Sauerstoffsensor für Autos.
Der Sauerstoffsensor im Auto ist der wichtigste Rückkopplungssensor im EFI-Motorsteuerungssystem und das Schlüsselelement zur Kontrolle der Abgasemissionen von Autos, zur Reduzierung der Umweltverschmutzung durch Autos und zur Verbesserung der Kraftstoffverbrennungsqualität des Automotors.
Es gibt zwei Arten von Sauerstoffsensoren: Zirkonoxid und Titandioxid.
Sauerstoffsensoren sind empfindliche Keramikelemente, die das Sauerstoffpotenzial in verschiedenen Heizöfen oder Abgasrohren messen, die entsprechende Sauerstoffkonzentration nach dem Prinzip des chemischen Gleichgewichts berechnen, das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ofen überwachen und regeln, die Produktqualität und Abgasnormen der Messelemente sicherstellen und weit verbreitet bei allen Arten der Kohleverbrennung, Ölverbrennung, Gasverbrennung und anderen Ofenatmosphärenregelungen eingesetzt werden.
Der Sauerstoffsensor wird zur elektronischen Steuerung des Rückkopplungssteuerungssystems der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas und die Dichte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erfassen, das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,7:1) bei der Verbrennung im Motor zu überwachen und Rückkopplungssignale an den Computer zu senden.
Funktionsprinzip
Der Sauerstoffsensor funktioniert ähnlich wie eine Batterie, wobei das Element Zirkonoxid im Sensor wie ein Elektrolyt wirkt. Das grundlegende Funktionsprinzip ist: Unter bestimmten Bedingungen (hohe Temperaturen und Platinkatalyse) wird der Sauerstoffkonzentrationsunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Hao-Oxids genutzt, um eine Potentialdifferenz zu erzeugen. Je größer der Konzentrationsunterschied, desto größer die Potentialdifferenz. Der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre beträgt 21 %, das Abgas nach konzentrierter Verbrennung enthält tatsächlich keinen Sauerstoff. Das nach der Verbrennung des verdünnten Gemisches oder das durch fehlendes Feuer entstehende Abgas enthält zwar mehr Sauerstoff, ist aber immer noch deutlich geringer als der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre.
Durch die Katalyse von hohen Temperaturen und Platin wird der an der Lambdasonde anliegende Sauerstoff verbraucht, wodurch eine Spannungsdifferenz entsteht. Die Ausgangsspannung des konzentrierten Gemischs liegt nahe 1 V und die des verdünnten Gemischs nahe 0 V. Entsprechend dem Spannungssignal der Lambdasonde wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt, um die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung anzupassen. Daher ist die elektronische Steuerung der Lambdasonde der Schlüsselsensor für die Kraftstoffdosierung. Die Lambdasonde kann nur bei hohen Temperaturen (über 300 °C) vollständig charakterisiert werden und Spannung ausgeben. Sie reagiert am schnellsten auf Veränderungen im Gemisch bei etwa 800 °C.
Tipps
Der Zirkoniumdioxid-Sauerstoffsensor spiegelt die Konzentrationsänderung des brennbaren Gemischs durch Spannungsänderungen wider, während der Titandioxid-Sauerstoffsensor die Änderung des brennbaren Gemischs durch Widerstandsänderungen widerspiegelt. Das elektronische Steuersystem mit dem Zirkoniumdioxid-Sauerstoffsensor kann das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht in die Nähe des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses regeln, wenn sich der Motorbetriebszustand verschlechtert, während der Titandioxid-Sauerstoffsensor das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch in die Nähe des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses regeln kann, wenn sich der Motorbetriebszustand verschlechtert.
Als kurzfristige Kraftstoffkorrektur bezeichnet man die vom Steuergerät in kurzer Zeit entsprechend dem Signal der Lambdasonde angepasste Einspritzmenge (Einspritzimpulsbreite), die über die Ausgangsspannung der Lambdasonde gesteuert wird.
Die langfristige Kraftstoffkorrektur ist der Wert, der durch die Änderung der Betriebsdatenstruktur der Steuereinheit entsprechend der Änderung des kurzfristigen Kraftstoffkorrekturkoeffizienten bestimmt wird.
Häufiger Fehler
Bei einem Ausfall des Sauerstoffsensors erhält der Computer des elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems keine Informationen über die Sauerstoffkonzentration im Abgasrohr und kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht mehr regeln. Dies erhöht den Kraftstoffverbrauch und die Abgasbelastung des Motors. Außerdem treten im Motor Leerlaufinstabilität, Zündmangel, Überhitzung und andere Fehler auf. Daher muss der Fehler rechtzeitig behoben oder ausgetauscht werden [1].
Vergiftungsfehler
Eine Vergiftung der Lambdasonde ist ein häufiges und schwer zu verhinderndes Problem, insbesondere bei häufigem Einsatz von Fahrzeugen mit bleihaltigem Benzin. Selbst eine neue Lambdasonde hält nur wenige tausend Kilometer. Bei einer geringfügigen Bleivergiftung kann die Verwendung einer Tankfüllung mit bleifreiem Benzin das Blei auf der Oberfläche der Lambdasonde entfernen und sie wieder in den Normalbetrieb versetzen. Häufig dringt jedoch aufgrund der hohen Abgastemperatur Blei in das Innere der Lambdasonde ein und behindert die Diffusion von Sauerstoffionen. Dadurch wird die Lambdasonde unwirksam und kann nur noch ausgetauscht werden.
Darüber hinaus kommt es häufig zu einer Siliziumvergiftung von Sauerstoffsensoren. Im Allgemeinen führen die bei der Verbrennung von in Benzin und Schmieröl enthaltenen Siliziumverbindungen entstehende Kieselsäure sowie das bei unsachgemäßer Verwendung von Silikonkautschukdichtungen freigesetzte Silikongas zum Ausfall des Sauerstoffsensors. Daher sollten Kraftstoff und Schmieröl guter Qualität verwendet werden.
Bei Reparaturen ist auf die richtige Auswahl und Montage der Gummidichtungen zu achten. Es dürfen keine anderen Lösungs- und Trennmittel als die vom Hersteller angegebenen auf die Sonde aufgetragen werden. Aufgrund der schlechten Verbrennung im Motor bilden sich Kohlenstoffablagerungen auf der Oberfläche der Lambdasonde, oder es gelangen Öl, Staub und andere Ablagerungen in die Sonde. Diese Ablagerungen behindern den Luftstrom in die Sonde und blockieren deren Ausgangssignal. Das Steuergerät kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht rechtzeitig korrigieren. Die Bildung von Kohlenstoffablagerungen äußert sich hauptsächlich in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und einer deutlichen Erhöhung der Emissionskonzentration. Sobald die Ablagerungen entfernt sind, funktioniert die Sonde wieder normal.
Keramikrissbildung
Die Keramik des Sauerstoffsensors ist hart und spröde. Durch Stöße mit harten Gegenständen oder starken Luftstrom kann sie zerbröckeln und versagen. Daher ist bei Problemen besondere Vorsicht geboten und ein rechtzeitiger Austausch ist erforderlich.
Der Blockdraht ist verbrannt
Der Heizwiderstandsdraht ist abgebrannt. Bei einem beheizten Sauerstoffsensor ist es schwierig, die normale Betriebstemperatur zu erreichen, wenn der Heizwiderstandsdraht abgebrannt ist, und der Sensor verliert seine Funktion.
Leitungsunterbrechung
Der interne Schaltkreis des Sauerstoffsensors ist getrennt.
Prüfmethode
Überprüfung des Heizwiderstands
Entfernen Sie den Stecker des Lambdasondenkabelbaums und messen Sie mit einem Multimeter den Widerstand zwischen dem Heizpol und dem Eisenpol im Lambdasondenanschluss. Der Widerstandswert beträgt 4–40 Ω (siehe Anleitung des jeweiligen Modells). Falls der Wert nicht dem Standard entspricht, ersetzen Sie die Lambdasonde.
Messung der Rückkopplungsspannung
Zur Messung der Rückkopplungsspannung der Lambdasonde muss der Kabelbaumstecker der Lambdasonde abgezogen und ein dünner Draht vom Ausgangsanschluss der Rückkopplungsspannung der Lambdasonde gemäß dem Schaltplan des Modells gezogen und anschließend in den Kabelbaumstecker eingesteckt werden. Die Rückkopplungsspannung kann während des Motorbetriebs über die Zuleitung gemessen werden (einige Modelle können die Rückkopplungsspannung der Lambdasonde auch über die Fehlererkennungsbuchse messen). Beispielsweise kann bei einer Reihe von Fahrzeugen der Toyota Motor Company die Rückkopplungsspannung der Lambdasonde direkt über die Anschlüsse OX1 oder OX2 in der Fehlererkennungsbuchse gemessen werden.
Zur Messung der Rückkopplungsspannung des Sauerstoffsensors verwenden Sie am besten ein Zeigermultimeter mit niedrigem Bereich (normalerweise 2 V) und hoher Impedanz (Innenwiderstand größer als 10 MΩ). Die spezifischen Erkennungsmethoden sind wie folgt:
1. Bringen Sie den Motor auf normale Betriebstemperatur (oder lassen Sie ihn nach dem Starten 2 Minuten lang mit 2500 U/min laufen).
2. Verbinden Sie den Minuspol des Spannungsanschlags des Multimeters mit E1 oder der Minuselektrode der Batterie in der Fehlererkennungsbuchse und den Pluspol mit der Buchse OX1 oder OX2 in der Fehlererkennungsbuchse oder mit der Nummer | am Kabelbaumstecker des Sauerstoffsensors.
3. Lassen Sie den Motor mit etwa 2500 U/min laufen und prüfen Sie, ob der Zeiger des Voltmeters zwischen 0 und 1 V hin- und herschwingen kann. Notieren Sie die Anzahl der Zeigerschwingungen innerhalb von 10 Sekunden. Unter normalen Umständen schwankt die Rückkopplungsspannung des Sauerstoffsensors im Verlauf der Rückkopplungsregelung ständig zwischen 0,45 V und 0,45 V. Die Rückkopplungsspannung sollte sich innerhalb von 10 Sekunden mindestens achtmal ändern.
Liegt der Wert unter 8-mal, bedeutet dies, dass die Lambdasonde oder das Regelsystem nicht ordnungsgemäß funktioniert. Dies kann durch Kohlenstoffablagerungen auf der Oberfläche der Lambdasonde verursacht werden, wodurch die Empfindlichkeit verringert wird. Lassen Sie den Motor dazu etwa 2 Minuten lang bei 2500 U/min laufen, um Kohlenstoffablagerungen auf der Oberfläche der Lambdasonde zu entfernen. Überprüfen Sie anschließend die Rückkopplungsspannung. Ändert sich der Zeiger des Voltmeters nach der Kohlenstoffentfernung weiterhin langsam, deutet dies auf eine Beschädigung der Lambdasonde oder einen Defekt im Regelkreis des Computers hin.
4. Farbprüfung des Aussehens des Sauerstoffsensors
Den Sauerstoffsensor aus dem Auspuffrohr ausbauen und prüfen, ob die Entlüftungsöffnung am Sensorgehäuse verstopft und der Keramikkern beschädigt ist. Bei Beschädigung den Sauerstoffsensor austauschen.
Fehler können auch durch Beobachtung der Farbe des oberen Teils des Sauerstoffsensors festgestellt werden:
1, hellgraue Oberseite: Dies ist die normale Farbe des Sauerstoffsensors;
2. Weiße Oberseite: aufgrund von Siliziumverschmutzung muss der Sauerstoffsensor jetzt ausgetauscht werden.
3. Braune Oberseite (wie in Abbildung 1 dargestellt): verursacht durch Bleiverschmutzung. Bei schwerwiegenden Fällen muss auch der Sauerstoffsensor ausgetauscht werden.
(4) Schwarze Oberseite: wird durch Kohlenstoffablagerung verursacht. Nach Beseitigung des Kohlenstoffablagerungsfehlers des Motors kann die Kohlenstoffablagerung auf dem Sauerstoffsensor im Allgemeinen automatisch entfernt werden.
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