から導入されています (現在、大手メーカーはすでに Euro-XNUMX への移行の準備をしています)。この規格は、エンジン動力システムのすべての要素の動作、エンジン自体の品質、燃料の品質に対してかなり厳しい要件を課しています。たとえエンジンが完全に整備可能であっても、空気と燃料の混合比を非常に正確に維持する必要があります。

1 kg の燃料を最適に燃焼させるには、14,7 kg の空気が必要です。これにより、排気中の有害物質の含有量が最小限に抑えられ、エンジンの効率と「出力」特性が最大化されます。この混合物の組成は「化学量論的」と呼ばれ、混合物の化学量論的組成と既存の化学量論的組成の比は通常文字 λ で表されます。 λ（過剰空気）の場合 - 濃縮。車両の技術検査中、このパラメータは制御されます（0,97 ～ 1,03 以内である必要があります）。

海外では 20 年以上にわたり、化学量論組成を維持するために、フィードバックを組織化した燃焼プロセス (燃焼生成物による) の動作制御装置が使用されてきました。これは、噴射と点火タイミングの電子制御システムの出現により可能になりました。現在、先進国の市場で販売されているほぼすべての自動車には、このような制御システムが搭載されています。

このシステムを機能させるには、「ラムダプローブ」と呼ばれる特別な酸素センサーがエンジンの排気マニホールドに配置されます（図1）。

ラムダプローブ

この改善は自動車業界の歴史における画期的な出来事でした。センサーの作動要素は、二酸化ジルコニウムをベースとした多孔質セラミック材料で、スパッタリングによってプラチナでコーティングされています。排気ガスは作業面の周りを流れます。センサーは排気ガスと大気中の酸素レベルの差に反応し、出力に対応する電位差を生成します。

最初の「ラムダプローブ」は抵抗性でした。彼らの抵抗を変える。最新のセンサーはしきい値要素として機能します。出力電圧 (図 2) は、高い論理レベル (濃厚な混合気) または低い論理レベル (希薄な混合気) のいずれかをとります。反応速度が非常に速いため、信号フロントの継続時間は無視できます。

ラムダプローブ

エンジンの電子制御装置 (ECU) は、特定の周波数 (アイドリング時およびエンジン回転数の上昇やその他のパラメーターが増加した状態で 2 秒あたり少なくとも XNUMX 回) で「ラムダプローブ」から信号を除去し、比較します。現在の値が設定値 (選択された動作モードに対応する最適値) と異なる場合、コントローラーはインジェクターによる燃料噴射時間を増減するコマンドを発行します。エンジン動作モードは現在の状況に合わせて微調整され、最大の燃費を実現し、有害な排出物を最小限に抑えます。

センサーは感知素子の温度が 300 ～ 350°C 以上の場合にのみ機能し (それ以外の場合は信号を生成しません)、限界温度は 950°C に達する可能性があります。「ラムダプローブ」の最初の修正は、最速のウォームアップを確保し、センサーが動作できるようにするために、排気マニホールドのできるだけ近くに配置することを試みました。

最新のプローブには特殊な発熱体が装備されており、設置場所はそれほど重要ではありません。センサーデバイスを図3に示します。

ラムダプローブ

スレッド付きの金属製ボディ。
シーリングリング;
電気信号集電体;
絶縁体（セラミック）;
ワイヤハーネス;
ワイヤーのカフをシールします。
加熱回路の導電性接点;
大気用の開口部を備えた外部保護スクリーン。
加熱コイル;
セラミックチップ;
排気ガス用の穴のある保護スクリーン。

最近まで、電位差は信号線とグランドの間で取られていました。このようなセンサーは、特殊な導電性潤滑剤を使用して排気管にねじ込まれていました。時間が経つにつれて、連絡が取れなくなる可能性が高くなりました。最近の修正ではこの欠点は解消されています。ここで、「質量」は別のワイヤーによって引き出されます（図4）。

ラムダプローブ

例外 (!) はありますが、ほとんどのセンサーが生成する信号レベルはほぼ同じです。低い信号レベルは 0,1 ～ 0,2 V の範囲の電圧に対応します。高い信号レベルは 0,8 ～ 0.9 V に対応します。独自のセンサーは非常に信頼性があります。耐用年数は、車の走行距離80万〜160万kmです。センサーが経年劣化するにつれて、低論理レベルに対応する電圧は上昇し (0,25 V 以上)、高論理レベルに対応する電圧は低下します (0,65 V 未満)。センサーの「応答」も増加します。その「応答」が可燃性希薄混合気で 250 ミリ秒を超え、可燃性混合気の濃い混合気で 450 ミリ秒を超える場合、センサーに欠陥があると見なされます。これらは平均化されたデータです。残念ながら、そのような情報はほとんど公開されていません。

車のサービスでは、「ラムダプローブ」を制御するために特別なモーターテスターが使用されますが、家庭では従来のオシロスコープを使用できます。センサーに接続するためのレセプタクルは、通常、フロントガラスから水を排出するためにディフレクターの下を通るメインワイヤーハーネスにあります。センサーには非常に壊れやすく敏感なコンポーネントが含まれています。排気システムを整備するときは、衝撃を与えたり、洗剤や溶剤で洗ったりしないでください。センサーを取り付ける際は、室温で重合するシーラントやシリコーンを含むシーラントを使用しないでください (新しいセンサーのネジには、特殊な接触グリースがすでに塗布されています)。

「ラムダプローブ」の早期故障は、ほとんどの場合、次の原因で発生します。

有鉛ガソリンまたは規制されていない添加剤を含むガソリンの使用。
エンジンを始動しようとして失敗を繰り返すと、未燃燃料の蒸気が排気管内に蓄積し、衝撃波の形成とともに発火する可能性があります。
エンジンが長時間濃い燃料混合気で作動したときの失火、点火時期制御システムの違反によって引き起こされるセンサー先端の過熱。
タコメーターが「レッドゾーン」にあるときの過度の「再ガス化」。

故障した酸素センサーの考えられる兆候は次のとおりです。

オンボード診断システムの信号（「CHECK ENGINE」警告ランプの点灯とメモリ内の特定の故障コードの修正[1]）。
車の加速時にコントロールランプ「CHECK ENGINE」が短時間点灯します。
不安定なエンジンアイドリング;
燃料消費量の増加と車両動力学の悪化。
触媒の取り付け領域でパチパチパチパチという音や燃えるような臭い、ならびに温度の上昇または触媒の赤熱状態への加熱。大量の未燃燃料が触媒に入ると、排気ガスに腐った卵のような独特の臭いが発生します。

酸素センサーは独立したデバイスではありません。それは、排気ガス触媒コンバーターと「連動して」機能します（多くの自動車所有者は、その価格：400 ... 600ドルに痛いほど「噛まれています」）。触媒コンバーターは、触媒反応の結果として有毒物質 (一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物) を二酸化炭素、窒素、水に酸化するように設計された 80 つのコンポーネントからなる装置です。触媒の最適な動作 (全成分の約 5% の中和) は、エンジンが XNUMX 世紀の混合組成にわたって化学量論で動作した場合にのみ達成されます (図 XNUMX)。

ラムダプローブ

「ラムダプローブ」からの信号の損失または歪みは、燃焼生成物中の有毒物質の含有量の増加につながり、その結果、触媒の耐用年数が急激に減少します。

注目に値するのは、最近まで、欠陥のある「ラムダプローブ」と触媒を解体し、その後インサートパイプを取り付けることが非常に頻繁に行われていたことです。このようにして、高額な修理が不可能なために多くの外国車が「廃車」となった。しかし、新しい規則の導入により、自動車が定期的に（製造中に）装備されていた場合、技術検査に合格する際に、すべての装備の存在と操作性が要求されます。

文学

I.ナゴヴィツィン。車載コンピューター「オペル」の診断。 - ラジオワールド、2006 年、N3。 4、26ページ。
オペル・オメガ＆セネター。修理と点検。 - CJSC アルファマー出版。サンクトペテルブルク、2001 年。
自動車の電気・電子機器。 - CJSC アルファマー出版。サンクトペテルブルク。 2001年。

著者: I.Nagovitsyn、Talagi-Neftebaza、アルハンゲリスク地域。

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