산소 센서의 작동 원리 및 장치

산소 센서-자동차 엔진의 배기 가스에 남아있는 산소의 양을 기록하도록 설계된 장치입니다. 촉매 근처의 배기 시스템에 있습니다. 산소 발생기가 수신 한 데이터를 기반으로 전자 엔진 제어 장치 (ECU)는 공기-연료 혼합물의 최적 비율 계산을 수정합니다. 그 구성의 초과 공기 비율은 그리스 문자로 자동차 산업에서 표시됩니다 람다 (λ), 이로 인해 센서가 두 번째 이름 인 람다 프로브를 받았습니다.

초과 공기 계수 λ

산소 센서의 설계와 작동 원리를 분해하기 전에 연료-공기 혼합물의 초과 공기 비율과 같은 중요한 매개 변수를 결정해야합니다. 감지기.

ICE 작동 이론에는 다음과 같은 개념이 있습니다. 화학 양론 비 -이것은 엔진 실린더의 연소실에서 연료의 완전한 연소가 발생하는 공기와 연료의 이상적인 비율입니다. 이것은 연료 공급 및 엔진 작동 모드를 계산하는 데 기초하여 매우 중요한 매개 변수입니다. 이는 14,7kg의 공기와 1kg의 연료 (14,7 : 1)에 해당합니다. 당연히 그러한 양의 공기-연료 혼합물은 동시에 실린더에 들어 가지 않으며 실제 조건에 대해 재 계산되는 비율 일뿐입니다.

과잉 공기 비율 (λ) 연료의 완전 연소를 위해 이론적으로 필요한 (화학 양 론적) 양에 대한 엔진으로 유입되는 실제 공기량의 비율입니다. 간단히 말해서 "실린더에 들어가야하는 것보다 더 많은 (적은) 공기가 실린더에 들어온 것"입니다.

λ 값에 따라 세 가지 유형의 공기-연료 혼합물이 있습니다.

• λ = 1-화학 양 론적 혼합물;
• λ <1- "풍부한"혼합물 (배설-가용성; 결핍-공기);
• λ> 1- "희박한"혼합물 (과잉-공기, 부족-연료).

현대식 엔진은 현재 작업 (연비, 집중 가속, 배기 가스의 유해 물질 농도 감소)에 따라 세 가지 유형의 혼합물 모두에서 작동 할 수 있습니다. 엔진 출력의 최적 값 관점에서 계수 람다 약 0,9 (“풍부한”혼합물)의 값을 가져야하며 최소 연료 소비는 화학 양 론적 혼합물 (λ = 1)에 해당합니다. 촉매 변환기의 효율적인 작동은 공기-연료 혼합물의 화학 양 론적 구성으로 발생하기 때문에 배기 가스 청소에 대한 최상의 결과는 λ = 1에서도 관찰됩니다.

산소 센서의 목적

현대 자동차 (인라인 엔진 용)에는 두 개의 산소 센서가 표준으로 사용됩니다. 하나는 촉매 앞 (위쪽 람다 프로브)과 두 번째 (아래쪽 람다 프로브)입니다. 상부 및 하부 센서의 디자인에는 차이가 없으며 동일 할 수 있지만 다른 기능을 수행합니다.

상부 또는 전면 산소 센서는 배기 가스에 남아있는 산소를 감지합니다. 이 센서의 신호를 기반으로 엔진 제어 장치는 엔진이 작동하는 공기-연료 혼합물의 유형 (화학량 론적, 풍부 또는 희박)을 "인식"합니다. 산소 공급기 수치와 필요한 작동 모드에 따라 ECU는 실린더에 공급되는 연료의 양을 조정합니다. 일반적으로 연료 공급은 화학 양 론적 혼합물로 조정됩니다. 엔진이 예열 될 때 센서의 신호는 작동 온도에 도달 할 때까지 엔진 ECU에 의해 무시된다는 점에 유의해야합니다. 하단 또는 후면 람다 프로브는 혼합물의 구성을 추가로 조정하고 촉매 변환기의 서비스 가능성을 모니터링하는 데 사용됩니다.

산소 센서의 설계 및 작동 원리

현대 자동차에 사용되는 여러 유형의 람다 프로브가 있습니다. 가장 인기있는 이산화 지르코늄 (ZrO2)을 기반으로 한 산소 센서의 설계와 작동 원리를 고려해 봅시다. 센서는 다음과 같은 주요 요소로 구성됩니다.

• 외부 전극-배기 가스와 접촉합니다.
• 내부 전극-대기와 접촉합니다.
• 발열체-산소 센서를 가열하고 더 빨리 작동 온도 (약 300 ° C)로 만드는 데 사용됩니다.
• 고체 전해질-두 전극 (지르코니아) 사이에 위치합니다.
• 주택.
• 팁 가드-배기 가스가 들어갈 수있는 특수 구멍 (구멍)이 있습니다.

외부 및 내부 전극은 백금으로 코팅되어 있습니다. 이러한 람다 프로브의 작동 원리는 산소에 민감한 백금 층 (전극) 사이의 전위차 발생에 기반합니다. 전해질이 가열되면 산소 이온이 대기 및 배기 가스에서 전해질을 통해 이동할 때 발생합니다. 센서 전극의 전압은 배기 가스의 산소 농도에 따라 달라집니다. 높을수록 전압이 낮아집니다. 산소 센서 신호 전압 범위는 100 ~ 900mV입니다. 신호는 정현파 모양으로 100 ~ 450mV-희박한 혼합물, 450 ~ 900mV-풍부한 혼합물, 450mV는 공기-연료 혼합물의 화학 양 론적 구성에 해당합니다.

산소 발생기 자원과 그 오작동

람다 프로브는 가장 빨리 마모 된 센서 중 하나입니다. 이는 배기 가스와 지속적으로 접촉하고 있으며 그 자원은 연료의 품질과 엔진의 서비스 가능성에 직접적으로 의존하기 때문입니다. 예를 들어, 지르코늄 산소 탱크의 자원은 약 70-130km입니다.

두 산소 센서 (상부 및 하부)의 작동은 OBD-II 온보드 진단 시스템에 의해 모니터링되므로 둘 중 하나라도 실패하면 해당 오류가 기록되고 계기판에 "엔진 점검"표시등이 표시됩니다. 불이 들어옵니다. 이 경우 특수 진단 스캐너를 사용하여 오작동을 진단 할 수 있습니다. 예산 옵션에서 Scan Tool Pro Black Edition에주의를 기울여야합니다.

이 한국산 스캐너는 높은 빌드 품질과 엔진뿐만 아니라 자동차의 모든 구성 요소와 조립품을 진단 할 수 있다는 점에서 아날로그와 다릅니다. 또한 실시간으로 모든 센서 (산소 포함)의 판독 값을 추적 할 수 있습니다. 스캐너는 널리 사용되는 모든 진단 프로그램과 호환되며 허용 전압 값을 알고 있으면 센서의 상태를 판단 할 수 있습니다.

산소 센서가 제대로 작동하면 신호 특성은 규칙적인 정현파로 8 초 내에 최소 10 번의 스위칭 주파수를 나타냅니다. 센서가 고장난 경우 신호 모양이 기준 센서와 다르거 나 혼합물 구성의 변화에 ​​대한 반응이 상당히 느려집니다.

산소 센서의 주요 오작동 :

• 작동 중 마모 (센서 "노화");
• 발열체의 개방 회로;
• 타락.

이러한 모든 유형의 문제는 저품질 연료 사용, 과열, 다양한 첨가제 추가, 센서 작동 영역으로의 오일 및 세척제 유입으로 인해 발생할 수 있습니다.

산소 발생기 오작동 징후 :

• 대시 보드의 오작동 경고등 표시.
• 힘의 상실.
• 가스 페달에 대한 반응이 좋지 않습니다.
• 거친 엔진 공회전.

람다 프로브 유형

지르코니아 외에도 티타늄 및 광대역 산소 센서도 사용됩니다.

• 티탄. 이 유형의 산소 공급기에는 이산화 티타늄에 민감한 원소가 있습니다. 이러한 센서의 작동 온도는 700 ° C부터 시작됩니다. 티타늄 람다 프로브는 작동 원리가 배기 가스의 산소 농도에 따라 출력 전압의 변화를 기반으로하기 때문에 대기 공기가 필요하지 않습니다.
• 광대역 람다 프로브는 개선 된 모델입니다. 사이클론 센서와 펌핑 요소로 구성됩니다. 첫 번째는 배기 가스의 산소 농도를 측정하여 전위차로 인한 전압을 기록합니다. 다음으로 판독 값을 기준 값 (450mV)과 비교하고 편차가있는 경우 전류가 적용되어 배기 가스에서 산소 이온이 주입됩니다. 이것은 전압이 주어진 전압과 같을 때까지 발생합니다.

람다 프로브는 엔진 관리 시스템의 매우 중요한 요소이며 오작동으로 인해 운전이 어려워지고 나머지 엔진 부품의 마모가 증가 할 수 있습니다. 그리고 수리 할 수 ​​없기 때문에 즉시 새 것으로 교체해야합니다.