Hapnikuandur Mis see on ja kuidas see töötab
Mootorisse siseneva kütuse ja õhu segu reguleerimiseks on vaja hapnikuandurit. See tagab maksimaalse võimsuse ja väiksema kütusekulu. Räägime, miks on hapnikuandurit autosse vaja ja kuidas see töötab.
Milleks seda vaja on
Bensiinimootori heitgaasides võib leida palju erinevaid toksilisi komponente, kuid traditsioonilised triaadi reeglid:
- CO – süsinikmonooksiid, vingugaas;
- CH – põletamata süsivesinikud;
- NOx – lämmastikoksiidid.
Insenerid on sellele ohtlikule kolmainsusele vastu astunud väga olulise seadmega, mis on osa väljalaskesüsteemist – katalüüsmuunduriga. Teisisõnu, gaasid, mis on selle seadme läbinud, muutuvad agressiivselt mürgistest suhteliselt ohututeks, neutraalseteks.
Selleks, et muundur saaks sinna sisenevaid gaase tõhusalt “õilistada”, peab iga komponendi sisaldus neis mahtuma üsna kitsasse raamistikku, mis vastab kütuse ja õhu stöhhiomeetrilise töösegu silindrites põlemisele. Tuletame meelde, et selle koostist iseloomustab nn liigse õhu koefitsient a.
Kui a on suurem kui 1,0, on segu lahja, lahja jne. Ja vastupidi – segu alla 1,0 – rikastatud, rikas jne. Kui õhku on täpselt nii palju, kui on vaja kütuse täielikuks põlemiseks, nimetatakse segu stöhhiomeetriliseks – see on väärtuste vahemik, mis on peaaegu 1,0.
Konverteri efektiivsuse sõltuvus mootori silindrites oleva töösegu koostisest. Et efektiivsus oleks vähemalt 80%, ei tohiks koostise kõikumised optimaalse suhtes ületada 1%. Kuidas tagada nii suur täpsus ja stabiilsus samal ajal? Eesmärk saavutati elektroonilise automaatse juhtimissüsteemi tulekuga, mille heitgaasides on hapnikuandur – teisisõnu lambda-sond. See andur on sissepritsesüsteemi kõige olulisem tagasiside element, mis võimaldab säilitada stöhhiomeetrilist koostist mootori püsiseisundi töörežiimidel täpsusega ±1%.
Kaasaegsetel autodel näete kahte tüüpi hapnikuandureid. Esimesse kategooriasse kuuluvad tsirkooniumdioksiidil (tsirkoonium) põhinevad andurid ja teise titaanoksiidil (titaanil) põhinevad andurid. Tööpõhimõte on sama, erinevus on ainult disainis.
Hapnikuanduri mõõteelemendil on seest ja väljast väärismetallist – plaatinast – kate. Sees – "tahke elektrolüüt" (keraamika). See töötab tahke elektrolüüdiga galvaanilise elemendi põhimõttel: 300–350°C temperatuuri saavutamisel hakkab keraamika hapnikuioone juhtima.
Kasulik on meeles pidada, et see on minimaalne võimalik temperatuur mõõteelemendi tööks, samas kui mootori töötamise ajal on anduri temperatuur umbes 600°C. Piiratud on ka maksimaalne töötemperatuur – olenevalt anduri tüübist umbes 900–1000 ° C; ülekuumenemine ähvardab seda kahjustada.
Toimimispõhimõte
Kui mootor töötab, on hapniku kontsentratsioon heitgaasisüsteemis ja väljaspool seda välisõhus täiesti erinev. Just see erinevus põhjustab hapnikuioonide liikumist tahkes elektrolüüdis, mille tulemusena tekib mõõteelemendi elektroodidele potentsiaalide erinevus – hapnikuanduri signaal.
Sondi väljund versus temperatuur. Tsoon alla 300°C – mittetöötav: 1 – reaktsioon rikkalikele segudele; 2 – reaktsioon halbadele segudele. Nagu näete, on reaktsioonid rikkalikele ja lahjadele segudele väga erinevad, kuid temperatuuri langedes alla 300°C vahe järk-järgult väheneb – see tsoon enam ei tööta. Et andur pärast mootori käivitamist kiiremini soojeneks, asetatakse see mootorile võimalikult lähedale, kuid siiski maksimaalse temperatuuri piiranguid arvestades. Eriti "kriitiline" on pikk sõit täis mootorivõimsusega.
Tänapäevased hapnikuandurid on elektriküttega, mida juhib elektrooniline mootori juhtseade, muutes küttekeha voolu. Sellest lähtuvalt jälgib see ka küttekontuuri tervist, mis on väga oluline.
