Apa itu penyelidikan lambda. Bagaimana sensor oksigen mengatur pengoperasian mesin pembakaran internal?

Mobil saat ini benar-benar dijejali dengan segala macam sensor yang mengontrol tekanan ban dan rem, antibeku dan suhu oli dalam sistem pelumasan, ketinggian bahan bakar, kecepatan roda, sudut kemudi, dan banyak lagi. Sejumlah sensor digunakan untuk mengatur mode operasi mesin pembakaran internal. Di antaranya adalah perangkat dengan nama misterius lambda probe, yang akan dibahas dalam artikel ini.

Huruf Yunani lambda (λ) menunjukkan koefisien yang mencirikan penyimpangan komposisi campuran udara-bahan bakar yang dipasok ke silinder mesin pembakaran internal dari yang optimal. Perhatikan bahwa dalam literatur teknis berbahasa Rusia untuk koefisien ini, huruf Yunani lainnya sering digunakan - alfa (α).

Efisiensi maksimum mesin pembakaran internal dicapai pada rasio tertentu dari volume udara dan bahan bakar yang memasuki silinder. Dalam campuran udara seperti itu, persis sebanyak yang dibutuhkan untuk pembakaran bahan bakar yang sempurna. Tidak lebih, tidak kurang. Rasio udara dan bahan bakar ini disebut stoikiometri. 

Untuk unit daya yang menggunakan bensin, rasio stoikiometrik adalah 14,7, untuk unit diesel - 14,6, untuk gas cair (campuran propana-butana) - 15,5, untuk gas terkompresi (metana) - 17,2.

Untuk campuran stoikiometri, = 1. Jika lebih besar dari 1, maka ada lebih banyak udara daripada yang dibutuhkan, dan kemudian mereka berbicara tentang campuran kurus. Jika kurang dari 1, campuran dikatakan diperkaya.

Campuran ramping akan mengurangi kekuatan mesin pembakaran internal dan memperburuk ekonomi bahan bakar. Dan pada proporsi tertentu, mesin pembakaran internal akan mati begitu saja.

Dalam hal operasi pada campuran yang diperkaya, daya akan meningkat. Harga tenaga seperti itu adalah pemborosan bahan bakar yang besar. Peningkatan lebih lanjut dalam proporsi bahan bakar dalam campuran akan menyebabkan masalah pengapian dan pengoperasian unit yang tidak stabil. Kurangnya oksigen tidak akan memungkinkan bahan bakar terbakar sepenuhnya, yang secara dramatis akan meningkatkan konsentrasi zat berbahaya di knalpot. Bensin sebagian akan terbakar di sistem pembuangan, menyebabkan kerusakan pada knalpot dan katalis. Ini akan ditunjukkan dengan munculnya asap dan asap hitam dari pipa knalpot. Jika gejala ini muncul, filter udara harus didiagnosis terlebih dahulu. Mungkin hanya tersumbat dan tidak membiarkan udara masuk ke mesin pembakaran internal.

Unit kontrol mesin secara konstan memantau komposisi campuran di dalam silinder dan mengatur jumlah bahan bakar yang disuntikkan, secara dinamis mempertahankan nilai koefisien sedekat mungkin dengan 1. Benar, campuran yang sedikit kurus biasanya digunakan dalam kemungkinan, dimana = 1,03 ... Ini adalah mode yang paling ekonomis, selain itu, meminimalkan emisi berbahaya, karena kehadiran sejumlah kecil oksigen memungkinkan untuk membakar karbon monoksida dan hidrokarbon dalam catalytic converter.

Probe lambda adalah perangkat yang memantau komposisi campuran udara-bahan bakar, memberikan sinyal yang sesuai ke ECU mesin. 



Biasanya dipasang di saluran masuk catalytic converter dan bereaksi terhadap keberadaan oksigen dalam gas buang. Oleh karena itu, probe lambda juga disebut sensor oksigen residu atau hanya sensor oksigen. 

Sensor ini didasarkan pada elemen keramik (1) yang terbuat dari zirkonium dioksida dengan penambahan yttrium oksida, yang bertindak sebagai elektrolit padat. Lapisan platinum membentuk elektroda - eksternal (2) dan internal (3). Dari kontak (5 dan 4), tegangan dihilangkan, yang disuplai melalui kabel ke komputer.



Elektroda luar ditiup dengan gas buang yang dipanaskan melewati pipa knalpot, dan elektroda bagian dalam bersentuhan dengan udara atmosfer. Perbedaan jumlah oksigen pada elektroda luar dan dalam menyebabkan tegangan muncul pada kontak sinyal probe dan reaksi yang sesuai dari ECU.

Dengan tidak adanya oksigen di elektroda luar sensor, unit kontrol menerima tegangan sekitar 0,9 V pada inputnya. Akibatnya, komputer mengurangi pasokan bahan bakar ke injektor, memiringkan campuran, dan oksigen muncul di elektroda luar probe lambda. Hal ini mengakibatkan penurunan tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sensor oksigen. 

Jika jumlah oksigen yang melewati elektroda eksternal naik ke nilai tertentu, maka tegangan pada output sensor turun menjadi sekitar 0,1 V. ECU menganggap ini sebagai campuran kurus, dan memperbaikinya dengan meningkatkan injeksi bahan bakar. 

Dengan cara ini, komposisi campuran dikontrol secara dinamis, dan nilai koefisien terus berfluktuasi sekitar 1. Jika Anda menghubungkan osiloskop ke kontak probe lambda yang berfungsi dengan baik, kita akan melihat sinyal yang mendekati sinusoid murni. . 

Koreksi yang lebih akurat dengan fluktuasi lambda yang lebih sedikit dimungkinkan jika sensor oksigen tambahan dipasang di outlet catalytic converter. Pada saat yang sama, operasi katalis dipantau.

1. intake manifold;
2. ES;
3. ECU;
4. injektor bahan bakar;
5. sensor oksigen utama;
6. sensor oksigen tambahan;
7. Konventer Katalitik.

Elektrolit padat memperoleh konduktivitas hanya ketika dipanaskan sampai sekitar 300...400 °C. Ini berarti bahwa probe lambda tidak aktif selama beberapa waktu setelah dimulainya mesin pembakaran internal, sampai gas buang cukup menghangatkannya. Dalam hal ini, campuran diatur berdasarkan sinyal dari sensor lain dan data pabrik di memori komputer. Untuk mempercepat masuknya sensor oksigen dalam operasi, seringkali dilengkapi dengan pemanas listrik dengan menyematkan elemen pemanas di dalam keramik.

setiap sensor cepat atau lambat mulai bekerja dan membutuhkan perbaikan atau penggantian. Probe lambda tidak terkecuali. Dalam kondisi nyata Ukraina, ia bekerja dengan baik untuk rata-rata 60 ... 100 ribu kilometer. Sejumlah alasan dapat memperpendek umurnya.

1. Bahan bakar berkualitas buruk dan aditif yang dipertanyakan. Kotoran dapat mencemari elemen sensitif sensor. 
2. Kontaminasi dengan oli yang masuk ke gas buang karena masalah pada grup piston.
3. Probe lambda dirancang untuk beroperasi pada suhu tinggi, tetapi hanya hingga batas tertentu (sekitar 900 ... 1000 ° C). Terlalu panas karena pengoperasian mesin pembakaran internal atau sistem pengapian yang salah dapat merusak sensor oksigen.
4. Masalah kelistrikan - oksidasi kontak, kabel terbuka atau korsleting, dan sebagainya.
5. cacat mekanis.

Kecuali dalam kasus cacat benturan, sensor oksigen sisa biasanya mati perlahan, dan tanda-tanda kegagalan muncul secara bertahap, menjadi lebih jelas hanya dari waktu ke waktu. Gejala probe lambda yang salah adalah sebagai berikut:

• Peningkatan konsumsi bahan bakar.
• Tenaga mesin berkurang.
• Kemunduran dalam dinamika.
• Tersentak selama pergerakan mobil.
• Mengambang menganggur.
• Toksisitas knalpot meningkat. Ini ditentukan terutama dengan bantuan diagnostik yang tepat, lebih jarang dimanifestasikan oleh bau menyengat atau asap hitam.
• Terlalu panas dari catalytic converter.

Harus diingat bahwa gejala-gejala ini tidak selalu terkait dengan kerusakan sensor oksigen, oleh karena itu, diagnosa tambahan diperlukan untuk menentukan penyebab pasti dari masalah tersebut. 

Anda dapat mendiagnosis integritas kabel dengan memanggil multimeter. Anda juga harus memastikan bahwa tidak ada hubungan pendek kabel ke kasing dan satu sama lain. 

mendiagnosis resistansi elemen pemanas, seharusnya sekitar 5 ... 15 ohm. 

Tegangan suplai pemanas harus mendekati tegangan catu daya onboard. 

Sangat mungkin untuk menyelesaikan masalah yang terkait dengan kabel atau kurangnya kontak pada konektor, tetapi secara umum, sensor oksigen tidak dapat diperbaiki.

Membersihkan sensor dari kontaminasi sangat bermasalah, dan dalam banyak kasus tidak mungkin. Terutama bila menyangkut lapisan perak mengkilap yang disebabkan oleh adanya timbal dalam bensin. Penggunaan bahan abrasif dan bahan pembersih akan menghabisi perangkat sepenuhnya dan tidak dapat ditarik kembali. Banyak zat kimia aktif juga dapat merusaknya.

Rekomendasi yang ditemukan di internet untuk membersihkan probe lambda dengan asam fosfat memberikan efek yang diinginkan dalam satu dari seratus kasus. Yang mau boleh coba.

Menonaktifkan probe lambda yang rusak akan mengalihkan sistem injeksi bahan bakar ke mode rata-rata pabrik yang terdaftar di memori ECU. Mungkin ternyata jauh dari optimal, sehingga yang rusak harus segera diganti dengan yang baru.

Melepaskan sensor membutuhkan perawatan agar tidak merusak ulir di pipa knalpot. Sebelum memasang perangkat baru, ulir harus dibersihkan dan dilumasi dengan pelumas termal atau pelumas grafit (pastikan tidak mengenai elemen sensitif sensor). Pasang probe lambda dengan kunci torsi ke torsi yang benar.

Jangan gunakan silikon atau sealant lainnya saat memasang sensor oksigen. 

Kepatuhan dengan kondisi tertentu akan memungkinkan probe lambda tetap dalam kondisi baik lebih lama.

• Isi bahan bakar dengan bahan bakar berkualitas.
• Hindari aditif bahan bakar yang meragukan.
• Kontrol suhu sistem pembuangan, jangan biarkan terlalu panas
• Hindari menghidupkan mesin pembakaran dalam berkali-kali dalam waktu singkat.
• Jangan gunakan bahan abrasif atau bahan kimia untuk membersihkan ujung sensor oksigen.