ラムダプローブとは。酸素センサーが内燃機関の動作を調整する方法-AvtoTachki

今日の車には文字通り、タイヤとブレーキの圧力、潤滑システムの不凍液と油温、燃料レベル、車輪速度、ステアリング角度などを制御するあらゆる種類のセンサーが詰め込まれています。内燃エンジンの動作モードを調整するために、多くのセンサーが使用されます。その中には、この記事で説明するラムダプローブという謎の名前のデバイスがあります。

ギリシャ文字のラムダ (λ) は、内燃機関のシリンダーに供給される混合気の組成の最適な組成からの偏差を特徴付ける係数を表します。この係数に関するロシア語の技術文献では、別のギリシャ文字、アルファ (α) がよく使用されることに注意してください。

内燃機関の最大効率は、シリンダーに入る空気と燃料の量の特定の比率で達成されます。そのような空気の混合物では、燃料の完全燃焼に必要な量とまったく同じです。それ以上でもそれ以下でもありません。この空気と燃料の比率は、化学量論と呼ばれます。

ガソリンで動作するパワーユニットの場合、化学量論比は14,7、ディーゼルユニットの場合は14,6、液化ガス（プロパン - ブタン混合物）の場合は15,5、圧縮ガス（メタン）の場合は17,2です。

化学量論的混合気の場合、λ = 1 です。λ が 1 より大きい場合、必要以上の空気が存在し、希薄な混合気となります。 λ が 1 未満の場合、混合物は濃縮されていると言われます。

希薄な混合気は、内燃機関の出力を低下させ、燃費を悪化させます。そして、特定の割合で、内燃エンジンは単に失速します。

濃縮混合物での操作の場合、出力が増加します。そのような電力の価格は燃料の大きな無駄です。混合気中の燃料の割合がさらに増加すると、点火の問題やユニットの動作が不安定になります。酸素が不足すると、燃料が完全に燃焼することができなくなり、排気中の有害物質の濃度が劇的に増加します。ガソリンが排気系で部分的に燃え尽き、マフラーや触媒に不具合が生じます。これは、排気管からの破裂音と黒い煙によって示されます。これらの症状が現れた場合は、まずエアフィルターを診断する必要があります。おそらくそれは単に詰まっていて、内燃機関に空気を入れていません。

エンジン制御ユニットは、シリンダー内の混合気の組成を常に監視し、噴射される燃料の量を調整して、係数 λ の値を可能な限り 1 に近づけるように動的に維持します。 λ = 1,03 ... これは最も経済的なモードであり、さらに、少量の酸素の存在により触媒コンバーターで一酸化炭素と炭化水素を燃焼させることができるため、有害な排出物を最小限に抑えます。

ラムダプローブはまさに、混合気の組成を監視し、対応する信号をエンジン ECU に送信するデバイスです。

通常、触媒コンバーターの入口に取り付けられ、排気ガス中の酸素の存在に反応します。したがって、ラムダプローブは、残留酸素センサーまたは単に酸素センサーとも呼ばれます。

センサーは、固体電解質として機能する酸化イットリウムを添加した二酸化ジルコニウム製のセラミック素子 (1) をベースにしています。プラチナコーティングは電極を形成します - 外部 (2) および内部 (3)。接点（5と4）から電圧が取り除かれ、ワイヤを介してコンピュータに供給されます。

ラムダプローブとは。酸素センサーは内燃機関の動作をどのように調整しますか

外側の電極は、排気管を通過する加熱された排気ガスで吹き飛ばされ、内側の電極は大気と接触します。外側電極と内側電極の酸素量の違いにより、プローブの信号接点に電圧が発生し、それに対応して ECU が反応します。

センサーの外側電極に酸素がない場合、コントロールユニットは入力で約 0,9 V の電圧を受け取り、その結果、コンピューターはインジェクターへの燃料供給を減らし、混合気を傾け、酸素がセンサーに現れます。ラムダプローブの外側電極。これにより、酸素センサーによって生成される出力電圧が低下します。

外部電極を通過する酸素の量が特定の値まで上昇すると、センサー出力の電圧が約 0,1 V に低下します。ECU はこれを希薄混合気と認識し、燃料噴射を増加して補正します。

このようにして、混合物の組成は動的に制御され、係数 λ の値は常に 1 付近で変動します。オシロスコープを適切に動作するラムダプローブの接点に接続すると、純粋な正弦波に近い信号が表示されます。 .

追加の酸素センサーを触媒コンバーターの出口に取り付けると、ラムダの変動が少なく、より正確な補正が可能になります。同時に、触媒の動作が監視されます。

ラムダプローブとは。酸素センサーは内燃機関の動作をどのように調整しますか

インテークマニホールド。
氷;
ECU;
燃料インジェクター。
メイン酸素センサー;
追加の酸素センサー;
触媒コンバーター。

固体電解質は、約 300 ～ 400 °C に加熱された場合にのみ導電性を獲得します。これは、内燃エンジンの始動後、排気ガスによってエンジンが十分に暖まるまで、ラムダプローブがしばらくの間作動しないことを意味します。この場合、混合物は、他のセンサーからの信号とコンピューターのメモリ内の工場データに基づいて調整されます。動作中の酸素センサーの組み込みを高速化するために、多くの場合、セラミック内に加熱要素を埋め込むことにより、電気加熱が供給されます。

各センサーは遅かれ早かれ機能し始め、修理または交換が必要になります。ラムダプローブも例外ではありません。ウクライナの実際の条件では、平均 60 ～ 100 キロメートルで適切に機能します。いくつかの理由により、その寿命が短くなる可能性があります。

低品質の燃料と疑わしい添加剤。不純物は、センサーの敏感な要素を汚染する可能性があります。
ピストングループの問題により排気ガスに入るオイルによる汚染。
ラムダプローブは高温で動作するように設計されていますが、特定の限界 (約 900 ... 1000 ° C) までしか動作しません。内燃エンジンまたは点火システムの不適切な操作による過熱は、酸素センサーを損傷する可能性があります。
電気的問題 - 接点の酸化、ワイヤの断線または短絡など。
機械的欠陥。

衝撃による欠陥の場合を除いて、残留酸素センサーは通常ゆっくりと停止し、故障の兆候は徐々に現れ、時間の経過とともにのみ顕著になります。不良ラムダプローブの症状は次のとおりです。

燃料消費量の増加。
エンジン出力の低下。
ダイナミクスの劣化。
車の移動中のぎくしゃく。
フローティングアイドル。
排気毒性の増加。それは主に適切な診断の助けを借りて決定されますが、刺激臭や黒煙によって現れることはあまりありません。
触媒コンバーターの過熱。

これらの症状は常に酸素センサーの誤動作に関連しているわけではないことに注意してください。したがって、問題の正確な原因を特定するには追加の診断が必要です。

マルチメーターでダイヤルすることにより、配線の完全性を診断できます。また、ケースへのワイヤと相互のワイヤが短絡していないことを確認する必要があります。

発熱体の抵抗を診断します。約5 ... 15オームである必要があります。

ヒーターの供給電圧は、オンボード電源の電圧に近くなければなりません。

ワイヤーに関連する問題やコネクタの接触不良を解決することは十分に可能ですが、一般的に酸素センサーは修理できません。

センサーの汚れをきれいにすることは非常に問題があり、多くの場合、まったく不可能です。特に、ガソリン中の鉛の存在によって引き起こされる光沢のある銀色のコーティングに関しては. 研磨剤や洗浄剤を使用すると、デバイスが完全に取り返しのつかないほど傷んでしまいます。多くの化学的に活性な物質も損傷する可能性があります。

ラムダプローブをリン酸で洗浄するためのネットで見つかった推奨事項は、XNUMXのうちXNUMXつのケースで望ましい効果をもたらします. 希望者はトライできます。

故障したラムダプローブを無効にすると、燃料噴射システムが ECU メモリに登録されている平均的な工場出荷時のモードに切り替わります。最適とは程遠いことが判明する可能性があるため、故障したものはできるだけ早く新しいものと交換する必要があります。

センサーのネジを緩めるには、排気管のネジ山を損傷しないように注意が必要です。新しいデバイスを取り付ける前に、スレッドをクリーニングし、サーマルグリースまたはグラファイトグリースで潤滑する必要があります (センサーの敏感な要素に付着しないようにしてください)。ラムダプローブをトルクレンチで正しいトルクまでねじ込みます。

酸素センサーを取り付ける際は、シリコンやその他のシーラントを使用しないでください。

特定の条件を順守することで、ラムダプローブをより長く良好な状態に保つことができます。