Lambda sensoru egzoz emissiyalarını necə nəzarət edir?

Lambda sensoru, egzoz qazındakı oksigen miqdarını ölçməklə mühərrik idarəetmə vahidinə (ECU) davamlı geri əks əlaqə verən və hava-yanacaq qarışığının ideal 14,7:1 nisbətində saxlanılmasını təmin edən kritik bir emissiya nəzarəti komponentidir. Bu ölçmə sayəsində katalitik konvertor ən səmərəli işlədiyi aralıqda qalır; sensor xarab olduqda isə yanacaq sərfiyyatı və egzoz emissiyaları ölçülə bilən şəkildə artır.

Lambda Sensoru Nə İşə Yarayır və Necə İşləyir?

Egzoz zəncirinin ən az tanınan, lakin ən kritik hissələrindən biri, adını yunan λ hərfindən alan oksigen sensorudur: λ (lambda) hava-yanacaq ekvivalentlik nisbətini ifadə edir. Sensor egzoz qazındakı oksigen konsentrasiyasını birbaşa deyil, egzoz qazı ilə xarici hava arasındakı oksigen fərqini ölçür. Bu fərq gərginlik siqnalına çevrilərək ECU-ya ötürülür: zəngin qarışıq gərginliyi artırır, kasıb qarışıq isə aşağı gərginlik yaradır.

Tipik bir sirkonium sensorunun çıxışı üçün aydın aralıqda hərəkət edir: kasıb qarışıqda təxminən 0,2 V, zəngin qarışıqda təxminən 0,8 V, ideal təyinat nöqtəsində isə 0,45 V ətrafında. Sensor stoxiometrik nöqtəyə (λ = 1) ən yaxın olduğu anda ən həssasdır. ECU bu siqnal əsasında hava-yanacaq nisbətini 14,7:1-ə mümkün qədər yaxın saxlamağa çalışır; çünki üç yollu katalitik konvertor yalnız bu qarışıqda tam səmərə ilə işləyir.

Tarazlıq burada qurulur: çoxlu yanacaq karbohidrogen (HC) və karbon monoksid (CO) emissiyasını artırır; az yanacaq isə azot oksid (NOx) istehsalını yüksəldir. Sensor bu iki uç arasındakı nazik xətti hər saniyə bir neçə dəfə ECU-ya bildirir və inyektor atım müddətləri buna uyğun tənzimlənir.

Tarixi inkişaf: 1976-cı ildən bu günə

İlk avtomobil lambda sensoru 1960-cı illərin sonunda Günter Baumanın nəzarəti altında Bosch-da hazırlanmış və 1976-cı ildə təqdim edilmişdir; eyni ildə Volvo və Saab avtomobillərində istifadə edildi. Volvo üç yollu katalitik konvertorla birlikdə bu texnologiyanı ilk tətbiq edən istehsalçı oldu. Düz (planar) tipli sensor 1990-cı ildə bazarı çıxdı: keramik aşkarlama elementinin kütləsini əhəmiyyətli dərəcədə azaltdı və qızdırıcını keramik quruluşun içinə daxil edərək daha sürətli işə düşmə və daha sürətli cavab təmin etdi.

Dar Zolaqlı və Geniş Zolaqlı Sensor Arasındakı Fərq Nədir?

Klassik sirkonium sensoru dar zolaqlı (narrow-band) tiplidir və adından da göründüyü kimi yalnız dar bir hava-yanacaq nisbəti aralığına cavab verir. Bu sensor faktiki olaraq üç şeyi fərqləndirir: karışım fakir, zengin ya da tam stokiyometrik noktada. 14,7:1 oranını bulmaq və saxlamaq üçün mükəmməl bir vasitədir; lakin bu nöqtədən kənar qarışıqları ölçə bilmir. Dar zolaqlı sensor təxminən 600 °F aralığında işləyir.

Geniş zolaqlı (wideband) sensor isə 1992-ci ildə təqdim edilib və avtomobil sənayesində UEGO (universal exhaust-gas oxygen) sensoru kimi də tanınır. İçində elektrokimyəvi oksigen pompası saxlayır; pompalama cərəyanı egzozdakı oksigen tərkibini birbaşa göstərir. Üç əsas elementi var: ion oksigen pompası, dar zolaqlı sirkonium sensoru və istilik elementi; kabel sxemi adətən altı teldən ibarətdir. İşləməsi üçün 1.200–1.400 °F aralığına qızdırılması lazımdır.

Geniş zolaqlı sensor, dar zolaqlının davamlı fakir-zəngin dövrünü aradan qaldıraraq ECU-nun yanacaq və yandırma tənzimləməsini daha sürətli etməsini təmin edir. Yanacaq qənaəti, aşağı emissiya və performans tələbləri artdıqca geniş yayıldı. Nadir rastlanan bir alternativ olan titanium dioksid (TiO2) sensoru isə gərginlik yaratmır; oksigen qatılığına görə elektrik müqavimətini dəyişir. Sirkoniumdan bahaqbaha olsa da daha sürətli cavab verir və istinad hava nümunəsi tələb etmir.

ECU Geri Bildirişi və Yanacaq Trimi Necə İşləyir?

Sensordan gələn siqnal, yanacaq geri əlaqə idarəetmə dövrünün qəlbidir. ECU, oksigen sensorlarının egzozda algıladığına görə saniyədə bir neçə dəfə yanacaq təchizatını tənzimləyir. Qsamədən çıxdı.Qsamədən çıxdı.Qısamüddətli yanacaq trimi (STFT), sensorun geri bildirişinə dərhal reaksiya verir: sensor fakir qarışıq bildirdikdə trim artırılır, zəngin bildirdikdə azaldılır. Doğru yanacaq trimi dəyərləri, doğru geri əlaqə siqnalı olmadan mümkün deyil.

Bu dövr hər şəraitdə açıq deyil. Aşağı yük şəraitində mühərrik qapalı dövrə (closed-loop) rejimində işləyir və sensor siqnalı yanacaq xəritəsini canlı olaraq düzəldir. Tam gaz kimi yüksək yük şəraitində isə ECU, mühərriki qorumaq üçün qarışığı qəsdən zənginləşdirir və sensor çıxışını nəzərə almır; buna açıq dövrə (open-loop) rejimi deyilir.

Sensor, mühərrik idarəetməsində ikitərəfli bir vəzifə daşıyır. Ön sensor (konvertordan əvvəl) yanacaq idarəetməsini həyata keçirir; arxa sensor (konvertordan sonra) isə katalitik konvertorun səmərəliliyini ölçür. Konvertorun səmərəliliyi birbaşa yanacaq trimindən asılıdır və ECU, ön və arxa sensor siqnallarını müqayisə edərək konvertorun gözlənilən performansı göstərib-göstərmədiyini izləyir. Səmərəlilik aşağı düşərsə göstərici/diaqnostika sistemi vasitəsilə xəbərdarlıq edilir - bu, P0420 kodu kontekstində tez-tez rastlanan bir haldır.

Xarab Lambda Sensorunun Əlamətləri Nələrdir?

Sensor xarab olduqda ECU qeydiyyatlı bir DTC (diaqnostika xəta kodu) saxlayır və check engine işığı yanır. Bununla belə işıqdan ötə, nasazlıq özünü sürüşdə də göstərir:

• Artan yanacaq sərfiyyatı
• Yüksələn egzoz emissiyaları və emissiya testində uğursuzluq
• Sürətlənmədə tərəddüd və qeyri-sabit boş gediş
• Mühərrik tərəddüdü, kobud işləmə və alovlanmanın ötürülməsi
• Bəzi hallarda mühərrikin sönması

Nasazlıqların meylləri əhəmiyyətlidir: sensor adətən səhv şəkildə kasıb oxuyur. Yanacaq sistemi bunu kompensasiya etmək üçün mühərriki həddindən artıq zəngin işlədir və nəticə, gözlədiyinizin əksinə olaraq artan emissiya və artan yanacaq sərfiyyatı olur. Nasaz sensor, hava-yanacaq nisbətinin düzgün tənzimlənməsinə mane olaraq aşağı yanacaq qənaətinə və zamanla komponentlərə zərər verməyə səbəb ola bilər.

Geniş yayılmış nasazlıq kodları

Check engine işığında oxunan kodlar, nasazlığın təbiətini göstərir. Ən çox rast gəlinənlər bunlardır:

Nasaz Sensor Yanacaq Sərfiyyatını və Emissiya Testini Necə Təsir Edir?

Yanacaq sərfiyyatı sualının cavabı aydındır: bəli, nasaz oksigen sensoru yanacaq qənaətini azaldır. ECU-nun hava-yanacaq nisbətini qiymətləndirdiyi əsas giriş bu sensordur; siqnal yanlışdırsa, mühərrik qəsdən zəngin işləyir və yanacaq egzozdan yanmayaraq çıxır. Həddindən artıq zəngin və ya kasıb işləmə emissiyaları artırır; xüsusilə CO (karbon monoksid) dəyərləri aydın şəkildə yüksəlir.

Emissiya testi tərəfində isə vəziyyət daha da kritikdir. Sensor emissiyalara birbaşa təsir etdiyi üçün, nasaz sensorla emissiya müayinəsindən keçmək çox da mümkün deyil; emissiya səviyyələri ehtimal ki, həddindən çox yuxarı ölçüləcək. Test uğursuzluğunun arxasında tez-tez bu kiçik və nisbətən ucuz komponent dayanır.

Bir detalı qeyd etmək lazımdır: mühərriki qəsdən yüngül kasıb işlədən modifikasiyalar, kağız üzərində yüngül yanacaq qənaəti təmin edə bilər. Bunun bahası isə yüksələn NOx emissiyası, artan egzoz temperaturu və katalitik konvertora zərər riskidir. Səmərəlilik ilə emissiya/davamlılıq arasında tərs mütənasibət var və ECU-nun dizayn təyin nöqtəsi bu balansın məhsuludur.

Lambda Sensoru Nəyə Görə Nasazlanır və Nə Qədər Davam Edir?

Sensorun ömrü, isiticinin olmasına görə aydın şəkildə dəyişir: isidilməmiş sensor təxminən 50.000–80.000 km davam edir və nasazlığı adətən keramik elementdəki his yığılmasından yaranır. İsidilmiş sensor isə adətən 160.000 km ətrafında ömür təklif edir.

Çirklənmə mənbələri

Sensoru erkən öldürən əsas amillər, yığıntıların rəngindən oxuna bilər:

• Qurğuşunlu benzin: Sensoru və katalitik konvertoru çirkləndirir; qurğuşun konsentrasiyasından asılı olaraq ömür 24.000 km-ə qədər düşə bilər
• Silikon/silikat çirklənməsi: Parlaq ağ – açıq boz yığıntı buraxır
• Yağ sızması (blow-by): Köhnə mühərrikdə qara, yağlı çöküntü yaradır
• Həddindən artıq zəngin qarışıq: Qara toz çöküntüsü qoyur
• Soyutma mayesinin sızması: Təmirdə (konta) sızma nəticəsində yanma kamerasına daxil olan maye sensoru korlayır

Son bir xəbərdarlıq: uzun müddət zəngin qarışıqla işləmə yalnız yanacaq xərci deyil. Sensor nasazlığı katalitik konverterə zərər verə bilər və konverterin fəlakəti şəkildə sıradan çıxmasına qədər gedən, daha baha təmirə səbəb ola bilər. Check engine işığı O2 sensor kodu göstərdikdə gecikməmək, çox vaxt konverteri xilas etməyə bərabərdir.

Nəticə: Kiçik Sensor, Böyük Tarazlıq

Lambda sensoru egzoz sisteminin səssiz memarıdır: hər saniyə bir neçə dəfə ölçür, ECU buna uyğun yanacağı tənzimləyir və katalitik konverter 14,7:1-in o dar pəncərəsində məhsuldarlığını qoruyur. 1976-cı ildən bəri əsas prinsip dəyişməyib; yalnız ölçmə diapazonu genişləndi və cavab sürətləndi. Sensorun ölçdüyü şey sadədir - qarışığın düzgünlüyü. O düzgünlük pozulduqda, nəticə əvvəlcə bakda (artan sərf), sonra müayene məntəqəsində (qalxan emissiya) və ən sonda ən baha yerdə, konverterdə özünü göstərir.

Mənbələr

• Oxygen sensor
• Making Sense of Sensors: The Oxygen Sensor
• Narrowband vs Wideband: Oxygen Sensors Explained
• Narrowband vs. Wideband O2 Sensors
• O2 Sensor Training Guide: OBDII Codes
• Signs of a Bad Oxygen Sensor
• Failing O2 Sensors Result In Increased Emissions
• Understanding Fuel Trim Theory and Operation