Лямбда зонд в авто — что это такое и как работает

Грамотных автолюбителей такими терминами как ABS, ESP, катализатор, инжектор не удивишь. Расскажем что такое лямбда зонд в машине, для чего нужен и принцип его работы.

Жесткие экологические нормы узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – тут приходит на помощь датчик кислорода, он же лямбда зонд.

Что это такое

Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы λ, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, это датчик для измерения состава выхлопных газов, чтобы поддерживать оптимальный состав топлива и воздуха. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива — лямбда равна 1. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О₂). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ). Тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

На некоторых моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора.

Принцип работы

Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. Разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала).

Особенность циркониевого лямбда-зонда — при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 — 0,9 В.

Зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха при температуре датчика 500-800°С

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля.

Если не работает

В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в выхлопе, снижение мощности. Но машина при этом остается на ходу. Перечень неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше поручить специалистам.

Отметим, что попытки замены неисправного устройства имитатором или применение обманок ни к чему не приведут. ЭБУ не распознает «чужие» сигналы и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».

Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик машины. Его ресурс составляет 60 – 120 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких плохих заправок он «умирает» и больше не работает.

Принцип работы датчика Лямбда зонд

Любознательные автолюбители давно уже слышали о таких системах, как антиблокировочная тормозная система (ABS) или стабилизация курсовой устойчивости (ESP), да и о других тоже. Сегодня поговорим о датчике Лямбда зонд, рассмотрим принцип работы датчика Лямбда зонд,

узнаем для чего надо датчик Лямбда зонд, за что он отвечает и так далее.

С каждым годом человечество все больше задумывается о сохранении окружающей среды, ведь не мало было упущено в прошлом, надо подумать и о будущем. Узаконивание жестких экологических норм относительно автомобилей, привело к разработке и применению новых устройств, таких как каталитические нейтрализаторы.

Каталитический нейтрализатор

 

Каталитический нейтрализатор – это устройство, назначение которого является снижение вредных выбросов в окружающую среду. Катализатор очень полезная вещь, только для его корректной работы следует соблюдать некоторые условия. Огромное влияние на работу катализатора оказывает состав топливно-воздушной смеси. Именно от качества топливно-воздушной смеси и зависит ресурс работы катализатора. Поэтому и был разработан

датчик Лямбда зонд, который отвечает за контроль состава этой же топливно-воздушной смеси. В просто народе его называют датчик кислорода.

Что такое Лямбда зонд икак выглядит датчик Лямбда зонд?

Не секрет, что свое название датчик получил от обозначения коэффициента избытка воздуха, который обозначается греческой буквой Лямбда. Лямбда зонд применяется для измерения состава отработавших газов и содействует в дальнейшем для поддержания оптимального состава смеси топлива и воздуха. Оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси обеспечит качественное сгорание, что уменьшит выброс вредных веществ в атмосферу.

Оптимальный состав топливно-воздушной смеси это когда на 14,7 частей воздуха приходится 1 часть топлива, при этом Лямбда равняется одному. На старых советских двигателях такого сложно было добиться. А в современных автомобилях для этого используют системы питания с электронным впрыском топлива, которая взаимодействует с датчиком Лямбда-зонд.

Как измеряется избыток воздуха в топливно-воздушной смеси?

Избыток воздуха в топливно-воздушной смеси измеряется путем определения в отработавших газах содержания остаточного кислорода (О₂). Этим объясняется и расположение датчика в выпускном коллекторе непосредственно перед катализатором.

Для считывания сигнала с Лямбда датчика используется электронный блок управления системы впрыска топлива (ЭБУ), который отвечает за оптимизацию состава топливно-воздушной смеси, то уменьшая, то увеличивая подачу топлива в цилиндры двигателя.

Некоторые производители автомобилей пошли еще дальше, и начали устанавливать по два Лямбда датчика в выхлопной системе, перед катализатором и после него. Два датчика Лямбда устанавливали для того, чтобы увеличить точность приготовления горючей смеси и улучшить работу катализатора.

Принцип работы лямбда-зонда

Схема датчика кислорода лямбда зонда на основе диоксида циркония: 1 – твердый электролит; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – сигнальный контакт; 6 – выхлопная труба.

Наиболее качественное измерение выхлопных газов Лямбда датчиком обеспечивается при температуре 300-400 градусов Цельсия. При такой температуре Циркониевый электролит становиться более проводимым, вследствие чего на электродах датчика появляются выходное напряжение.

Поэтому при запуске и прогреве двигателя датчик не используется. На этих режимах работы двигателя контроль качества топливно-воздушной смеси осуществляют датчики положения дроссельной заслонки, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик количества оборотов коленчатого вала.

На схеме представлена зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха при 500-800°С температуре датчика.

Для качественной работы датчика при низких температурах применяют принудительные нагревательные элементы.

Что будет если не работает датчик Лямбда?

Если не работает датчик лямбда зонд, тогда ЭБУ выбирает средние параметры работы, считывая данные с своей памяти. Параметры топливно-воздушной смеси будут разниться от идеальной.

К чему приведет поломка Лямбда датчика?

Поломка Лямбда датчика приведет к повышению расхода топлива, на холостом ходу двигатель будет работать неравномерно, в выхлопных газах будет содержаться повышенный уровень СО, упадет мощность двигателя, но автомобиль будет на ходу.

Самому проверить Лямбда датчик достаточно сложно, поэтому лучше проконсультироваться с специалистами.

Какой срок службы Лямбда датчика?

Срок службы Лямбда датчика зависит от качества заливаемого топлива.

Бывает так, что достаточно нескольких заправок некачественным бензином и датчик приходит в негодность. Средний срок службы Лямбда датчика составляет от 40 до 80 тыс. км пробега.

Принцип работы лямбда зонда | Выхлоп-сервис

В современных системах управления впрыском топлива, едва ли не главную роль выполняет датчик содержания кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зонд или О2-датчик, иногда — датчик выхлопа. Задача лямбда-зонда состоит в том чтобы преобразовывать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в эл.сигнал, который, в свою очередь, считывается эл.блоком управления впрыском (ECU).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14.7 частей воздуха к 1части топлива. Соотношение воздуха и топлива в составе топливной смеси определяется эл.блоком по полученным сигналам датчиков установленных на двигателе, качество же приготовленной смеси проверяется ECU по сигналам, введенного в обратную связь, датчика О2.

При излишне обогащенной или обедненной топливной смеси, эл.блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда. датчик О2 выполняет в системе впрыска топлива одну из основных функций, работа двигателя во многом зависит от его исправного состояния. Самыми важными условиями работоспособности датчика содержания кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика О2 следует смазывать его резьбу специальной токопроводной смазкой для предотвращения заклинивания резьбового соединения. Не стоит применять для этого стандартные смазки, т.к. они не являются токопроводными, а резьбовая часть датчика является для него эл.контактом. Некачественный контакт (или контакт с большим сопротивлением эл.току) приведет к неправильной работе
лямбда-зонда. В некоторых конструкциях предусмотрена установка герметизирующей шайбы. Чаще всего эти шайбы являются одноразовыми и при демонтаже датчика подлежат замене.

2. Считается недопустимым попадание на корпус датчика тормозной или охлаждающей жидкости и других реактивов. Не следует применять для очистки его поверхности какие-либо растворители и активные моющие средства.

3. В связи с малыми рабочими токами, должны быть обеспечены надлежащие контакты в разъемах соединений эл.цепи и проводки датчика О2.

4. Существенно снизить ресурс лямбда-зонда может применение топлива, в состав которого входит высокое содержание свинца (эт.бензин).

5. К выходу из строя датчика может привести перегрев его корпуса. Перегрев может произойти из-за неправильно установленного угла опережения зажигания или сильно переобогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и др.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0. 45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает это пороговое напряжение ECU. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после
соответствующей проверки.

Проверку работоспособности датчика О2 лучше всего производить с помощью осциллографа. На Рис.3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на ХХ.

  

На Рис.4 показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика О2. Данная осциллограмма зафиксировала падение амплитуды выходного сигнала ниже 0V, что говорит о неисправности датчика О2. Данная неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «CHECK ENGINE», которая сигнализирует о неисправности.

На Рис.5 представлена наиболее распространенная «болезнь» датчиков содержания кислорода в выхлопных газах, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мСек. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Неисправности “замерзших» датчиков О2 не фиксируются контроллером, т.к.амплитудные значения сигналов не выходят из заданного для них диапазона. В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зафиксированы только при выходе их сигнала из этого заданного диапазона. Чаще всего это 0–1В.

Таким образом, однозначно фиксируется только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампой «CHECK ENGINE». Однако, следует заметить, что в некоторых ECU предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др. ). В этих случаях индикация «СЕ» может быть включена.

При обнаружении неисправности О2-датчика, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315–320ёC. В конструкцию этих датчиков включен нагревающий элемент, имеющий на разъеме свои контакты. Проверку работоспособности нагревательного элемента таких датчиков можно производить обычным омметром. Сопротивление их обычно составляет от 3 до 15 Ом.

Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует производить при температуре двигателя около 50ёC, в противном случае, из-за заклинивания, велик риск сорвать резьбу. Перед тем, как приступать к демонтажу, необходимо при выключенном зажигании отсоединить разъем датчика. На некоторых автомобилях, чтобы снять датчик О2, необходимо демонтировать защитный кожух выпускного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может служить повышение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля, при этом возможен неустойчивый холостой ход двигателя.

В большинстве своем, сходные по конструкции датчики являются взаимозаменяемыми. Возможна и замена неподогреваемых на подогреваемые О2 (обратную замену я не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствие дополнительных проводов питания для подогревающего элемента. При этих заменах можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить подогреватель к реле зажигания или реле эл.бензонасоса. При этом следует учитывать, что ток потребления подогревателя может составлять до 8–12А. Если есть возможность, лучше эту цепь подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на Рис.9.

На рис. показана схематика разъемов, которые чаще всего встречаются с распространенными датчиками содержания кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их конструкция) могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика, чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.

В заключение хочу отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они взаимосвязаны функционально и могут работать только в паре. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен на выхлопном тракте до катализатора. В этом случае катализатор не может влиять на работу датчика, хотя обратная зависимость есть и заключается в том, чтобы система впрыска топлива регулировала топливную смесь не обогащая ее, таким образом продляя срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ECU работает по усредненным значениям и не может обеспечить оптимального приготовления состава топливной смеси. Кроме того, добиться низкого уровня содержания СО в выхлопных газах на таких автомобилях бывает весьма проблематично. Часто в этих случаях после отключения аккумулятора работа двигателя становится неустойчивой и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, т.к. не во всех ECU есть система коррекции режимов сохраняемых в оперативной памяти и, при отключении питания, ECU теряет эти значения. Восстановление этих значений порой может быть дороже стоимости нового катализатора вместе с О2.

Бесконтрольность датчика О2 может привести к его полному разрушению, а ведь его основу составляют керамические пластины. Самым серьезным следствием отключенного лямбда-зонда может стать вышедший из строя двигатель, т.к. на многих автомобилях из-за растянувшегося ремня ГРМ (и не только) могут не плотно быть закрыты выпускные клапана в начале обратного хода поршня. В этот момент очень велик риск попадания керамики в камеру сгорания, а чем это грозит догадаться не трудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто его удалить, не стоит отключать лямбда-зонд, а если и он вышел из строя, то установите новый датчик. В автомобилях где лямбда-зонд установлен на катализаторе, дело обстоит еще сложнее, т.к. О2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален катализатор (даже если сохранен О2), добиться оптимальной работы двигателя бывает достаточно трудно, т.к. программа ECU может быть не рассчитана на более «грязный» выхлоп и часто воспринимает
это как неисправность лямбда-зонда.

Настоятельно рекомендую проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза через каждые 5000–10000 км. пробега автомобиля. Решением данной проблемы контроля может стать установленный на приборной панели индикатор работы лямбда-зонда.

Vladimir Kalinovsky
Corsa Automotive
2307 McDonald Ave
Brooklyn, NY 11223
(718) 998–0770
fax (718) 627–7312
Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленвала на оборотах обычного Х.Х.+1200. Щуп осциллографа необходимо подключать к сигнальному проводу О2 не отключая датчик от контроллера.

Отключить диагностические лямбда зонды, что избавит от необходимости их менять, можно с помощью чип тюнинга. Это позволит полностью удалить каталитический нейтрализатор.

Лямбда зонд,датчик кислорода.Устройство и принцип работы.

Для того, чтобы добиться наибольшей продуктивности от работы двигателя необходимо обеспечить наилучшее сгорание топливно-воздушной смеси, в свою очередь для этого необходимо точно определить необходимые пропорции впрыскиваемого топлива и поступающего воздуха. Полученная смесь гарантирует наилучшее сгорание, продуктивную работу и наименьшее количество вредных веществ от выхлопа. Для определения доли кислорода в отработанных газах автомобиля, используется кислородный датчик (он же лямбда зонд, в народе).

Такой датчик используется только на инжекторных автомобилях. Лямбда зонд устанавливается в выхлопной системе автомобиля, некоторые модели авто могут содержать в комплектации 2 кислородных датчика, в таком случае один из них устанавливается до катализатора, второй – после катализатора. Применение 2 датчиков, позволяет усилить контроль, за отработанными газами автомобиля, тем самым достигнуть наиболее эффективной работы катализатора.

Как работает лямбда зонд?
Как Вам известно, дозировкой подаваемого топлива занимается электронный блок управления, он подает сигнал на форсунки о количестве необходимого топлива в камере сгорания в тот или иной момент времени. Лямбда зонд, в этом процессе выступает в качестве устройства обратной связи, благодаря которому, происходит правильная дозировка топлива на количество подаваемого воздуха. Правильно рассчитанная смесь очень важна как с экологической точки зрения, так и с экономической. На сегодняшний день, одним из важнейших требований к производству автомобилей является экологическая безопасность, поэтому новые автомобили комплектуются как правило каталитическим нейтрализатором (катализатором) и двумя датчиками лямбда зонда. Такое сочетание устройств позволяет свести к минимуму экологический вред, который наносят автомобили окружающей среде, но при возникновении поломки в одном из функциональных узлов выпускной системы, водитель попадет на приличные деньги, ведь все это не так то и дешево стоит.

Устройство лямбда зонда.
Сам датчик состоит из 2 электродов, внешнего и внутреннего. Внешний электрод сделан из платинового напыления, поэтому особо чувствителен к кислороду, из за химический свойств платины, ну а внутренний сделан из циркония. Лямбда зонд устанавливается таким способом, чтобы через него проходили отработанные газы автомобиля, при прохождении, внешний электрод улавливает кислород в отработанных газах, при этом изменяется потенциал между электродами, чем больше кислорода – тем выше потенциал! Особенностью циркониевого сплава, из которого сделан внутренний электрод – это его рабочая температура, которая достигает отметки в 300-1000 градусов. Именно по этой причине кислородные датчики имеют в своей конструкции подогреватели, которые доводят температуру самого датчики до рабочей в момент холодного запуска двигателя.

Лямбда зонды бывают 2 видов:

• Двухточечный датчик.
• Широкополосный датчик.

Эти два вида датчика между собой схожи по внешним признакам, но при этом выполняют работу различными способами.

Двухточечный датчик – это пример того датчика, который мы описывали ранее, состоит он с двух электродов, он фиксирует коэффициент избытка воздуха в топливной смеси, по величине концентрации кислорода в отработанных газах автомобиля.

Широкополосный датчик – является современной конструкцией лямбда зонда, в нем значение получают благодаря использование силы тока закачивания. По своей конструкции широкополосный датчик состоит из двух керамических элементов, двухточечного и закачивающего. Закачивающий элемент – физическим процессом закачивает в себя кислород из отработанных газов автомобиля, с использованием определенной силы тока. Датчик держит постоянное напряжение 450 мВ, если концентрация кислорода уменьшается – напряжение между электродами возрастает и подается сигнал в электронно управляющий блок. Как только сигнал поступил на ЭБУ, создается ток определенной силы на закачивающем элементе, этот ток обеспечивает закачку кислорода в измерительный зазор. В этом всем процессе, величины силы тока, которая подается на закачивающий элемент – это уровень концентрации кислорода в отработанных газах.

Основные причины и признаки неисправностей. Существует несколько признаков, по которым можно определить неисправность кислородного датчика:

• Увеличение токсичности выхлопных газов. Этот показатель на «глаз» определить невозможно, только с помощью замера специальным прибором, можно сделать вывод что уровень СО выхлопных газов увеличен. Показания прибора о увеличении СО гласит о нерабочем датчике лямбда зонд.
• Увеличение расхода топлива. Этот признак более заметен, чем предыдущий. Любой автомобилист интересуется, какой количество топлива расходуется автомобилем на определенное расстояние, поэтому повышение расхода будет заметно практически сразу. Единственный нюанс в этом способе определения – не всегда увеличение расхода топлива говорит о неисправности кислородного датчика.
• Check Engine. Все инжекторные автомобили имеют блок управления, который можно диагностировать на причину поломки в том или ином узле. Как правило, при появлении неисправности на приборной панели загорается соответствующая лампочка «Check Engine». В большинстве случаев, горение этой лампы говорит о неисправности лямбда зонда, более подробно можно узнать при диагностике на сервисе.

Причины неисправностей:

• Качество топлива. При некачественном топливе, на кислородном датчике откладывается небольшими долями свинец, этот слой со временем снижает чувствительность внешнего электрода к кислороду. Такой датчик можно со временем смело считать нерабочим.
• Механическая неисправность. К этим неисправностям относятся чисто механические повреждения самого датчика. Например: повреждение корпуса датчика, нарушение целостности обмотки обогрева и прочее. Решаются такие причины путем замены датчика на новый, ремонт практически невозможен и не целесообразен.
• Неисправность в топливной системе автомобиля. Из за неисправности форсунок, в цилиндры двигателя подается большее количество топлива, чем требуется, следовательно, оно не сгорает, а выходит в выхлопную систему в виде черного налета (сажи). Со временем эта сажа накапливается на всех узлах выхлопной системы автомобиля, в том числе и на лямбда зонде, это становиться причиной неправильной работы датчика. Как лечение, можно использовать тряпки и средства очистки, чтобы вычистить кислородный датчик, но если такие загрязнения будут постоянными – можно смело выбрасывать датчик и устанавливать новый.

Следите за автомобилем и своевременно выполняйте диагностику, это поможет сохранить функциональные узлы в хорошем состоянии на протяжении длительного времени.

Датчик кислорода. Устройство и принцип работы :: Avto.Tatar

  Датчик кислорода — это часть двигателя, отвечающая за смесь воздуха с топливом. Воздушно-топливная смесь снижает расход топлива без потери мощности.

Общеизвестно, что бензиновые двигатели производят очень токсичную отработку. Она содержит целый букет химических элементов, а самые ядовитые из них — окись углерода (CO), углеводороды (CH) и окись азота (NOx). Для нейтрализации их вреда система выпуска была модифицирована каталитическим нейтрализатором. Данное устройство снижает токсичность газов и делает их почти безопасными.

Для эффективной работы нейтрализатора состав газов, подаваемых на него, должен соответствовать определенным стехиометрическим стандартом воздушно-топливной смеси. Коэффициент избытка воздуха — основная характеристика свойственная этой смеси. Его значение колеблется вокруг единицы (1.0). Если оно опускается ниже 1.0, то смесь считается обогащенной. Показатель выше 1.0 указывает на обеднение. Если значение коэффициента избытка воздуха стремится к единице, то такая смесь называется стехиометрической.

Для достижения максимальной эффективности (порядка 80%) состав рабочей смеси в двигателе не должен отступать от стехиометрического значения больше чем на 1%. Но каким образом смешивание газообразного и жидкого вещества может происходить с такой высокой точностью? На выручку пришли современные технологии. Была разработана специальная система регулировки подачи воздуха и топлива, называемая лямбда-зондом. Это высокоточный датчик обратной связи, являющийся одним из самых важных элементов.

---

Строение датчика кислорода

Современные автомобили используют два разных вида датчиков кислорода: титановые и циркониевые. Несмотря на некоторые различия в строении, принцип работы у них одинаковый. В кислородном датчике имеется элемент измерения, опыленный платиной с наружной и внутренней стороны. Внутри находится керамический твердый электролит.

Принцип работы схож с гальваническим элементом. Минимальная температура, необходимая для функционирования датчика — 300–350 градусов Цельсия. По ее достижении керамический элемент становится проводником ионов кислорода. Максимальная безопасная температура — в пределах 950–1000 градусов Цельсия. Более интенсивный нагрев может привести к поломке.

---

Принцип работы

Кислородные ионы приводятся в движение за счет разных концентраций масс во внутренней и наружной части системы выпуска. Таким образом, своей работой двигатель создает разность потенциалов, необходимую для подачи сигнала. Если температура датчика ниже 300 градусов Цельсия, то он находится в нерабочем состоянии.

В зависимости от температуры датчика происходит реакция на разные смеси: при высоких температурах — на богатые, при низких на бедные. Разница между реакциями на богатые и бедные смеси весьма высока, но если температура падает ниже 300 градусов Цельсия, разница уменьшается, а датчик переходит в нерабочее состояние.

Для того чтобы решить данную проблему, лямбду пытаются разместить поближе к двигателю, сохраняя при этом ограничение температурного режима во избежание повреждений датчика. Наибольшая опасность возникает при «выжимании» высоких мощностей из мотора.

В современном автомобилестроении датчики кислорода оснащены спиральными нагревательными элементами. Управляется подогрев электроникой двигателя. Помимо этого, электронный блок отвечает еще и за стабильность работы цепи нагревания.  

Лямбда зонд (кислородный датчик): устройство и принцип работы, неполадки и способ замены

string(10) "error stat"

Ввиду постоянного ухудшения экологических условий и для снижения (к сожалению, абсолютной ликвидации загрязняющих источников на данный момент достичь пока не удалось) загрязнения окружающей среды правительствами многих стран мира были введены крайне жесткие требования к выбросам выхлопных газов (т. е. были введены нормы содержания вредных веществ в автомобильных выхлопах). Поэтому для этих целей в автомобилестроении начали применять специальной устройство – катализатор, который отвечает за снижение концентрации вредных продуктов сгорания в выхлопных газах.

Катализатор является важным узлом в выхлопной системе. Но для того, чтобы он работал с максимальной эффективностью, требуется соблюдение строго определенных условий (постоянный контроль состава подаваемой топливной смеси и % содержания воздуха на выходе). Без их соблюдения катализатор довольно быстро выйдет из строя, и перестанет выполнять свои функции.

Именно для поддержания оптимальной работы катализатора инженерами было разработано решение в виде специального кислородного датчика, который также носит название «Лямбда зонд» (от буквы греческого алфавита «L» — «лямбда», которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в воздушно-топливной смеси).

Принцип работы лямбда зонда

С одной стороны, схема работы данного устройства довольно несложная. Заключается она в измерении концентраций кислорода при выходе из выпускного коллектора и затем после прохождения выхлопных газов через катализатор. Тем самым осуществляется контроль работы катализатора. Но на самом деле принцип действия кислородных датчиков немного сложнее, и сейчас попробуем понять, как работает лямбда зонд.

Замеры концентрации кислорода осуществляются двумя специальными электродами, которые вступают в реакцию с воздушной смесью. Полученные результаты затем преобразовываются в электрические импульсы, которые передаются на электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Но, если говорить более понятным языком, то при появлении изменения в соотношении концентрации атмосферного воздуха и воздуха, оставшегося после сгорания топлива, напряжение между электродами меняется (уменьшается при повышенном содержании воздуха и увеличивается при пониженном).

После того, как лямбда зонд измерит напряжение между электродами, он пересылает эти данные на ЭБУ, который сравнивает полученные показания с нормативными показателями, которые записаны в его памяти. При необходимости (если напряжение выходит за нормы) ЭБУ производит корректировку состава подаваемой воздушно-топливной смеси.

Кислородные датчики начинают измерять концентрацию воздуха только в том случае, когда достигается оптимальная температура двигателя. Поэтому для снятия необходимых показателей и поддержания нормы выброса загрязнителей применяется специальный подогреваемый кислородный датчик (под корпусом которого находится подогревающая система, напрямую подсоединяемая к электрической системе автомобиля). Провода лямбда зонда плотно удерживаются благодаря уплотнительным манжетам и керамическому изолятору.

Расположение кислородного датчика

Установка первого лямбда зонда производится в выпускном коллекторе. При этом подключение зондов происходит непосредственно перед тем местом, где находится катализатор (для обеспечения его бесперебойной и длительной работы). В двигателях некоторых марок автомобилей на производстве осуществляется установка второго лямбда зонда. Наличие второго лямбда зонда дает возможность значительно повысить эффективность измерения концентрации воздуха, получая более точные показатели. Благодаря этому катализатор будет работать намного дольше и лучше, а количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ заметно снизится.

По своей конструкции кислородные датчики подразделяются на такие типы:

• Широкополосный лямбда зонд (ШЛЗ). Применяется как входной датчик.
• Двухточечный лямбда зонд (ДЛЗ). Устанавливается как перед, так и за катализатором. Измеряет содержание воздуха в выхлопе автомобиля и атмосфере.

Неисправность лямбда зонда

Как и в отношении любой детали, неисправность лямбда зонда – это лишь дело времени. И, хоть некоторым может показаться, что кислородный датчик играет не такую уж важную роль в функционировании автомобиля – это далеко не так. Сломанный зонд, при дальнейшей эксплуатации транспортного средства, способен привести к довольно серьезным поломкам, вплоть до перехода двигателя в режим аварийной работы. Почему?

Признаки неисправности лямбда зонда

• При езде со сломанным кислородным датчиком ЭБУ начинает регулировать состав топливно-воздушной смеси согласно тем параметрам (к слову, довольно усредненным), которые записаны в памяти данного устройства. При этом состав топливной смеси весьма далек от нормативных показателей.
• Повышается расход топлива (этот симптом является одним из ключевых сигналов о поломке кислородного датчика). Двигатель на холостом ходу начинает неустойчиво работать.
• Повышение содержания вредных выбросов.
• Определенные модели автомобилей при поломке кислородного датчика реагируют довольно неадекватно. ЭБУ начинает нагнетать в цилиндры все больше горючего, в результате чего запас топлива израсходуется крайне быстро. Выхлопные газы приобретают ярко выраженный черный цвет, а нагрузка на двигатель значительно повышается.

Для дальнейшей езды можно отключить лямбда зонд, но рано или поздно все равно придется обращаться в автосервис. Одним из самых простых и эффективных решений проблемы является установка обманок лямбда зонда. Они позволяют погасить чек на приборной панели и позволить блоку управления двигателем перейти на штатный режим работы.

Ремонт лямбда зонда

Перед тем, как произвести необходимые ремонтные работы, необходимо выкрутить кислородный датчик. Для этого в большинстве случаев необходимо наличие одного инструмента – разводного ключа. С его помощью можно легко откручивать зонд. Но перед тем, как открутить это устройство, тщательно осмотрите его корпус на наличие ржавчины. Отложения чаще всего находятся в месте прикрепления датчика к посадочному месту. Поэтому снятие лямбда зонда, корпус которого частично покрыт ржавчиной, лучше доверить опытным мастерам в автосервисе.

Как почистить лямбда зонд?

Для снятия нагара с кислородного датчика можно использовать ортофосфорную кислоту комнатной температуры. Замачивание зонда в данном веществе на протяжении 10 минут способствует удалению посторонних отложений, а также осевшего свинца со стержня устройства. Но нельзя держать зонд в кислоте слишком долго, так как это приведет к повреждению платиновых электродов.

Для большого количества автолюбителей замена лямбда зонда – это лучшее решение проблемы его неисправностей, так как в этом случае отпадает необходимость траты времени на чистку лямбда зонда и проведение сопутствующих операций. Поэтому для поддержания оптимальной работы катализатора рекомендуется менять кислородный датчик каждые 2-3 года (сохраняя чек для возможной замены по гарантии). Но, так как он может сломаться раньше указанного срока, то для предотвращения этого рекомендуется регулярная проверка лямбда зонда.

Как проверить лямбда зонд тестером?

Для проверки работоспособности кислородного датчика используются специальные считывающие устройства – тестеры (более точное название – «мультиметры»), которые сочетают в себе функции нескольких измерительных приборов.

Перед тем, как проверить лямбда зонд мультиметром, необходимо завести автомобиль, дать двигателю прогреться и после заглушить его. Затем, после осмотра зонда на предмет загрязнений (которые необходимо удалить, либо при их отсутствии) необходимо подключить мультиметр к лямбда зонду (который предварительно отсоединяется от колодки). После нужно завести автомобиль и довести количество оборотов до 2500. Если показания тестера не превышают при этом 0,9 Вт, то датчик исправен. В противном случае (если показатель меньше 0,8 Вт) иного выхода, кроме как поменять лямбда зонд, нет. При этом необходимо учитывать их распиновку.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Лямбда-зонд (датчик кислорода). Устройство лямбда-зонда

• Замена лямбда-зонда
• Установка лямбда зонда

Строгие экологические нормы (которые, к тому же, постоянно ужесточаются) требуют постоянного контроля токсичности выхлопа автомобиля. За параметрами следит блок управления двигателем, регулируя степень обогащения топливной смеси. Для правильной работы этого компьютера требуются специальные датчики.

Система, в которой установлены кислородные датчики, функционирует следующим образом:

1. В начале выхлопной трубы находится катализатор, снижающий токсичность отработанных газов.
2. Перед катализатором размещен датчик кислорода (лямбда зонд), который анализирует неочищенный состав выхлопа. Этот элемент помогает формировать правильную смесь. Если для поддержания требуемой мощности двигателя расход топлива слишком большой, компьютер дает команду на снижение количества бензина.
3. После каталитического нейтрализатора находится второй датчик О2. Он отвечает в основном за оценку токсичности выхлопа. Его показания также меняют настройки обогащения топливной смеси.

Становится понятно, что датчик лямбда зонда влияет не только на экологию, а также на мощность автомобиля и расход топлива.

Важно! Речь идет о системе с двумя лямбдами. Автомобили, в которых установлен один кислородный датчик, встречаются сейчас относительно редко. Следует знать, что пара лямбд (до и после катализатора) устанавливается на выходе из каждого выпускного коллектора. Если у вас двигатель V6, V8 или V10, с двумя коллекторами – количество датчиков удваивается.

Ресурс лямбды составляет 50-100 тысяч километров, в зависимости от условий эксплуатации, особенности самого датчика и ряда других факторов. Это достаточно дорогой расходник, его замена ощутима для кошелька.

Как работает датчик концентрации кислорода 

Принцип действия рассматриваемого элемента основан на изменении электрического потенциала между электродами, при различном содержании кислорода в анализируемом воздухе. Один электрод – внешний, выполнен с применением платины (это оправдывает высокую стоимость). Второй – внутренний, из циркония. Эти металлы при прохождении атомов кислорода, формируют некоторый потенциал, увеличивающийся при повышении концентрации О2.

Для нормальной работы датчика требуется температура от 300 до 1000 °C. Пока двигатель не прогрелся, система не функционирует должным образом. Мощность силовой установки избыточна, токсичность выхлопа – высокая. Для моментальной готовности лямбды, внутренний электрод нагревается. К нагревателю подводятся дополнительные провода питания.

Универсальный кислородный датчик может иметь различную конструкцию – широкополосный, двухточечный, коаксиальный. Принцип анализа концентрации О2 один и тот же.

Неисправность лямбда зонда приводит к серьезным проблемам в работе двигателя. Поэтому не стоит игнорировать поломку. И тем более, нельзя самостоятельно пытаться отремонтировать датчики. Даже если Вы знаете, где находится лямбда зонд, его легко повредить при демонтаже. В условиях высоких температур резьба намертво прикипает. А использовать стандартный накидной ключ невозможно, по причине длинных проводов, выходящих из датчика.

Обратившись в сервис «Ваш глушитель», Вы получите грамотную диагностику и профессиональный ремонт без повреждения хрупких лямбда зондов. Наши мастера знают все неисправности датчика кислорода, и смогут устранить поломку с минимальными финансовыми затратами. Не обязательно сразу менять деталь, некоторые дефекты подлежат ремонту. Специалисты нашего сервиса по ремонту выхлопных систем помогут Вам сэкономить на ремонте.

Работа лямбда-зонда | Строительство автомобилей

Любопытные автомобилисты давно слышали о таких системах, как антиблокировочная тормозная система (ABS) или система стабилизации Программа (ESP) и другие тоже. Сегодня мы поговорим о лямбда-зонде, рассмотрим принцип работы лямбда-зонда, узнаем, почему мы нужен лямбда-зонд, за что он отвечает и тд.

Каждый год, человечество все больше думает о сохранении окружающей среды, потому что не мало что было потеряно в прошлом, мы должны думать о будущем.В узаконивание жестких экологических стандартов для автомобилей привело к разработка и внедрение новых устройств, например каталитических нейтрализаторов.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор — устройство чья цель — снизить вредные выбросы в окружающую среду. Катализатор очень полезная вещь, только для ее правильной работы определенные условия должны наблюдаться. Состав топливно-воздушной смеси имеет огромное влияние на работа катализатора.Именно от качества топливовоздушной смеси срок службы катализатора зависит. Поэтому датчик лямбда был разработан, который отвечает за мониторинг состава одного и того же топливно-воздушная смесь. В простонародье его называют кислородным датчиком.

Что такое лямбда-зонд и как выглядит лямбда-зонд?

Это не секрет что датчик получил свое название от обозначения коэффициента превышения воздух, что обозначается греческой буквой лямбда.Лямбда-зонд используется для измеряет состав выхлопных газов и в дальнейшем способствует поддержанию оптимальный состав смеси топлива и воздуха. Оптимальное соотношение топливно-воздушная смесь обеспечит качественное сгорание, что снизит выброс вредных веществ в атмосферу.

Оптимальный состав топливовоздушной смеси — это когда 1 часть топлива приходится на 14,7 части воздуха, а лямбда — одна. На старых советских двигателях этого было сложно добиться.А в современных автомобилях для этого используются электронные системы впрыска топлива, которые взаимодействуют с лямбда-зондом.

Как лишний воздух измеряется в топливно-воздушной смеси?

Избыточный воздух в топливно-воздушная смесь измеряется путем определения содержания остаточного кислорода (O2) в выхлопных газах. Это также объясняет расположение датчика в выпускной коллектор сразу перед катализатором.

Читать сигнал от лямбда-зонда, блока управления электронной системы впрыска топлива (ECU), который отвечает за оптимизацию состава топливно-воздушной смеси, то уменьшаясь, то увеличивая подачу топлива в цилиндры двигателя.

Некоторые производители автомобилей пошли еще дальше и начали устанавливать два лямбда-зонда в выхлопной системе до и после катализатора. Для повышения точности приготовления горючей смеси и улучшения работы катализатора были установлены два лямбда-зонда.

Принцип работы лямбда-зонда

Схема кислородного датчика лямбда-зонда на основе диоксида циркония:

1 — твердый электролит; 2, 3 — внешний и внутренний электроды; 4 — заземляющий контакт; 5 — сигнальный контакт; 6 — выхлопная труба.

Самый качественное измерение выхлопных газов лямбда-зондом обеспечивается на температура 300-400 градусов Цельсия. При этой температуре цирконий электролит становится более проводящим, в результате чего выходное напряжение появляется на электродах датчика.

Поэтому при запуске и прогреве двигателя датчик не используется. На этих режимах работы двигателя контроль качества топливовоздушной смеси осуществляется датчиками положения дроссельной заслонки, датчиком температуры охлаждающей жидкости, датчиком частоты вращения коленчатого вала.

На схеме показано зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента превышения воздух при температуре датчика 500-800 ° C.

За высокое качество работа датчика при низких температурах, используются принудительные нагревательные элементы.

Что будет, если лямбда-зонд не работает?

Если лямбда датчик щупа не работает, то компьютер выбирает средний рабочий параметры, считывающие данные из своей памяти. Параметры топливо-воздух смесь будет отличаться от идеальной.

Что вызовет отказ лямбда-зонда? Повреждение лямбда-зонда приведет к увеличению расхода топлива, двигатель будет работать неравномерно на холостом ходу, в выхлопных газах будет содержаться повышенный уровень СО, мощность двигателя упадет, но автомобиль будет в движении. Самостоятельно проверить лямбда-зонд достаточно сложно, поэтому лучше проконсультироваться со специалистами.

Сколько у лямбда-зонда?

Жизнь Лямбда-зонд зависит от качества заливаемого топлива.Бывает, что достаточно немного заправок некачественным бензином и датчик становится непригодный для использования. Средний ресурс лямбда-зонда от 40 до 80 тыс. километров.

Лаборатория автомобильной электроники Clemson: датчики кислорода

Датчики кислорода Базовое описание Датчик кислорода — электронное устройство, используемое для измерения содержания кислорода. в выхлопных газах. В автомобильной промышленности он также известен как лямбда-зонд, и используется для регулирования топливовоздушной смеси и выбросов выхлопных газов в двигатель внутреннего сгорания.Лямбда-зонд используется, чтобы указать, топливная смесь богатая или бедная. В уровень кислорода определяется путем воздействия на один электрод наружного воздуха и другой к выхлопным газам. Разница в содержании кислорода вызывает поток электронов через керамический элемент, который создает потенциал напряжения между два пограничных слоя. Создаваемое напряжение напрямую зависит от уровня содержание кислорода в выхлопных газах. Лямбда-зонд очень чувствителен к температура.Температура керамического элемента будет определять его способность проводить ионы кислорода и существенно влиять на время отклика датчик. Большинство датчиков производятся со встроенным электрическим нагревательный элемент для поддержания минимального времени отклика температуры выхлопных газов. Эта функция гарантирует, что выбросы автомобиля контролируются в более широком диапазоне рабочих температур двигателя, особенно при холодном пуске. Есть два разных типа кислородных датчиков, которые различаются выходным сигналом.Узкополосный датчик работает в узком диапазоне соотношения воздух-топливо (AFR) и производит значительный «скачок» напряжения сигнала, когда AFR становится выше, чем лямбда, в то время как широкополосный датчик обеспечивает сигнал в более широком диапазоне для лямбда. Узкополосный датчик (также известный как датчик изменения шага) Узкополосные датчики часто называют просто датчиками кислорода , потому что в течение многих лет это был единственный доступный тип датчика кислорода.Он называется узкополосным датчиком, потому что он может обнаруживать только очень узкий диапазон AFR. Функция этого датчика основана на электрохимической ячейке, называемой ячейкой Нернста (рис. 1). Он состоит из диоксида циркония, оксида циркония, и важным свойством диоксида циркония является то, что он может проводить ионы кислорода при температуре выше 350 ° C. Когда датчик установлен, внешняя часть элемента из диоксида циркония подвергается воздействию выхлопных газов, а внутренняя часть контактирует с эталонным воздухом. Обе стороны элемента покрыты тонкими слоями платины, которые действуют как электроды и переносят напряжение датчика от элемента из диоксида циркония к выводным проводам.При рабочей температуре ионы кислорода могут проходить через элемент и накапливать заряд на платиновых электродах, создавая таким образом напряжение. Узкополосный датчик — это, по сути, переключатель включения / выключения, поскольку он может определять, бедная смесь или богатая, но не сообщает ЭБУ, насколько бедной или богатой является смесь. Он связывается с ЭБУ через создаваемое напряжение. Если AFR богат, на электродах генерируется ВЫСОКОЕ напряжение сигнала из-за разницы в концентрации кислорода, присутствующей на двух сторонах элемента.И наоборот, если AFR обеднен, на электродах генерируется НИЗКОЕ напряжение из-за небольшой разницы в содержании кислорода между выхлопными газами и эталонным воздухом внутри датчика. Широкополосный датчик Широкополосные датчики, также известные как датчики широкого диапазона, представляют собой новую технологию. Широкополосный датчик не только сообщает блоку управления двигателем, является ли смесь богатой или бедной, но и насколько она богатая или бедная. Таким образом, ЭБУ легче настроить микширование без большого количества перерегулирований и догадок.По этой причине широкополосный датчик является превосходной технологией, и вполне вероятно, что широкополосные датчики в конечном итоге заменят узкополосные датчики во всех легковых и грузовых автомобилях. Широкополосные датчики имеют дополнительную керамическую ячейку (рис. 2). Выхлопной газ частично диффундирует через диффузионный барьер. AFR выхлопных газов в камере измеряется ячейкой Нернста. В зависимости от того, является ли AFR в камере богатым или бедным, схема управления подает напряжение на электроды насосной ячейки.Ионы кислорода переносятся от внутреннего электрода к внешнему, так что AFR в камере становится лямбда = 1. Генерируемый электрический ток, Ip, является сигналом. Существует определенный диапазон тока, соответствующий лямбде, от 0,7 до бесконечности. Сигнал равен нулю, когда AFR выхлопного газа составляет лямбда = 1. Выходная кривая обеспечивает устойчивое управление с заранее определенным номинальным значением лямбда. Свойства современных кислородных датчиков Нагревательные элементы кислородных датчиков обычно управляются в разомкнутом контуре с помощью широтно-импульсного модулированного напряжения, хотя современные датчики часто имеют нагревательные элементы, которые управляются в замкнутом контуре.Измеренное сопротивление керамики указывает температуру, поэтому можно легко рассчитать энергию, необходимую для поддержания постоянной температуры. Управление с обратной связью обеспечивает более надежный сигнал в различных условиях окружающей среды. Кроме того, многим современным датчикам кислорода не нужен внешний воздух в качестве эталона. Напротив, на ячейку Нернста подается эталонный ток накачки, который имитирует влияние воздуха. В этих датчиках зазор в элементе для эталонного воздуха не требуется.Следовательно, чувствительный элемент требует меньшего объема, а его нагрев требует меньше времени и энергии. Кроме того, работа без эталонного воздуха делает датчик менее чувствительным к загрязнению. Производителей ACDelco, Beru, Bosch, Delphi, Denso, McLaren Electronics, Motorcraft, NGK, Standard Для получения дополнительной информации [1] Как работает датчик кислорода в автомобиле ?, HowStuffWorks.com, 1 апреля 2000 г. [2] Датчик кислорода, Википедия. [3] Датчики кислорода — важный ключ к снижению выбросов, веб-сайт Autohaus. [4] Все о лямбда-датчиках, веб-сайт Pico Technology. [5] O2 Sensor Basics, YouTube, 24 июля 2009 г. [6] Как работает лямбда-зонд, веб-сайт NGK, обновлено 14 января 2013 г. [7] Демонстрация кислородного датчика, YouTube, 20 апреля 2015 г.

Лямбда-зонд — принцип работы и его применение

В современных автомобилях используются различные виды цифровых систем управления для улучшения характеристик двигателя.Эти компьютеризированные системы полагаются на входные данные, предоставляемые различными типами датчиков, присутствующих в транспортном средстве, для управления двигателем, контроля выбросов и т. Д. Для хорошей производительности транспортного средства эти датчики должны предоставлять точные данные или устранять проблемы, такие как повышенный расход топлива, высокий эмиссия и т.д .. может произойти. Некоторые из датчиков автомобильного двигателя — это датчики массового расхода воздуха, датчик частоты вращения двигателя, датчик детонации, датчик давления, датчик кислорода и т. Д. Датчик кислорода также известен как датчик лямбда.Этот датчик присутствует в выхлопной системе автомобиля.

Что такое лямбда-зонд?

Лямбда-зонд, также известный как датчик кислорода, измеряет количество несгоревшего кислорода в выхлопной трубе. Выходной сигнал этого датчика используется для регулировки топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания. Этот датчик помогает определить, является ли это соотношение воздух-топливо бедным или богатым.

Лямбда-зонд

Первый автомобильный лямбда-зонд был изобретен компанией Robert Bosch GmbH в 1976 году.Volvo и Saab первыми применили лямбда-зонд. К 1993 году этот датчик был внедрен почти во все бензиновые автомобили в Европе.

Принцип работы

Лямбда-зонд состоит из двух частей — датчика, который нагревается, и датчика нагрева. Пороговая температура срабатывания лямбда-зонда составляет от 300 ° C до 600 ° C. Датчик нагрева помогает лямбда-датчику достичь своей рабочей температуры.

Когда двигатель достигает нужной температуры, датчик начинает измерять несгоревший кислород, присутствующий в выхлопных газах.Эти выходные данные отправляются в компьютерный блок, где он вычисляет соотношение воздух-топливо и проверяет справочную таблицу для оптимизации этого отношения воздух-топливо. На основе этой информации высвобождается рассчитанное количество топлива, необходимое двигателю для сгорания при стехиометрическом соотношении, что обеспечивает полное сгорание.

В автомобилях используются два лямбда-зонда — один установлен перед катализатором, который контролирует систему, а другой установлен за катализатором, чтобы убедиться, что первый работает должным образом.

Приложения

Фактическое количество лямбда-датчиков, имеющихся в автомобиле, зависит от года выпуска, марки, модели и двигателя автомобиля. Лямбда-датчики (датчики кислорода) помогают улучшить характеристики автомобиля, избегая дорогостоящих повреждений CAT. Использование хорошего лямбда-зонда может сократить потребление топлива автомобилем до 15 процентов.

Этот датчик очень полезен при низком расходе топлива, низком уровне выбросов загрязняющих веществ, проверьте значения выбросов выхлопных газов. Этот датчик со временем может устареть и потребовать замены.Старые датчики передают информацию с очень низкой скоростью, что приводит к неправильной топливно-воздушной смеси в нейтрализаторе катализатора. Это приводит к неправильной работе, повышенному расходу топлива автомобилем и включению света двигателя.

Регулярно очищая датчик от накипи и очищая водородом, можно повысить надежность и производительность датчика. Рекомендуется периодически проверять исправность этого датчика. Назовите конкретный автомобиль, в котором установлены 4 лямбда-зонда.

Показания лямбда-зонда.Устройство и принцип работы лямбда-зонда

По показаниям лямбда-зонда регулируется качество и количество топливной смеси в системах впрыска. Карбюраторы такими устройствами не оснащены, так как в них нет электронного управления — топливо поступает в камеры сгорания под вакуумом. Справедливости ради стоит отметить, что на некоторых модификациях инжекторных двигателей датчик выхлопа не устанавливается. Но это очень старые автомобили, не соответствующие евростандартам.

Особенности систем управления

Инжекторные двигатели на сегодняшний день считаются наиболее экономичными и эффективными. Но это если сравнивать с карбюраторными двигателями. Достижение высокой производительности достигается за счет того, что полностью контролируется подача топлива и воздуха в камеры сгорания. Для этого на двигателе и впускной системе установлено несколько датчиков. С их помощью проверяются все параметры силового агрегата. Далее данные поступают в электронный блок управления с микроконтроллером.Он позволяет анализировать все данные для настройки системы.

Причем надо отметить, что датчики устанавливаются не только во впускном тракте, но и на выхлопе. Правда, есть только один прибор — датчик, измеряющий содержание кислорода в выхлопных газах. Сколько воздуха будет подаваться в цилиндры, зависит от его работы. Следовательно, произойдет изменение состава топливовоздушной смеси.

Конструкция датчика

А теперь давайте подробнее рассмотрим лямбда-зонд, что это такое и каков его состав.Конструкция устройства состоит из таких компонентов:

1. Корпус выполнен из металла, имеет резьбу и шестигранник (для закручивания ключом).
2. Кольцо уплотнительное.
3. Токосъемник — для измерения сигнала.
4. Керамический изолятор.
5. Соединительные провода.
6. Манжета уплотнительная для проводов.
7. Контакт для подачи напряжения на нагревательный элемент.
8. Внешний защитный экран. В нем также есть небольшое отверстие для воздуха из атмосферы.
9. Чувствительная часть датчика.
10. Керамический наконечник.
11. Экран для защиты. В нем есть отверстие, в которое попадают выхлопные газы.

По назначению прибора можно понять, где в машине находится лямбда-зонд. В некоторых системах есть два датчика — они размещаются до и после коллектора. Некоторые оснащены всего одним устройством.

Для чего это устройство?

В задачи прибора входит оценка количества кислорода, который не выгорел при работе двигателя. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд.На самом деле нет прибора, который мог бы измерить количество кислорода. Причем показания лямбда-зонда показывают не сколько кислорода в выхлопном тракте, а какая разница между напряжением на «эталонной» части и активной (находящейся в выхлопном тракте).

Наиболее эффективная топливовоздушная смесь будет гореть только в том случае, если соотношение двух основных компонентов (воздуха и бензина) всегда одинаково. Для сжигания одного литра бензина потребуется 14,7 литра воздуха.Смесь называется бедной, если количество воздуха больше необходимого и меньше бензина. Причем смесь считается обогащенной, если бензина больше, а воздуха меньше. Любое из этих условий влияет на расход топлива, реакцию дроссельной заслонки автомобиля и мощность двигателя.

Режимы двигателя

Поскольку двигатель не работает в одном устойчивом состоянии, нагрузки постоянно меняются, поэтому пропорции не всегда соблюдаются. Для контроля количества воздуха в дроссельной заслонке установлен лямбда-зонд.

Только по показаниям лямбда-зонда электронный микропроцессорный блок управления оценивает состав топливовоздушной смеси. Если качество не соответствует норме, то производится регулировка, подается смесь, более подходящая для конкретного режима работы двигателя. Для этого на форсунки подается сигнал на увеличение или уменьшение времени их открытия. Фактически, количество топлива, подаваемого в камеры сгорания, полностью зависит от того, как долго будут открываться соленоидные клапаны форсунок.

Основные элементы датчика

Конструктивно датчик O2 состоит из следующих компонентов:

1. Платиновый внешний электрод, контактирующий с выхлопными газами.
2. Корпуса.
3. Внутренний платиновый электрод, контактирующий с атмосферным воздухом (принят за эталон).
4. Защитная труба.

Платина — довольно чувствительный металл, способный реагировать на любые изменения в составе воздуха. Кстати, следует отметить, что датчик напрямую не измеряет количество кислорода в выхлопном тракте.А какие процессы в работе — узнайте дальше.

Как работает датчик

Если присмотреться, принцип работы лямбда-зонда не очень сложный. Только сложно реализовать процесс так, чтобы на выходе появлялись данные о составе выхлопных газов. Начать нужно с того, что датчику нужен эталонный воздух — это требуется, чтобы «понять», что есть какие-то изменения в составе газа. По этой причине один датчик фактически состоит из двух — один измеряет состав воздуха в атмосфере, а другой — в выхлопном тракте.

Благодаря такой простой системе датчик «улавливает» разницу в кислородном соотношении. Но чтобы контролировать работу двигателя, необходимо подавать электрические сигналы на компьютер. Конструкция датчика состоит из электродов и твердых электролитов, поэтому при воздействии на них происходит реакция. Можно даже сравнить лямбда-зонд (что это такое, вы уже знаете) с обычным аккумулятором. Активным элементом выступает только кислород, который содержится как в атмосферном воздухе, так и в выхлопных газах (хотя и в меньшей пропорции).

Химические реакции в датчике

Если присмотреться, то показания лямбда-зонда имеют некоторое напряжение. Он варьируется в зависимости от процентного содержания кислорода в выхлопной системе. На двух электродах появляется потенциал. При уменьшении количества кислорода напряжение увеличивается; с увеличением она уменьшается. Импульс, который появляется на выходе устройства, поступает на электронный блок управления.

Микропроцессорный блок управления имеет встроенную память, в которой регистрируются все основные параметры, включая работу лямбда-зонда.Контроллер сравнивает записанные в памяти показания с показаниями датчика, на основании чего вносит коррективы в систему впрыска топлива.

При работе используются химические реакции, что упрощает конструкцию устройства. В основании керамический наконечник. Как правило, это диоксид циркония или титан. Наконечник покрыт слоем платины (из-за чего стоимость датчиков высока). Наконечник и распылитель — это два элемента, которые вступают в реакцию, а именно электроды.

Датчик обогрева: зачем он нужен?

Датчики в системах впрыска топлива используются двух типов — с подогревом и без него. Устройства без дополнительного нагрева делятся на два типа:

1. С одним черным проводом — по нему передается сигнал.
2. С двумя проводами: черный — сигнал, серый — земля (минус питание).

Если есть ТЭН, то у датчиков следующие выводы:

1. Три провода: черный — сигнальный, белый (2 шт.) — нагревательный элемент.
2. Четыре провода: черный — сигнал, серый — масса, белый — питание на ТЭН.

Зачем нужен прогрев сенсора? Проблема в том, что эффективное измерение содержания кислорода возможно только при температуре более 300 градусов (иногда необходимо больше прогреться). Только при этой температуре наконечник может получить необходимую проводимость.

Как работает система впрыска с датчиком

Для обеспечения желаемого режима работы датчик размещается как можно ближе к выпускному коллектору.За счет этого нагревается лямбда-зонд, датчик переходит в нормальный режим работы. Как видите, устройство не участвует в работе системы, пока двигатель не прогреется.

Перед включением датчика электронный блок управления ориентируется только на сигналы от других устройств. Недостатком работы в этом режиме является невозможность добиться идеального формирования топливовоздушной смеси. Поэтому добиться полного сгорания смеси невозможно — это приводит к тому, что выбросы от автомобиля увеличиваются.

А поскольку современные автомобили должны соответствовать экологическим стандартам Евро (иначе они не будут выпущены на рынок или на дороги), необходимо усложнить систему впрыска. Кстати, это позволяет снизить расход топлива за счет того, что с помощью лямбда-зонда (его цена не менее 1500 рублей) можно добиться полного сгорания всей поступающей во впускной тракт смеси. .

Устройство обогрева

Есть модели датчиков, оснащенные нагревательными элементами.Благодаря этому простому устройству можно быстрее достичь оптимальной температуры. Принцип работы лямбда-зонда на ВАЗ и иномарках одинаковый, система подогрева позволяет за более короткое время выйти в рабочий режим. Следовательно, количество вредных выбросов уменьшается. Это гарантирует, что автомобиль будет соответствовать принятым в Европе экологическим стандартам. Нагревательный элемент питается напрямую от бортовой сети машины.

Типы устройств

Есть несколько типов датчиков, они отличаются только типом измерения.Двухточечные датчики — это датчики, которые позволяют проводить измерения одновременно в двух местах. Активно используется в старых машинах. Более современные системы управления двигателем оснащены широкополосными устройствами, которые более функциональны и современны.

Фактически, широкополосные датчики состоят из двухточечного и конечного керамического элемента. Суть работы не меняется — при увеличении или уменьшении концентрации кислорода на электронный блок управления поступает соответствующий сигнал.

Два датчика в системе

Большинство современных автомобилей оснащаются не только лямбда-зондом (цена от 2000 руб. И выше), но и каталитическим нейтрализатором.Это устройство, способное значительно снизить количество вредных веществ, попадающих в атмосферу. И в этом случае в выхлопном тракте устанавливают сразу два датчика — на входе и выходе. Фактически, они позволяют измерять кислород и CO до и после конвертера. Таким образом оценивается производительность всей выхлопной системы.

Особенности системы

В системах впрыска топлива также могут использоваться две лямбды. Эти датчики измеряют содержание кислорода и дают понять электронному блоку управления, в каком направлении необходимо регулировать зажигание или состав топливной смеси, чтобы количество вредных веществ в выхлопе было минимальным.

Двойные сенсорные системы гарантируют, что выхлопные газы очень мало загрязняются. Но сложность конструкции приводит к тому, что ее надежность ухудшается. Пару раз залили машину некачественным топливом — испортили катализатор. А потом — неверные показания датчика, нарушение системы впрыска.

И даже если соблюдать все требования, катализатор рано или поздно выйдет из строя, так как его ресурс не очень большой. И стоимость этого элемента даже на самых бюджетных машинах заоблачная.Поэтому многие автомобилисты в целях экономии вырезают катализатор и заменяют его пламегасителем. По сути, это обычный отрезок трубы подходящих размеров. А чтобы второй лямбда-зонд не выдал ошибку, поставили хитрость. Это прокладка, которая устанавливается на датчик.

С помощью защелки получается убрать поток газа с наконечника сенсора. Это влияет на показания элемента, полученные электронным блоком управления. Следовательно, микроконтроллер улавливает разницу в показаниях и не замечает отсутствие катализатора.

Основные неисправности

Есть несколько основных признаков, по которым можно судить о неисправности лямбда-зонда:

1. Падение в динамике.
2. Значительное увеличение расхода топлива.
3. Нестабильная работа двигателя на холостом ходу.
4. Наличие трески и щелчков после остановки двигателя.

Обратной стороной является то, что отказы этого устройства не всегда распознаются системой самодиагностики. А проверить простым измерительным прибором в условиях гаража датчик просто нереально; требуется осциллограф.Ремонт тоже делать нельзя. Устранить можно только обрыв проводки.

Зеленый двор

Зеленый двор

• ডিম ছাড়া সুদৃশ্য মেইননাইজ — বাড়িতে রান্না করার জন্য ফটোগুলি দিয়ে ধাপে ধাপে রেসিপি
• কিভাবে কুল্যান্ট তাপমাত্রা পয়েন্টার চেক করবেন?
• — информатизация.
• মুখের মধ্যে আবদ্ধ: কারণ এবং কিভাবে আচরণ করা
• সার্ভিকাল অস্টিওচন্ড্রোসিসের চিকিত্সা: কিভাবে ড্রাগ, ম্যাসেজ এবং অন্যান্য উপায়ে আচরণ করা যায়
• কিভাবে দ্রুত হাড় ছাড়া филе উপর হেরিং পরিষ্কার করুন — বাড়িতে রান্না করার জন্য ফটো সঙ্গে ধাপে ধাপে রেসিপি
• শিশুদের মধ্যে ларигит — কারণ, উপসর্গ, নির্ণয়ের এবং চিকিত্সা
• উচ্চ চোখের চাপ: কারণ, উপসর্গ, চিকিত্সা এবং প্রতিরোধ — очков.нетто এনসাইক্লোপিডিয়া
• রাউটারের পাসওয়ার্ডটি কীভাবে পরিবর্তন করবেন — এবং Wi-Fi থেকে প্রবেশ করা থেকে বা করুন
• কেন যিহূদা খ্রীষ্টের বিশ্বাসঘাতকতা এবং কিভাবে তিনি মারা যান
• বালিশ খেলনা এটি নিজে করে তোলে: বাচ্চাদের প্রাণীগুলির মূল নিদর্শন — সেলাই ওয়ার্ল্ড
• ট্যাবলেট মধ্যে Корвалол: ব্যবহারের জন্য নির্দেশাবলী এবং কি সাহায্য করে
• Яндекс Дзен।
• জিটিএ 5 :: syl.ru মধ্যে অর্থ উপার্জন করার পদ্ধতি
• Противомоскитные средства হরমোন надземные — কি করতে হবে গর্ভধারণ
• কুটির এ বসবাসের স্থানে কিভাবে নিবন্ধন করবেন: প্রয়োজনীয় নথির তালিকা, প্রয়োজনীয় নথির তালিকা, এটি একটি অসম্পূর্ণ বাড়িতে করা সম্ভব
• হারপিস থেকে ঔষধ।
• — Узи.один один.
• কিভাবে একটি ফ্রাইং প্যান মধ্যে শুয়োরের মাংস লিভার রান্না — 10 সুস্বাদু রেসিপি
• কিভাবে নেটওয়ার্কের উপর স্পিন টায়ার খেলা
• রাজা খেলা হত্যা — অনলাইন খেলা!
• — করলাম
• স্ক্র্যাচ থেকে একটি গাড়ী চালাতে শিখতে কিভাবে: মেকানিক্সে নতুনদের জন্য ধাপে ধাপে ড্রাইভিং নির্দেশাবলী
• কি এবং কিভাবে মুরগি স্তন থেকে রান্না করা?
• Gardenscape স্তর পাস কিভাবে
• ব্যবসায় পর্যালোচনা
• ভাস্কর্য ℹ️ সংজ্ঞা, ফাইন আর্টসের উৎপত্তি, বর্ণনা প্রযুক্তিবিদ, উপকরণের ধরন, শৈলী এবং শৈলী, চিত্র সৃষ্টির উদাহরণ
• ব্রাউজারে পপ-আপ উইন্ডোজ — বিজ্ঞাপনটি সরান কিভাবে
• একটি নতুন বছরের ম্যাল্রেড করতে হবে 2021 এটি নিজে করুন: মাস্টার ক্লাস, ধারনা, ফটো
• Яндекс Дзен।
• লগইন উদাহরণ: একটি নবীন ব্যবহারকারীর জন্য ব্রিফিং
• Egregor কি — কিভাবে খ্রিস্টান, আর্থিক এবং উৎপাদক egegors কাজ করে: সংযোগ এবং নিষ্ক্রিয়
• বোতাম সহ প্রাচীর বা ডেস্কটপ ঘড়ি সেট আপ কিভাবে
• কিভাবে একটি মহিলার সর্বোচ্চ পরিতোষ প্রদান করা হয়: সেরা উপায়
• কিভাবে একটি ভাগ্য, органза এবং শিফন থেকে তাদের নিজস্ব হাত দিয়ে একটি প্যাকেট স্কার্ট সেলাই করা যায়?
• Новопалсит: ব্যবহারের জন্য নির্দেশাবলী
• কিভাবে বাড়িতে সিডার বাদাম পরিষ্কার করবেন — শেল + ফটো এবং ভিডিও থেকে এই বাদামগুলি পরিষ্কার করার বিভিন্ন উপায়
• একটি ISO ফাইল খুলতে হবে: 4 সহজ উপায় — lifehaker
• কি উপাদান плотнее, শক্তিশালী, ভাল এবং আরো ব্যয়বহুল?
• , এবং থিয়েটারে শব্দটি ব্যবহার করুন :: SYL.RU
• যখন একটি শিশু একা তার মাথা রাখা শুরু হয়
• Мариана РО — জীবনী, তথ্য, ব্যক্তিগত জীবন, ছবি, ভিডিও
• কিভাবে আনারস সংরক্ষণ করুন বাড়িতে এ: পাকা, незрелый, কাটা
• একটি ফ্রাইং প্যান মধ্যে দুধ সঙ্গে омлет — 5 বিভিন্ন রেসিপি
• নতুন ভবন। শপ।
• স্যামসাং স্মার্টফোনে «কারখানার কাছে» বোতামগুলি সেটিংস রিসেট করবেন
• কিভাবে একটি কম্পিউটার থেকে একটি ফোন থেকে একটি ফোন এবং রাউটার থেকে একটি পিসি বিতরণ কিভাবে এবং এটি ছাড়া
• ধরনের এবং তাদের সারাংশ
• কাঠের ও আল। উপকরণ
• Яндекс Дзен।
• Яндекс Дзен।
• কিভাবে সংরক্ষণাগার থেকে খেলা নিষ্কাশন
• একটি ফ্রাইং প্যান মধ্যে স্টেক রান্না করা: 5 রেসিপি, টিপস
• কিভাবে খুঁজে বের করতে এবং সম্পদ কাজাখস্তানের জন্য আপনার ট্যারিফ চেক করুন
• কিভাবে একটি প্রকাশিত পুচ্ছ সঙ্গে একটি ময়ুর আঁকা — ধাপে ধাপে
• কিভাবে ফোল্ডারে একটি পাসওয়ার্ড রাখা
• ТЕЛЕТИП: অ্যান্ড্রয়েডে ফোনে এটি কী এবং কীভাবে নিষ্ক্রিয় করতে হবে
• সেলাইয়ের সূঁচ সঙ্গে শিশুদের Комбинезон, Молодожены জন্য মাস্টার ক্লাস
• আপনার নিজের হাত পরেন — একটি ছবির বিবরণের সাথে উত্পাদন করার জন্য ধাপে ধাপে নির্দেশাবলী
• খাদ্য এবং স্বাস্থ্য
• কিভাবে ফোনে ওয়্যারলেস হেডফোনগুলি সংযুক্ত করবেন: আইফোন এবং অ্যান্ড্রয়েডের জন্য বিস্তারিত নির্দেশাবলী
• Яндекс Дзен।
• কিভাবে উইন্ডোজ 7 মাদারবোর্ড মডেল খুঁজে বের করতে
• আইফোন বা অ্যান্ড্রয়েডে ব্লুটুথের মাধ্যমে একটি বোতাম থেকে সেট আপ করুন — WAIFAI.RU এ ব্লুটুথের মাধ্যমে একটি বোতাম থেকে সেট আপ করুন
• Яндекс Дзен।
• অনুবাদ ইউনিট: স্কয়ার মিটার [M²] প্রতি বর্গক্ষেত্র সেন্টিমিটার [সিএমএস] • স্কয়ার কনভার্টার • জনপ্রিয় ইউনিট রূপান্তরকারী • কম্প্যাক্ট ক্যালকুলেটর • অনলাইন রূপান্তরকারী পরিমাপ ইউনিট
• ব্লগ হোম Электрик.
• কিভাবে একটি রিমোট ব্রাউজার ইতিহাস দেখতে: বিস্তারিত নির্দেশাবলী
• ডাউনলোড গান প্রফেসর Лебединский বিনামূল্যে জন্য — শিল্পী এর সঙ্গীত নির্বাচন এবং অ্যালবাম — Зайцев জন্য অনলাইন গান শুনুন
• হেজোগাল্যাক্টিয়াস: একটি নার্সিং মায়ের মধ্যে দুধের শ্বাস
• Яндекс Дзен।
• Tele2 হিসাবে ঋণ: সংখ্যা, সংখ্যা সমন্বয়
• ডেন্টাল ঘুম।
• পুরোহিত জবাবদিহিতা
• কেক জন্য আনন্দদায়ক ক্রিম জন্য 15 রেসিপি — Lifechaker
• অঙ্গবিন্যাস সংশোধন জন্য ব্যায়াম: কোথায় শুরু করতে হবে — পারিবারিক ক্লিনিক Опора Екатеринбург
• মেয়েটিকে ক্ষমাপ্রার্থী কিভাবে, যদি তিনি দৃঢ়ভাবে বিক্ষুব্ধ হন: সুন্দর এবং অশ্রু
• ≡ কিভাবে একজন পুরুষকে উত্তেজিত করা যায় ᐈ মহিলাদের গোপন এবং উপায়
• এটি পরিত্রাণ পেতে কিভাবে কারণ :: полисмед.com
• ডাটা ট্রান্সমিশনের জন্য ইউএসবি এর মাধ্যমে কম্পিউটারে একটি স্মার্টফোনের সাথে সংযোগ করুন এবং ইন্টারনেট অ্যাক্সেস করতে — SmartFonus.ru
• 28 দিনের মধ্যে বুকে পেশী পাম্প কিভাবে
• আলংকারিক এবং ফলিত আর্টস 🌞 দ্রুত বার্তা, প্রকার, ডিপিআই আইটেম, পণ্য এবং লেখকদের উদাহরণ, নতুন কৌশল
• অঙ্কন এবং বিবরণ সঙ্গে коврики, связанные крючком: ধাপে ধাপে নির্দেশাবলী সঙ্গে 90 ছবির উদাহরণ
• পর্যটন এবং ভ্রমণ
• ➤ ডেলিভারি পরে খাদ্য
• কিভাবে একটি বন্ধু শৈলী একটি খেলা দিতে
• কিভাবে Личи খাওয়া?
• কিভাবে একটি কম্পিউটার 2020 নির্বাচন করুন উপাদান নির্বাচন করুন।
• Яндекс Дзен।
• কিভাবে একটি জার্মান মেষপালক কুকুরছানা চয়ন করুন: কি মনোযোগ দিতে, ছেলে বা মেয়ে, বয়স
• বা হুভিয়ার ভাল কি: সেরা স্মার্টফোনের তুলনা এবং চয়ন করুন!
• অ্যাপল সার্ভিস এবং মেরামত
• Яндекс Дзен।
• আরডব্লিউ ব্লাড বিশ্লেষণ (সিফিলিসের ভাসারম্যান প্রতিক্রিয়া): ধারণা, কীভাবে বাহিত হয়, ফলাফল, পদ্ধতি
• কেন ফোনটি Wi-Fi নেটওয়ার্ক রাউটার দেখে না
• টেবিল বাতি এটি নিজে নিজে করুন — বিকল্পগুলি এবং টেবিলের ল্যাম্পের বিকল্পগুলির 85 টি ছবি
• সুন্দর মিষ্টান্ন মধ্যে গৃহ্য কুকি কিভাবে রূপান্তর করতে হবে: 16 সজ্জা অভ্যর্থনা
• পাদরিদের অনুক্রম
• একজন কৃষিবিদ কে?
• পানিতে কতটি এবং কতটা রান্না করা যায় তা এক ধাপে ধাপে নির্দেশনা
• সান্তা বারবারা — লরকমোর

Амперометрический датчик

— обзор

5.2 Методы и подходы к использованию биосенсоров

Амперометрические датчики бывают разных типов. Упомянутые ранее сенсоры известны как сенсоры первого поколения, в которых электроактивные частицы либо производятся, либо потребляются при взаимодействии фермента со своим субстратом. Например, с простым сенсором на основе глюкозооксидазы используется следующая ферментативная реакция глюкозооксидазы (уравнение 5.1).

[5.1] Глюкозоксидаза Глюкоза + O2↔глюконолактон + h3O2

Это позволяет опрашивать датчик с помощью кислородного электрода Кларка для отслеживания истощения кислорода, вызванного окислением глюкозы.Альтернативный метод основан на амперометрическом контроле H ₂ O ₂ (уравнение 5.2).

[5.2] + 650mVvsAg / AgClh3O2 → 2H ++ O2 + 2e−

Однако одна из основных проблем, связанных с этими типами датчиков, заключается в том, что на результаты могут влиять колебания концентрации кислорода в окружающей среде или присутствие электроактивные частицы, такие как аскорбат, которые способны окисляться при + 650 мВ по сравнению с Ag / AgCl — и поэтому могут привести к ошибочному результату. Виды, присутствующие в биологических жидкостях, также часто связываются со многими поверхностями и загрязняют их, что опять же может привести к ошибочным показаниям.Один из методов предотвращения помех от электроактивных частиц заключается в нанесении на сенсор селективного покрытия, чтобы минимизировать концентрацию помех на поверхности электрода. Полимерные материалы были в авангарде таких подходов, причем наиболее часто использовались такие материалы, как фторированный иономер Нафион (Тернер и Шервуд, 1994) и ацетат целлюлозы (Хигсон и Вадгама, 1993). Они также могут обеспечивать определенную степень биосовместимости, как, например, тонкая пленка алмазоподобного углерода (Maines et al., 1997). Альтернативный подход заключался в электрополимеризации подходящих мономеров с образованием защитных покрытий. 1,2-Диаминобензол (Myler и др. , 1997), например, при осаждении на поверхности биоэлектрода служит как для стабилизации электрода из-за присущей ему высокой биосовместимости, так и для селективного исключения мешающих факторов, таких как аскорбат.

Эти мембранные сенсоры первого поколения надежны и могут использоваться для множественных анализов. Однако подобные устройства обычно используются в больницах, а не для домашнего анализа.В последние годы наблюдается тенденция к разработке недорогих домашних методов обнаружения, при которых физиологический образец, обычно кровь, может быть проанализирован пациентом. Кроме того, устраняются проблемы очистки сенсора за счет использования одноразовых сенсорных полосок.

Проблемы, связанные с обнаружением таких частиц, как кислород или пероксид, можно обойти, используя фрагмент искусственного переноса заряда электрона, известный как посредник. Медиатор должен легко реагировать с ферментом, чтобы избежать конкуренции со стороны кислорода окружающей среды, и как в его восстановленной, так и в окисленной формах, быть нетоксичным, стабильным и, предпочтительно, требовать настолько низкого избыточного потенциала для окисления, насколько это возможно.На рисунке 5.1 показана типичная схема реакции, в которой соединение ферроцена используется для «перемещения» электронов между ферментом и электродом (Cass et al. , 1984). Это имеет то преимущество, что снижает потенциал, необходимый для измерения реакции, катализируемой ферментами, тем самым уменьшая влияние окислительно-восстановительных активных частиц, присутствующих в исследуемом образце. Этот химический процесс привел к разработке первого домашнего набора для определения уровня глюкозы, биосенсора глюкозы Exactech®, устройства размером с ручку, производимого Medisense®, в котором используется одноразовая полоска, на которую помещается одна капля крови для самоконтроля. уровень глюкозы в крови (Wang, 2001).С тех пор в продажу поступил широкий спектр сенсоров глюкозы, основанных на этом методе. Дальнейшая работа привела к созданию таких устройств, как устройство Pelikan®, для которых требуются только микролитровые объемы крови (Newman и др. , 2004; Тусу, 2010).

5.1. Окисление глюкозы на электроде, опосредованное производным ферроцена (F _C ). БОГ, глюкозооксидаза.

Было разработано третье поколение биосенсоров, в которых были предприняты попытки с помощью электроники напрямую подключить или «связать» фермент с электродом, тем самым обеспечивая простой перенос электронов от фермента к электроду — без необходимости в посреднике.Хотя эти типы устройств еще не получили коммерческого развития, они представляют собой возможную альтернативу опосредованному переносу электронов. Например, группа Хеллера совместно иммобилизовала глюкозооксидазу и поливинилпиридин, а синтетический полимер был модифицирован большим количеством реле переноса электронов на основе осмия (Degani and Heller, 1987; Ohara et al. , 1994). Поливинилимидазол также использовался таким же образом (Mano et al. , 2005). Для иммобилизации глюкозооксидазы и других ферментов на различных электродах использовались другие физические и химические методы (Davis and Higson, 2005).

Проводящие полимеры также широко используются для иммобилизации ферментов на поверхности электродов. Опять же, эта тема была рассмотрена более подробно в другом месте (Geraud et al. , 2002; Barisci et al. , 1996). Различные мономеры, такие как пиррол или анилин, могут быть электрополимеризованы на поверхности электрода с образованием стабильных проводящих пленок. Чтобы облегчить быстрый перенос электронов между ферментом и поверхностью электрода, ферменты могут быть либо захвачены пленкой во время процесса осаждения, либо, альтернативно, могут быть адсорбированы на пленке или химически привиты к ней после осаждения (Geraud et al., 2002; Barisci et al. , 1996).

Один из первых методов заключался в простом улавливании ферментов полианилиновыми пленками (Cooper and Hall, 1992). Этот процесс был продолжен в нашей группе для изготовления массивов проводящих микроэлектродов с захваченными биологическими молекулами, такими как глюкозооксидаза (Barton et al. , 2004).

Повсеместное использование фосфорорганических пестицидов (ФП) для защиты сельскохозяйственных культур значительно увеличилось за последние три десятилетия.Фосфаторганические пестициды оказывают прямое и косвенное воздействие на здоровье человека и поэтому имеют медицинское значение. В настоящее время они широко используются вместо хлорорганических пестицидов (например, ДДТ) из-за их меньшей стойкости в окружающей среде, но при этом остаются эффективными. Однако OP являются нейротоксинами и поэтому представляют серьезную опасность для здоровья человека. Простой запрет на использование всех материалов этого класса может причинить больше вреда, чем пользы, поскольку это может привести к последующему снижению урожайности сельскохозяйственных культур во всем мире, что приведет к усилению голода.Однако продовольственная и водная безопасность являются серьезной проблемой для здоровья, поскольку относительно низкие уровни пестицидов могут иметь потенциально пагубные последствия. Эти соединения все еще могут попадать в наши продукты питания и воду, что требует аналитических подходов для надежного обнаружения пестицидов в целях защиты окружающей среды и безопасности пищевых продуктов (Jeanty et al. , 2001). Тщательный мониторинг уровней таких соединений в окружающей среде важен для обеспечения того, чтобы люди не подвергались воздействию этих материалов, поскольку они могут причинить серьезный вред, особенно если они попадают в пищевую цепочку или присутствуют в питьевой воде.Аналогичным образом, измерение и мониторинг уровней таких соединений в клинических образцах может определить, подвергаются ли люди, например, сельскохозяйственные рабочие, недопустимым уровням. Современные методы определения и / или мониторинга пестицидов в окружающей среде включают газовую хроматографию, жидкостную хроматографию, тонкопленочную хроматографию и различные спектроскопические методы (Jeanty et al. , 2001). Однако непрерывный мониторинг невозможен ни с одним из этих методов, и, следовательно, упрощенный аналитический подход может оказаться весьма полезным.

Альтернативный подход, которому уделяется много внимания, включает разработку биосенсоров, основанных на ингибировании ферментов (Jeanty et al. , 2001). Многие из них использовали холинэстеразы, которые катализируют гидролиз эфиров холина до соответствующей карбоновой кислоты и холина. Эти ферменты, например ацетилхолинэстераза (AChE), обычно ингибируются низкими концентрациями соединений, таких как органофосфаты, карбаматы и синтетические пиретроиды. Снижение активности ферментов при воздействии определенных пестицидов и последующее исследование с использованием, например, электрохимических методов предлагает функциональные средства для обнаружения органофосфатов.Позже мы опишем метод создания сенсоров на основе ферментов, способных обнаруживать 10 ^-17 M параксона и других OP (Pritchard et al. , 2004; Law and Higson, 2004). Устройства этого типа можно использовать для проверки проб продуктов питания, воды и окружающей среды, чтобы предотвратить опасность для здоровья. Точно так же они могут быть использованы для обнаружения и подтверждения террористических актов с использованием этих типов соединений в качестве химического оружия, таких как зариновые атаки 1995 года на токийское метро.

Оптические датчики кислорода — PyroScience GmbH

Оптический кислородный датчик в основном состоит из двух важных частей: чувствительного к кислороду индикатора датчика и считывающего устройства (кислородный измеритель ) .

Измеритель кислорода состоит из светодиода и фотодиода, который возбуждает чувствительный к кислороду индикатор и определяет его зависимое от кислорода люминесцентное излучение. Свет возбуждения и излучения передается по оптическому волокну между индикатором датчика и измерителем кислорода.

Принцип работы сенсорного слоя основан на тушении свечения индикатора REDFLASH, вызванного столкновением молекул кислорода с индикатором REDFLASH. Этот индикатор иммобилизован в полимерной матрице и может наноситься непосредственно на оптические волокна для оптоволоконных датчиков или на прозрачные опоры для бесконтактных датчиков.

Измеритель кислорода синусоидально модулирует красный возбуждающий свет, что приводит к синусоидально-модулированному излучению со сдвигом фазы в ближнем ИК-диапазоне.Излучаемый датчиком свет зависит от парциального давления кислорода и поэтому может использоваться для определения содержания кислорода.

Новая технология REDFLASH основана на уникальном кислородно-чувствительном индикаторе REDFLASH, показывающем отличную яркость. Индикаторы возбуждаются красным светом (точнее: оранжево-красным на длине волны 610-630 нм) и демонстрируют кислородозависимое свечение в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR, 760-790 нм). Технология REDFLASH впечатляет своей высокой точностью, высокой надежностью, низким энергопотреблением, низкой перекрестной чувствительностью и малым временем отклика.Возбуждение красным светом значительно снижает помехи, вызванные автофлуоресценцией, и снижает стресс в биологических системах. Индикаторы REDFLASH показывают гораздо более высокую яркость люминесценции, чем конкурирующие продукты, работающие с возбуждением синим светом. Следовательно, длительность красной вспышки для одного измерения кислорода может быть уменьшена с типичных 100 мс до обычно 10 мс, что значительно снижает дозу света, воздействующую на измерительную установку. Кроме того, благодаря превосходной яркости свечения индикатора REDFLASH, фактическая матрица датчика теперь может быть изготовлена ​​намного тоньше, что приводит к быстрому отклику кислородных датчиков PyroScience.