Датчик кислорода принцип работы: Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы

Содержание

Принципы работы датчиков в газоанализаторе

Принципы работы датчиков в газоанализаторе

19.02.2020

При выборе того или иного газоанализатора можно опираться на различные критерии, но критически важно подобрать подходящий для поставленной задачи принцип измерения, руководствуясь типом измеряемого газа, средой, в которой выполняются измерения, и целью.

На сегодняшний день самыми востребованными типами датчиков являются:

• термокаталитический
• термокондуктивный
• полупроводниковый
• электрохимический
• гальванический
• инфракрасный (оптический)
• интерферометрический
• фотоионизационный (ФИД)
• пиролитический
• фотометрический

Термокаталитический

Самый распространенный и универсальный тип датчика, принцип работы которого основан на вычислении количества тепла, выделяемого при сгорании горючего газа или паров в катализаторе.

Керамический принцип является разновидностью термокаталитического, однако в отличие от последнего использует другой тип катализатора – мелкодисперсный (керамический). Архитектурно датчик состоит из двух чувствительных элементов – рабочего и компенсирующего. Рабочий элемент представляет собой спираль из драгоценного металла (как правило, платины) и катализатора, чувствительного к горючим газам. Воздушная смесь, содержащая горючий газ, вступает в реакцию с катализатором, увеличивая температуру элемента, и, как следствие, приводит к изменению электрического сопротивления спирали в почти линейной зависимости от концентрации газа. Компенсирующий элемент состоит из платиновой спирали и стекла, которое не обладает чувствительностью к горючим газам, и предназначен для компенсации окружающих условий.

   

  
Преимущества термокаталического датчика: линейность выходной характеристики, быстрый отклик, устойчивость к изменениям в температуре и влажности окружающей среды, а также долговечность. 
Применение: измерение довзывоопасных концентраций (ДВК) горючих газов и паров в диапазоне от 0 до 100% НКПР.  
Газоанализаторы: GP-03, GX-2009, GX-3R/Pro, GX-2012, GX-8000, GD-A80, SD-1GP
Преимущества керамического датчика: линейность характеристики, более быстрый отклик, возможность измерения ПДК (в единицах млн-1), устойчивость к изменениям в окружающих условиях. 
Применение: измерение довзрывоопасных концентраций (ДВК) и предельно-допустимых концентраций (ПДК) горючих газов и паров. 
Газоанализаторы: GX-6000, SD-1NC

Термокондуктивный
Принцип работы термокондуктивного датчика основан на измерении разницы в теплопроводности. Как в случае с термокаталитическим датчиком, сенсор состоит из рабочего и компенсирующего элемента. Контакт с газом происходит на рабочем элементе, а компенсирующий элемент изолирован. При попадании целевого газа на рабочий элемент происходит изменение в теплоотдаче, связанное с теплопроводностью и приводящее к росту температуры элемента. Это, в свою очередь, приводит к изменению сопротивления платиновой спирали. 


Полупроводниковый
В данном типе датчиков используется полупроводник с металлоксидным напылением, сопротивление которого меняется при контакте с газом. Датчик состоит из нагревательной спирали и проводника, нанесенного на трубку из глинозёма, а по краям трубки находятся контакты из драгоценного металла, предназначенные для измерения сопротивления. При попадании газа на поверхность датчика он окисляется, что приводит к уменьшению электрического сопротивления, которое преобразуется в концентрацию. 


Преимущества: линейная характеристика, стабильность показаний, долговечность, возможность измерения негорючих газов (аргона, азота и углекислого газа), а также возможность измерений в бескислородной среде.  
Применение: измерение высоких концентраций горючих газов и паров.
Газоанализаторы: GX-2012, GX-8000
Преимущества
: чувствительность к сверхнизким концентрациям, которые сложно фиксировать другими типами датчиков, долговременная стабильность, устойчивость к отравлению, а также селективность.
Применение:  измерение ПДК широкого спектра токсичных и горючих газов.
Газоанализаторы: GX-2012GT, GD-A80V, SD-1GH

Электрохимический Гальванический
В основе данного принципа измерения лежит процесс электролиза. Датчик состоит из трех электродов — рабочего (газопроницаемой пленки с нанесенным катализатором из драгоценного металла), референсного и интегрирующего, — которые размещены в пластиковом корпусе с электролитом. В датчике используется потенциостатическая цепь, которая обеспечивает постоянное напряжение между рабочим и референсным электродами. Ток, возникающий в ходе химических реакций на рабочем и интегрирующем электродах, пропорционален концентрации измеряемого газа.


Принципиальная схема датчика гальванического типа повторяет простой аккумулятор: датчик состоит из катода, изготовленного из драгоценного металла, анода (проволоки), которые помещены в электролит, а также разделительной мембраны, прикрепленной к внешней стороне катода. Кислород, проходя через разделительную мембрану, на катоде восстанавливается, а на аноде — окисляется. Возникающий электрический ток конвертируется в напряжение и в таком виде подается на выход, при этом напряжение пропорционально концентрации кислорода. 


Преимущества: линейный выходной сигнал, высокая точность и хорошая воспроизводимость результатов.
Применение: измерение ПДК токсичных веществ.
Газоанализаторы: HS-03, CO-03, CX-5, GX-3R/Pro, GX-2012, GX-6000, GX-8000, RX-8500, RX-8700, SC-8000, TP-70D, SD-1EC, GD-70D
Преимущества: простота, долговечность в сравнении с электрохимическим датчиком, не требует внешнего питания, линейная выходная характеристика, быстрый отклик и отсутствие зависимости от колебаний температуры/влажности.
Газоанализаторы: OX-03, GX-2012/GT, GX-6000, GX-8000, RX-8000, RX-8500, RX-8700, SD-1OX, GD-70D

Инфракрасный (оптический)
Данный принцип измерения основан на известном факте о том, что многие газы поглощают инфракрасные лучи и каждый из этих газов имеет определенный спектр поглощения. Сенсор состоит из источника ИК-света и датчика, между которыми установлены оптический фильтр и измерительная ячейка. Поступая в измерительную ячейку, газ поглощает некоторое количество инфракрасного света, а датчик при этом фиксирует снижение интенсивности поступающего ИК-света и на базе известной зависимости (калибровочной кривой) генерирует выходной сигнал. Несмотря на то, что зависимость не линейная, она хороша известна производителям датчиков. 


Интерферометрический
Принцип интерферометрии основан на измерении коэффициента рефракции газа. Архитектурно интерферометрический сенсор состоит из источника света и оптической системы из зеркал, линз, призмы и светочувствительного датчика. Свет от источника разделяется плоскопараллельным зеркалом на два луча (А и В) и отражается призмой. Луч А движется по круговому маршруту через камеру D, наполненную измеряемым газом, а луч В – через камеру E с референсным газом. После этого лучи А и В встречаются в точке С зеркала и, проходя через систему зеркал и линз, формируют на светочувствительном датчике картину интерференции. Данная картина сдвигается в пропорции к разнице в коэффициенте рефракции между измеряемым и референсным газами. Датчик измеряет сдвиг, чтобы измерить коэффициент рефракции, и преобразует его в концентрацию газа или количество тепла. 


Преимущества: быстрый отклик, повторяемость, стабильность при изменении окружающих условий, отсутствие эффектов старения и отравления.
Применение:  измерение довзывоопасных концентраций (ДВК) горючих газов и паров в диапазоне от 0 до 100% НКПР, а также концентрации в диапазоне от 0 до 100% объема.
Газоанализаторы: GX-3R Pro, GX-6000, RX-8000, RX-8500, RX-8700, SD-1RI
Преимущества: низкая погрешность измерений, долговременная стабильность, высокая линейность и быстрый отклик, отсутствие влияния изменений в температуре и давлении (за счет механизма коррекции).   
Применение: измерение концентраций горючих газов, углекислого газа и элегаза, а также калорийности природного газа.
Газоанализаторы: FI-8000

Фотоионизационный (ФИД)
В фотоионизационных датчиках измеряемый газ ионизируется с помощью ультрафиолетового света, а это, в свою очередь, приводит к возникновению электрического тока. Когда газ попадает в ионизационную камеру, он подвергается воздействию УФ-света, под воздействием которого газ начинает терять электроны и генерировать катионы (положительные ионы). Электроны и катионы, в свою очередь, притягиваются катодом и анодом, возбуждая электрический ток, который пропорционален значению концентрации. Для ионизации требуются фотоны с энергией выше энергии данного конкретного газа, поэтому в ФИД, как правило, используют УФ-лампы с энергией 10,6 эВ (изготовлены из фторида магния и наполнены криптоном) или 11,7 эВ (изготовлены из фторида лития и наполнены аргоном). 


Пиролитический
В основе этого принципа лежит процесс пиролиза измеряемого газа с образованием оксида, частицы которого измеряются датчиком. Пиролитический сенсор состоит из нагревателя, в центре которого находится кварцевая трубка с нагревательным элементом, и датчика частиц, содержащего две камеры – рабочую и компенсационную. Измеряемый газ (например, TEOS или NF3) под воздействием температуры окисляется и попадает в рабочую камеру датчика частиц с источником α-частиц, который используется для ионизации воздуха и возбуждения электрического тока. Как только частицы газа попадают в камеру, они начинают поглощать ионы, приводя к снижению тока ионизации. Это снижение выходного сигнала пропорционально концентрации измеряемого газа. Компенсационная камера позволяет компенсировать флуктуации температуры, влажности и давления окружающей среды.


Преимущества:  чувствительность к низким концентрациям, широкий спектр измеряемых веществ.
Применение: измерение крайне малых концентраций (на уровне ppm и ppb) летучих органических соединений.
Газоанализаторы: GX-6000
Преимущества: непревзойденная стабильность показаний (благодаря использованию источника америция-241 с периодом полураспада около 400 лет), быстрый отклик, линейность выходного сигнала и устойчивость к изменениям в окружающих условиях.
Применение: измерение ПДК высокотоксичных газов.
Газоанализаторы: GD-70D

Читайте также

  • При выборе того или иного газоанализатора можно опираться на различные критерии, но критически важно подобрать подходящий для поставленной задачи принцип измерения, руководствуясь типом измеряемого газа, средой, в которой выполняются измерения, и целью.

  • В последние годы на металлургических предприятиях особое внимание уделяется вопросу безопасности. Это связано с участившимися случаями отправления угарным газом, нехватки кислорода, а также опасностью взрыва из-за утечек метана и водорода. Предлагаем вашему вниманию презентацию решений RIKEN для металлургического производства, призванных свести к минимуму риски взрыва и отравления.

  • В медицинских учреждениях широкое применение нашли технические и медицинские газы, например, жидкий азот (N2), который используется в трансплантации, криотерапии и криобиологии. Низкая температура (-196°C), при которой азот находится в жидком состоянии, обеспечивает длительное хранение донорской крови, плазмы, стволовых клеток, а также органов.

» Датчик кислорода ВАЗ

Датчик кислорода – он же лямбда-зонд. Устройство призванное замерять уровень кислорода в смеси отработанных газов.

В автомобиле он нужен для достижения правильного сочетания пропорции кислорода и топлива в рабочей смеси. При правильной пропорции кислорода и топлива в смеси, двигатель работает максимально эффективно и что немаловажно уменьшается расход самого топлива.

Виды датчиков и принцип работы

Лямбда-зонд устанавливается в выхлопной системе. Делятся датчики на два вида: двухточечный и широкополосный.

Двухточечный датчик состоит из керамики, элементы которого с двух сторон покрыты диоксидом циркония. Устанавливается перед каталитическим нейтрализатором либо за ним.

Принцип работы – измерение уровня концентрации кислорода в окружающей среде и выхлопных газах. Если уровень меняется и становится разным, на концах элементов датчика создается напряжение, от низкого до высокого. Низкое напряжение создается, если кислорода в системе с избытком.

В противном случае если в системе не хватает нужного уровня кислорода, то создастся высокое напряжение. Эти сигналы поступают в блок управления двигателем, который различает их по силе тока.

Широкополосный датчик – более современная конструкция. Так же имеет два керамических элемента. Один из них можно назвать «закачивающим». Он отвечает за активацию процесса закачивания или удаления воздуха из системы.

Второй элемент можно условно назвать «двухточечным». Принцип работы базируется на том, что пока кислорода в смеси нужное количество сила тока на «закачивающем» элементе не меняется и передается на «двухточечный» элемент.

Он в свою очередь, получая постоянную силу тока от «закачивающего» элемента поддерживает постоянное напряжение между своими элементами и бездействует.

Как только уровень кислорода меняется, «закачивающий» элемент подает измененное напряжение на «двухточечный». Тот в свою очередь обеспечивает либо закачку воздуха в систему либо его откачку обратно.

Лямбда-зонд на автомобилях ВАЗ

На ВАЗах используется несколько типов датчиков:

1. Bosch № 0 258 005 133, норма Евро – 2. Устанавливался на устаревших моделях с объемом двигателя 1,5 литра. На поздних моделях с нормой Евро – 3, этот датчик использовался как первый, и ставили его до катализатора.

Вторым ставили датчик, у которого есть «обратный разъем». Но можно встретить установленные два одинаковых датчика

2. Bosch № 0 258 006537 устанавливался на автомобилях, выпущенных с октября 2004 года.имеют  в своем строении нагревательный элемент.

Лямбда – зонды, выпускаемые фирмой «Bosch», взаимозаменяемы с похожими по строению циркониевыми датчиками. Обратите внимание, что датчик без подогрева можно заменить подогреваемым датчиком. Только не наоборот.

Неисправности датчика кислорода и коды ошибок

Из возможных поломок лямбда – зонда можно выделить такие: потеря чувствительности, неработающий подогрев. Как правило, бортовой компьютер не покажет вам поломку, если проблема в потере чувствительности. Другое дело, если оборвалась цепь подогрева – тогда неисправность будет зафиксирована.

  • Ошибка Р1115 – в цепи нагрева произошла поломка
  • Ошибка Р1102 — на нагревателе кислорода низкое сопротивление
  • Ошибка Р0141 — на втором датчике произошла поломка нагревателя
  • Ошибка Р0140 – произошел обрыв датчика номер два
  • Ошибка Р0138 – второй датчик сигнализирует о завышенном уровне сигнала
  • Ошибка Р0137 – второй датчик сигнализирует о пониженном уровне сигнала
  • Ошибка Р0136 – произошло замыкание «на массу» второго датчика
  • Ошибка Р0135 – вышел из строя нагреватель на первом датчике
  • Ошибка P0134 – у первого датчика отсутствует сигнал
  • Ошибка Р0133 – первый датчик медленно отвечает на запрос
  • Ошибка Р0132 – мало кислорода в системе, сигнал на высоком уровне на первом датчике
  • Ошибка Р0131 – много кислорода в системе, сигнал на низком уровне на первом датчике
  • Ошибка Р0130 – первый датчик подает неправильные сигналы

Замена датчика кислорода

Если возникает какая–либо поломка, датчик нужно заменить. Можно попробовать сделать это самостоятельно. Рассмотрим ситуацию замены лямбда-зонда на ВАЗе 2114:

  1. Машину ставим на эстакаду или загоняем на яму и снимаем защиту мотора (для замены датчика с нейтрализатором).
  2. Ищем провода от датчика кислорода, и по ним идем к самим датчикам, стоят они на катализаторе (первый до нейтрализатора, второй после).
  3. Разрезаем хомуты, разъединяем разъемы.
  4. Оставляем систему остывать.
  5. Берем гаечный ключом на «22» или спец. головку и откручиваем датчик.
  6. Берем новый датчик и так же устанавливаем его на место старого. Прикручиваем гайки.
  7. Соединяем провода с разъёмам.
  8. Новыми хомутами крепим провода к системе охлаждения (не допускать соприкосновения с выхлопной трубой).
  9. Устанавливаем защиту в обратном порядке.

На остальных моделях машин замена датчика будет происходить идентично.

Проблемы при замене

При замене старый датчик может прикипеть к трубе. В этом случае действуйте так:

  1. Щедро полейте wd – 40 и пробуйте открутить
  2. Включаем двигатель, нагреваем выхлопную систему и откручиваем датчик
  3. Пробуем нагреть (соблюдая осторожность) сам датчик и открутить его
  4. Несильно обстучите молотком и пробуйте открутить заново
  5. Если не помогает, попробуйте «термоудар». На хорошо разогретый датчик вылейте холодную воду. Попробуйте снова открутить.

Цена на датчик кислорода

Цена на датчик кислорода будет зависеть от региона и модели. Колеблется она от 1000 до 3000 р. Покупайте лямбда–зонд в специализируемых магазинах и только с гарантией.

Причины поломки датчика кислорода

  • На корпус датчика попала охлаждающая, либо тормозная жидкость
  • В используемом топливе большое содержание свинца
  • Сильный перегрев датчика, вызванный неочищенным топливом (засорение фильтров очистки)
  • Датчик просто выработал свой ресурс
  • Механическое повреждение датчика во время движения автомобиля.

Вышедший из строя датчик скажется на работе автомобиля в целом и повлечет за собой дополнительные проблемы. Но по ним Вы сможете сразу определить возможную поломку датчика и провести своевременную его замену.

Сопутствующие проблемы при выходе из строя датчика кислорода

  • Автомобиль стал потреблять больше топлива, чем обычно
  • Автомобиль стал двигаться рывками
  • Двигатель стал работать нестабильно
  • Нарушилась нормальная работа катализатора
  • При проверке на токсичность выхлопных газов — результат дает завышенные показатели.

В завершение хочется дать совет: чтобы в будущем избежать изложенных проблем – следите за работоспособностью лямбда-зонда. Проверяйте его состояние через каждые пять – десять тысяч километров пробега.

Устройство и принцип работы датчиков кислорода двигателя ЗМЗ-409

На автомобилях Уаз, в зависимости от экологического класса двигателя ЗМЗ-409 могли устанавливаться : один управляющий датчик кислорода, или два однотипных — управляющий и диагностический датчики кислорода. Устройство и принцип работы управляющего и диагностического датчиков кислорода полностью идентичны, они одинаковы и поэтому взаимозаменяемы.

Управляющий датчик кислорода  устанавливается на приемной трубе глушителя перед каталитическим нейтрализатором отработавших газов, на всех автомобилях Уаз с двигателем ЗМЗ-409 оборудованном антитоксичными системами. На автомобилях Уаз с двигателем ЗМЗ-409 без антитоксичных систем, то есть экологического класса Евро-0 без нейтрализатора, вместо этого датчика установлена заглушка. 

Второй, диагностический, датчик кислорода устанавливается на автомобили Уаз с двигателями ЗМЗ-409 экологического класса Евро-3 и Евро-4. Он находится на выпускной трубе после каталитического нейтрализатора. На автомобилях Уаз с ЗМЗ-409 Евро-2 такой датчик в системе управления двигателем отсутствует.

Общее устройство и применяемость датчиков кислорода на Уаз с двигателем ЗМЗ-409.

Датчик кислорода или как его еще называют — лямбда-зонд, состоит из : металлического корпуса с резьбой М18х1.5 и гайкой под ключ 22, диффузионного зонда состоящего из твердого электролита на основе диоксида циркония, перфорированного защитного наконечника и нагревательного элемента, который служит для быстрого прогрева датчика после запуска двигателя, так как для нормальной работы его температура должна быть не ниже плюс 300 градусов. Подключение датчика к жгуту проводов производится посредством контактной вилки с защелкой. Цепь подогрева датчика управляются непосредственно от блока управления.

На автомобили Уаз с двигателем ЗМЗ-409 экологического класса Евро-2 и электронным блоком управления Микас-7.2 устанавливался один управляющий датчик кислорода Siemens 5WK9-1000G, а с блоком Микас-11 — один Delphi OSP+ 25.368889.

На автомобили Уаз с двигателем ЗМЗ-409 экологического класса Евро-3 и Евро-4, с электронным блоком управления Bosch M17.9.7 или Bosch ME17.9.7, устанавливались два одинаковых датчика кислорода, управляющий и диагностический, Bosch LSF-4.2 0 258 006 537 или Bosch 0 258 030 064, или Siemens 5WK9-1000G.

Принцип работы управляющего и диагностического датчиков кислорода Уаз с двигателем ЗМЗ-409.

Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с диффузионным электрохимическим зондом датчика кислорода. В зависимости от степени концентрации кислорода зонд генерирует разное выходное напряжение : около 0.8-1.0 Вольта при пониженной концентрации кислорода в отработавших газах — богатая топливовоздушная смесь, и 0.2-0.4 Вольта при повышенной концентрации кислорода — бедная топливовоздушная смесь.

На основе величины выходного напряжения управляющего (первого) датчика кислорода, электронный блок управления двигателем определяет, какую команду по корректировке состава рабочей топливовоздушной смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная, то дается команда на ее обогащение, если богатая, то соответственно на ее обеднение.

Выходной сигнал, вырабатываемый диагностическим (вторым) датчиком кислорода, указывает на степень присутствия кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. На основе этого сигнала блок управления двигателем оценивает исправность и эффективность работы нейтрализатора.

Делается это путем простого сравнения двух сигналов от управляющего и диагностического датчиков. Если нейтрализатор работает нормально, то показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. В тоже время одинаковые или близкие по значению показания будут указывать на неисправность или неэффективность работы нейтрализатора.

Влияние датчика кислорода на эксплуатационный расход топлива Уаз.

Регулирование состава топливовоздушной смеси осуществляется электронным блоком управления двигателя в основном по сигналам управляющего датчика кислорода, соответственно и общий расход топлива автомобиля будет напрямую зависеть от исправности и корректной работы этого датчика. Кроме того, неправильная работа управляющего датчика кислорода в случае какой то его неисправности может привести к перегреву и последующему выходу из строя каталитического нейтрализатора.

Возможные причины неисправностей и некорректной работы, методика и способы проверки обоих датчиков кислорода и их электрических цепей управления, а также коды неисправностей датчиков, генерируемые системой самодиагностики блока управления двигателем ЗМЗ-409, подробно рассмотрены в отдельном материале.

Похожие статьи:

  • Поиск неисправностей в системе управления двигателем ЗМЗ-405, ЗМЗ-406 и ЗМЗ-409 Евро-2 с блоками управления Микас-5.4, Микас-7.1 или Микас-7.2.
  • Головка цилиндров, клапанный механизм и привод распределительных валов двигателей ЗМЗ-405, ЗМЗ-406, ЗМЗ-409, места контроля, предельные размеры, устранение дефектов.
  • Электромагнитная топливная форсунка Bosch 0 280 150 711, устройство, характеристики, принцип работы, проверка исправности.
  • Аккумулятор автомобилей УАЗ, повседневный уход, проверка уровня электролита и заряженности, зарядка аккумулятора.
  • Датчик температуры 19.3828, устройство, принцип работы, характеристики, способы и схемы для проверка исправности.
  • Датчики аварийного давления масла ММ120, ММ111В и 30.3829, устройство, принцип работы, определение неисправностей.

Датчик концентрации кислорода


Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах, состав которых зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Информация, которую выдает датчик в виде напряжения (или изменения сопротивления), используется электронным блоком управления впрыском (или карбюратором) для корректировки количества подаваемого топлива.

Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их «дожигание» в каталитическом нейтрализаторе.

Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха — отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При стехиометрической смеси лямбда = 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной.
Наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при лямбда=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда лямбда =0,85-0,9.

Общие сведения

В справочной литературе датчик может называться по-разному: кислородный датчик, регулятор «лямбда», лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода в отработавших газах. Кислородные датчики бывают двух типов: электрохимические и резистивные. Первый тип датчиков работает по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Второй — работает, как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находится.

Наибольшее распространение в настоящее время получили электрохимические датчики кислорода. В них используется свойство диоксида циркония создавать разность электрических потенциалов (напряжение) при разной концентрации кислорода (в отработавших газах и окружающем воздухе).

При нормальной работе системы подачи топлива напряжение, вырабатываемое датчиком кислорода, может изменяться несколько раз в секунду. Это позволяет приготавливать и поддерживать необходимый состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя.

Устройство датчика кислорода.

Устройство датчика кислорода:

1- металлический корпус с резьбой. 
2 — уплотнительное кольцо.c 3 — токосъемник электрического сигнала.
4 — керамический изолятор.
5 — проводка.
6 — манжета проводов уплотнительная.
7 — токопроводящий контакт цепи подогрева.
8 — наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.
9 — подогрев.
10 — наконечник из керамики.
11 — защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Основная часть датчика — керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным во избежание попадания отработавших газов во внутреннюю полость датчика, сообщающуюся с атмосферой. Керамический наконечник находится в потоке отработавших газов, поступающих через отверстия в защитном экране. Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-350’С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, представляющим из себя керамический стержень со спиралью накаливания внутри. Датчики кислорода с различным количеством проводов: провод сигнала, провод «массы» сигнала, провод питания подогрева, провод «массы» подогрева. Датчики без нагревателя могут иметь один, или два сигнальных провода, датчики со встроенным электрическим нагревателем — три или четыре провода. Как правило, провода светлых цветов относятся к нагревателю, а темных — к сигнальному проводу. Все элементы датчика кислорода изготовлены из жаростойких материалов, так как его рабочая температура может достигать 950°С. Выходящие провода имеют термостойкую изоляцию.

Место установки датчика кислорода.

В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами — перед нейтрализатором.

В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда устанавливается два кислородных датчика — до нейтрализатора и после него.

Маркировка датчиков:

На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя; наименование и (или) товарный знак изготовителя; условное обозначение типа.

Ресурс и периодичность контроля работоспособности

Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода

1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива. 2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон. 3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. 4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. 5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания. 6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств. 7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика. 8. Негерметичность в выпускной системе.
Возможные признаки неисправности датчика кислорода 1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах. 2. Повышенный расход топлива. 3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. 4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. 5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния. 6. На некоторых автомобилях загорание лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» при установившемся режиме движения.

Правила снятия и установки датчика

1. Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании).
2. Перед заменой датчика необходимо проверить его маркировку, которая должна соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля.
3. Производят внешний осмотр, чтобы:
o убедиться в отсутствии механических повреждений;
o проверить наличие уплотнительного кольца; o проверить наличие на резьбовой части специальной противопригарной смазки. 4. Заворачивают от руки датчик кислорода до упора и затягивают с усилием 3,5-4,5 кгм. Соединение должно быть герметичным. 5. Соединяют электрический разъем (разъемы). 6. Проверяют работоспособность по контролируемым параметрам. В некоторых случаях датчик крепится к выпускному трубопроводу с помощью специальной пластины. Между пластиной и выпускным трубопроводом должна находиться специальная герметизирующая прокладка. Основные контролируемые параметры Проверка параметров датчика кислорода осуществляется при достижении им рабочей температуры (350+50°С) с использованием газоанализатора, осциллографа, цифрового вольтметра и омметра.

Контролируются следующие параметры:

1. при значении Лямбда=0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,65 В;
2. при значении лямбда=1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на сигнальном выводе должно быть не более 0,25 В;
3. время срабатывания при обедненной горючей смеси — не более 250 мс;
4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси — не более 450 мс;
5. сопротивление при температуре 350 + 50 «С не более 10кОм.

        Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

        Коэффициент избыточности воздуха — L (лямбда) характеризует — насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной (14,7:1). Если состав смеси — 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L < 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 — 0,95. Если L > 1, значит налицо избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 — 1,3 падает, но зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85 — 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке воздуха в 10-20%% (L=1,1 — 1,2). Таким образом соотношение L при работе двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 — 1,1 является рабочим диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.

        Датчик кислорода — он же лямбда-зонд — устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) — гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х - начала 90-х годов, может быть низким (0,1…0,2В) или высоким (0,8…0,9В). Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями «Больше» и «меньше» очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

       Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда-регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. Земля этго датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного земляного провода сигнальной цепи. Недостатки таких зондов: рабочий диапазон температуры датчика начинается от 300 градусов. До достижения этой температуры датчик не работает и не выдает сигнала. Стало быть необходимо устанавливать этот датчик как можно ближе к цилиндрам двигателя, чтобы он подогревался и обтекался наиболее горячим потоком выхлопных газов. Процесс нагрева датчика затягивается и это вносит задержку в момент включения обратной связи в работу контроллера. Кроме того, использование самой трубы в качестве проводника сигнала (земля) требует нанесения на резьбу специальной токопроводящей смазки при установке датчика в выхлопной трубопровод и увеличивает вероятность сбоя (отсутствия контакта) в цепи обратной связи.

        Указанных недостатков лишены трех- и четырехпроводные лямбда зонды. В трехпроводный ЛЗ добавлен специальный нагревательный элемент, который включен как правило всегда при работе двигателя и, тем самым, сокращает время выхода датчика на рабочую температуру. А так же позволяет устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с катализатором. Однако остается один недостаток — токопроводящий выхлопной коллектор и необходимость в токопроводящей смазке. 

Этого недостатка лишен четырехпроводный лямбда-зонд — у него все провода служат для своих целей — два на подогрев, а два — сигнальные. При этом вкручивать его можно так как заблагорассудится.

      Несколько слов о взаимозаменяемости датчиков. Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева. При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Самое выгодное — в параллель к цепи питания электробензонасоса. Не допускается обратная замена — установка однопроводного датчика вместо трех- и более- проводных. Работать не будет. Ну и конечно необходимо, чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.

        Как понять насколько работоспособен датчик? Ввобще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В — криминал), а сигнал высокого уровня — снижается (менее 0,8В — криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные. В реальной жизни для оценки состояния лямбда-зонда необходимо провести цикл измерений. Не имея под рукой мотор-тестера или осциллографа определить неисправность лямбда-зонда можно пользуясь бортовой системой диагностики, существующей в контроллере системы впрыска, которая фиксирует в своей памяти случаи, когда сигнал с ЛЗ выходил за определенные пределы. Фиксация неисправностей производится при помощи запоминания специальных кодов, которые могут быть считаны в тестовом режиме. Однако  не всегда можно с уверенностью поставить четкий диагноз о неисправности лямбда-зонда пользуясь только бортовой системой диагностики. Об этом стоит помнить! Не поленитесь съездить на диагностику. Но в некоторых случаях можно с большой степенью уверенности утверждать, что лямбда-зонд вышел из строя и подлежит замене.

        На что менять? Самое лучшее — это менять датчик на такой, какой стоит в списке запчастей для Вашего автомобиля. В таком случае гарантия работоспособности системы после замены будет 100%. Но не всегда по финансовым соображениям выгодно гоняться за оригинальными каталожными датчиками. Ведь тот же Bosch выпускает лямбда-датчики и для других моделей. И они по принципу работы одинаковы, а внешне очень похожи. Ну и что, что каталожный номер будет стоять другой. При правильной установке и грамотном подборе можно съэкономить весьма кругленькую сумму, купив «жигулевский» датчик от фирмы Bosch за 10-20$ вместо точно такого же по сути, но фирменного за 100$ и работать он будет ничуть не хуже. Найти ЛЗ в магазине сейчас можно все чаще и чаще, а значит они будут дешеветь.

Для ничего не соображающих в данном вопросе можно сразу написать взаимозаменяемость датчиков кислорода:

  • Вместо родного трехпроводного датчика BOSCH O 258 003 021, стоявшего на машине я поставил без каких либо проблем четырехпроводный «жигулевский» BOSCH O 258 005 133.
  • Итак: Вы походили по магазинам и купили заветный кусочек металла с проводами…

    Внимание: Кислородный датчик содержит очень хрупкие керамические ячейки. Во избежание повреждения новый ЛЗ не следует ронять, стучать по нему…

    Порядок замены ЛЗ таков:

  • Отсоединить кабель ЛЗ от электропроводки.
  • Снять старый ЛЗ используя подходящий ключ. Лучше если это будет высокая головка или накидной — так вероятность повредить грани приржавленного ЛЗ будет меньше, но у меня нормально открутился на работающем моторе накидным ключом. Снимать датчик стоит при работающем двигателе. Т.е. пока трубопровод и датчик горячий. В противном случае есть вероятность отломать датчик или сорвать резьбу, т.к. металл сжимается и выворачивать очень трудно. Выкручивайте датчик до тех пор, пока из отверстия не пойдет дымок. Потом глушите машину и откручивайте совсем.
  • Отрезать аккуратно провода от старого ЛЗ и соединить с проводами нового, которые тоже придется отрезать от колодки. Схема соединения зависит от того — какой ЛЗ Вы купили. Но обычные цвета и предназначение проводов даны чуть выше, на картинках.
  • Следует иметь ввиду, что если штатный лямбда-зонд трехпроводный, то у него провода подписаны (см. на разъеме) «А» и «Б» - подогрев, «С» — сигнальный. Провода подогрева белого цвета (полярность не имеет значения), а сигнальный провод — черный.
  • Четвертый (незадействованный ранее) провод стоит вывести и надежно прикрутить к массе двигателя. Проверить также соединение двигателя с массой корпуса. Я прикрутил его под болт крепления главного тормозного цилиндра (в торце кронштейн) — мне так показалось удобнее.
  • Вкрутить новый ЛЗ. Если он четырехпроводный, то токопроводящая смазка не нужна. Достаточно графитовой — для смазки резьбовых соединений.
  • Соединение проводов не стоит осуществлять скруткой проводов — этот вариант ненадежен и долго не проживет. Самое лучшее — это спаять все положенные провода и хорошенько заизолировать. Паять провода стоит до того, как ЛЗ установлен в трубе, т.е. на столе.
  • После замены рекомендую обнулить память контроллера путем снимания на несколько секунд (-)клеммы с аккумулятора. Только подумайте предварительно — не отключатся ли у вас какие нибудь электроприборы типа магнитол, CD-чейнджеров и пр. и не встанут ли они после этого на код. Это важно.
  • Профессор

    Более 2000 руководств
    по ремонту и техническому обслуживанию
    автомобилей различных марок

     

    Лямбда зонд 4 провода: схема подключения

    20.05.2021

    Датчик кислорода (также называемый лямбда-зондом) служит для проверки содержания кислорода в отработанных газах, образованных двигателем внутреннего сгорания. Экологические нормы в мире постоянно ужесточаются, и производители зачастую ставят даже дублирующие датчики, чтобы очистка выхлопа была еще эффективнее.

    Чаще всего кислородный датчик представляет собой гальваническую систему, в основе которой лежит твердотельный электролит (его материалы могут быть разными). Когда температура устройства превышает 300˚C, считается, что электролит находится в функциональном режиме. Название λ-зонд выбрано, поскольку греческая буква λ используется для обозначения коэффициента содержания кислорода в ДВС.

    Что включает в себя цепь датчика кислорода

    Наиболее распространенный тип зонда — циркониевый, то есть такой, где диоксид циркония выступает в роли твердотельного электролита. Циркониевый наконечник для улучшенной проводимости кислорода покрыт тонким слоем оксида иттрия. Внутри и снаружи иногда также наносят прослойку платины — она отлично справляется с ролью электродов.

    Лямбда включает в себя:

    • Сигнальный кабель и провод, отвечающий за питание нагревателя.
    • Корпус из стали, сопряженный с кожухом, резьба которого вставляется в гнездо выхлопной трубы.
    • Контактная пластинка соединения провода нагрева.
    • Нагревательный элемент.
    • Электролит, оборудованный внутри и снаружи электродными пластинками.
    • Керамическая теплоизоляция.
    • Поверхность, отвечающая за прохождение контакта.
    • Корпус из металла, через специальные отверстия в котором проходят выхлопные газы.

    Принцип работы следующий. Внутри рабочего элемента располагается воздух, уровень кислорода в котором принимается за эталон при условии давления, которое он оказывает на стенки на нагреве не менее 350˚С. Далее отработанные газы взаимодействуют с платиновым электродом, и с этого момент проницаемость становится не эталонной, а переменной, в зависимости от того, сколько кислорода содержит выхлоп. Поскольку ионы кислорода склонны перемещаться из высокого в низкое давление, на электродах возникает разница потенциалов.

    По схожему алгоритму работают и титановые датчики. Также существуют широкополосные — LSU датчики, которые подают сигналы более высокой точности.

    Возможные поломки 4 проводов лямбды

    Электрическая цепь, в которой работает кислородный зонд, устроена достаточно сложно; неудивительно, что время от времени могут случаться неисправности более или менее серьезного уровня. Примеры таких поломок:

    • Нет напряжения на подогревательных контактах.
    • Появляется ошибка Р0134 на приборной панели (цепь датчика кислорода до нейтрализатора неактивна).
    • Появляются ошибки Р0130, Р0131, Р0132 или Р0133, связанные с нейтрализатором, временем отклика и уровнем сигнала.

    Лямбда зонд имеет 4 провода, отвечающих за разные функции, и если они неисправны, то автомобиль сигнализирует об этом указанными ошибками. Разберем подробнее, как по коду ошибки определить, на каком именно этапе работы датчика возникает неисправность:

    1. Код Р0130: мотор проработал около 10 минут — за это время кислородный зонд успевает прогреться; сигнал управления нагревателем той же формы, что сигнал УДК; напряжение сигнала УДК от 0,6 до 1,5 В, а ДДК — менее 0,1 В, либо напряжение сигнала УДК 60-400 до мВ, а ДДК — более 0,5 В.
    2. Код Р0131: мотор проработал около 10 минут до нагрева, напряжение сигнала холодного УДК ниже 60 мВ на протяжении пяти секунд, либо напряжение сигнала прогретого УДК меньше 60 мВ на протяжении десяти секунд и напряжение сигнала ДДК более 0,5 В.
    3. Код Р0132: мотор проработал около 10 минут, напряжение сигнала УДК на протяжение пяти секунд более 1,3 В.
    4. Код Р0133: период сигнала УДК превышает две секунды; другие коды отсутствуют; нейтрализатор прогрет до надлежащей температуры; нагрузка RL от 15 до 50 %; после отключения продувки адсорбера прошло свыше десяти секунд; частота вращения коленчатого вала 1440-2880 оборотов за минуту.
    5. Код Р0134: мотор проработал около 10 минут, напряжение сигнала в течение пяти секунд удерживалось в промежутке между 1,3 и 3,6 В.

    Под УДК подразумевается управляющий датчик кислорода. ДДК — дополнительный датчик кислорода.

    Чаще всего провода кислородного датчика проверяют при помощи мультиметра/тестера – это стандартный способ диагностики. Причиной поломки зачастую становится нарушение контакта нагревателя либо его спирали. Мультиметр в режиме омметра позволит измерить сопротивление на нагревателе, которое должно находиться в диапазоне от 4,5 до 5,5 Ом.

    Схема подключения лямбда зонда: что нужно знать?

    Схема подключения лямбда устроена таким образом, что охватывает множество компонентов, помимо вышеописанных.

    Это и реле, служащее для включения и выключение нагревательного элемента прибора в нужный момент, и колодка лямбда зонда, отвечающая за подключение. Также встречаются датчики, имеющие не 4, а 5 или 6 проводов (широкополосные, о которых мы уже упоминали). Соответственно, технология их подключения будет немного иной.

    Наконец, универсальная лямбда обычно одноконтактная. Следует понимать, что при установке на ней не должно быть напряжения, поскольку она генерирует его сама, как «кислородная батарейка».

    Если сомневаетесь в своих навыках работы с электрической цепью лямбды, обращайтесь в сервисный центр «Мастер глушителей». Мы профессионально сделаем распиновку, обеспечим качественный подогрев датчика и его надлежащую работу.

    описание, устройство и принцип работы

    Кислородный датчик – устройство, которое предназначено для фиксирования объема кислорода, оставшегося в отработавших газах двигателя транспортного средства. Он находится в системе выпуска неподалеку от катализатора. На основе сведений, поступающих от этого датчика, электронный блок управления двигателем проводит коррекцию расчета оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Греческая буква лямбда используется для обозначения коэффициента избытка воздуха в ее составе, поэтому датчик называют лямбда-зондом.  

    Оглавление

    Принцип работы

    Что такое лямбда-зонд

    Измерение избытка воздуха в смеси

    Как работает лямбда-зонд

    Драгметаллы, содержащиеся в зонде

    Ассортимент кислородных датчиков

    Признаки неисправности лямбда-зонда

    Принцип работы

    Работа двигателя сопровождается тем, что концентрация кислорода в рамках выпускной системы и снаружи различается. Эта разница приводит к тому, что ионы кислорода движутся в твердом электролите, поэтому на электродах измерителя возникает разность потенциалов – формируется сигнал датчика кислорода. Реакции на обедненные и обогащенные смеси различается, но при падении температуры ниже 300 градусов разница снижается, так как зона перестает быть рабочей. Чтобы прогрев датчика после пуска двигателя ускорился, его размещают максимально близко к мотору, но с ограничением по наибольшей температуре.

    Что такое лямбда-зонд  

    Датчик получил свое название от обозначения коэффициента избытка воздуха, обозначаемого греческой литерой лямбда. Лямбда-зонд используется в выхлопной системе автомобиля для изменения состава отработавших газов, а в дальнейшем содействует тому, чтобы поддерживать состав топливной смеси с воздухом в определенной пропорции. Оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси гарантирует качественное сгорание, поэтому в атмосферу будет поступать меньше вредных веществ.

    Для топливно-воздушной смеси есть оптимальный состав: на 1 часть топлива приходится 14,7 частей воздуха, при этом Лямбда будет равна 1. На советских двигателях сложно было добиться такой концентрации. В современные автомобили основаны на использовании систем питания с электронным топливным впрыском, и все это работает во взаимодействии с датчиком лямбда-зонда.

    Измерение избытка воздуха в смеси

    Для измерения избытка воздуха определяется содержание остаточного кислорода в отработанных газах. Поэтому датчик и размещается непосредственно перед катализатором. Чтобы считать сигнал от датчика, необходим электронный блок управления системы топливного впрыска, отвечающий за оптимизацию состава смеси. Он уменьшает или увеличивает подачу топлива в цилиндры.

    В некоторых автомобилях используется по два лямбда-зонда в выхлопные системы: перед катализатором и после него. Пара датчиков нужна для того, чтобы повысить точность подготовки смеси топлива, улучшить работу катализатора.

    Как работает лямбда-зонд

    Полноценное измерение состава выхлопных газов при помощи лямбда-зонда обеспечивается при температуре 300-400 градусов. Циркониевый электролит в этом случае становится более проводимым, поэтому возникает выходное напряжение на электродах датчика. При запуске и прогреве мотора он не используется. За контроль качества смеси топлива на этом этапе отвечает датчик положения дроссельной заслонки, датчик температуры жидкости системы охлаждения, датчик числа оборотов коленвала.

    Чтобы обеспечить работу датчика при низких температурах, используется принудительный нагрев компонента.

    Если датчик лямбда-зонд не работает, то ЭБУ выбирает усредненные параметры работы, для которых берет данные из памяти. Параметры топливно-воздушной смеси не будут соответствовать идеальным.

    Поломка датчика вызывает увеличенный расход топлива, неравномерную работу на холостом ходу, повышение уровня СО в выхлопе, потерю мощности мотора.

    Срок службы лямбда-зонда зависит от того, насколько качественное топливо заливается в бак. Бывает так, что после нескольких заправок бензином плохого качества и датчик становится негодным. В среднем его срок службы равен 40-80 тыс. км пробега.

    В оптимальном составе смеси содержится 1 часть топлива на 14,7 частей воздуха. Отклонение в одну из сторон говорит об обогащенном или обедненном составе смеси. Для эффективной работы катализатора допускается отклонение до 1%.

    Драгметаллы, содержащиеся в зонде

    Для получения твердого керамического электролита гальванического элемента используется диоксид циркония, который легирован оксидом иттрия. На электродах есть платиновое напыление. Объем драгметаллов ничтожно мал, поэтому бессмысленно пытаться извлечь их в домашних условиях. Отслуживший датчик можно сдать на переработку вместе с катализатором.

    Ассортимент кислородных датчиков

    Циркониевый датчик размещается впереди катализатора, сам генерирует напряжение, или отрицательное, или положительное. Значение опорного напряжения для него равно 0,45В и может отклоняться до 0,9В или до 0,1В. От титанового датчика отличается тем, что циркониевый генерирует напряжение самостоятельно. При ремонте требуется понимать, что припаивать какие-то провода к нему нельзя, так как в изоляции проложены каналы, необходимые для прохождения эталонного воздуха. При отсутствии такового датчик прекратит работу.

    Широкополосный датчик – это новейшая конструкция зонда. Он способен не просто определить обогащенную или обедненную смесь на входе в цилиндры, но и определить степень отклонения. Такие параметры делают его более точным, при этом он реагирует на изменения состава выхлопа. Всем известно, что кислородный датчик вступает в работу только при нагреве до 350 градусов. В этом случае достижение более высокой температуры обеспечивается присутствием дополнительного нагревательного элемента.

    В зависимости от конструкции принято различать лямбда-зонды двух типов: двухточечные и широкополосные.

    Двухточечный датчик монтируется перед нейтрализатором и после него. Он отвечает за отслеживание коэффициента избытка воздуха в топливно-воздушной смеси по концентрации кислорода в отработанных газах. Датчик имеет вид керамического элемента, который имеет покрытие из диоксида циркония с двух сторон. Для измерений используется электромеханический способ. Одна сторона электрода контактирует с выхлопными газами, а вторая – с атмосферными.

    Действие двухточечного датчика базируется на измерении содержания кислорода в атмосфере и отработанных газах. Разная концентрация кислорода вызывает формирование напряжения на концах электрода. Чем больше кислорода, тем ниже напряжение, и наоборот. Электрический сигнал транслируется в ЭБУ, который передает определенные команды на органы подконтрольных систем авто.

    Широкополосный датчик – это современная конструкция лямбда-зонда. Он используется в качестве входного датчика катализатора. Для определения значения лямбда в нем используется сила тока закачивания. Он состоит из пары компонентов – двухточечного и закачивающего. Закачивание – это физический процесс, при котором кислород из газов проходит сквозь закачивающий элемент под воздействием заданной силы тока. Широкополосный датчик работает за счет поддержания постоянного значения напряжения между электродами

    При снижении концентрации кислорода в выхлопе напряжение между электродами растет. Сигнал транслируется в ЭБУ, после чего формируется ток определенной силы. Ток обеспечивает закачку в измерительный зазор, а напряжение достигает норматива. Величина силы тока используется в качестве меры концентрации кислорода в отработавших газах. Ее анализирует ЭБУ и преобразует в управляющее воздействие на исполнительные компоненты системы впрыска.

    Признаки неисправности лямбда-зонда

    Есть основной признак, по которому можно судить о вероятной неисправности зонда – повышение топливного расхода в привычном режиме езды. Существуют и иные причины, но при отказе лямбда-зонда автомобиль становится намного прожорливее. При неисправном кислородном датчике увеличивается количества топлива в смеси. Помимо этого отмечается:

    • Заливание свечей;
    • Плохой запуск мотора;
    • Троение мотора на холостом ходу;
    • Обороты нестабильные.

    Если решено провести проверку работоспособности компонента, то требуется начинать ее с отслеживания исправности нагревательного элемента. Обычно он имеет сопротивление 10 Ом. Измерения проводятся мультиметром, который подключается к выводу нагревательного элемента. Если нагреватель неисправен, то датчик будет полноценно работать только при длительной езде.

    Рабочий элемент проверяется мультиметром в режиме измерения постоянных напряжений. Для этого вольтметр можно подключить к выходу лямбда-зонда. Существуют специальные диагностические сканеры, которые помогают отследить состояние датчиков в режиме реального времени.

    Перед тем, как принять решение о покупке нового датчика, требуется оценить вид рабочей поверхности датчика. Могут быть такие варианты:

    • Сажа, свидетельствующая о том, что смесь обогащена;
    • Серый или белый налет, который свидетельствует о присутствии в масле или топливе присадок;
    • Блестящий налет указывает на присутствие в топливе излишка свинца.

    Налет можно очистить, но это не гарантирует, что датчик будет работать исправно, так как в нем уже мог выгореть рабочий слой из оксида циркония и платины.

    Температура датчика кислорода | Датчики температуры

    Технические статьи, ремонт автомобилей

    Датчик кислорода (Oxigen Sensor)

    Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Его количество зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Датчик выдаёт информацию на блок EFI в виде напряжения или изменения сопротивления. По этим данным блок EFI регулирует количество впрыскиваемого бензина в цилиндры.

    Существует такой параметр топливо-воздушной смеси, как l (лямбда) — коэффициент избытка воздуха. Он показывает во сколько раз количество воздуха в смеси превышает стехиометрическое значение (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива).

    Двигатель может работать при значениях l = 0,85-1,3. Значения меньше 1 соответствуют богатой смеси, больше 1 — бедной.

    Принцип действия

    Существуют два типа датчиков определения концентрации кислорода в выхлопных газах, это датчики на основе двуокиси циркония или циркониевые и на основе двуокиси титана. Первые работают по принципу выработки напряжения, вторые — изменения сопротивления.

    Датчики на основе двуокиси титана широкого распространения не получили, поэтому их рассматривать не будем, а рассмотрим циркониевые.

    Датчик концентрации кислорода в выхлопных газах расположен на выпускном коллекторе. По сути своей датчик является гальванической батареей, содержащей цилиндрический электрод из двуокиси циркония, который изнутри и снаружи покрыт платиной. Наружная сторона электрода находится в атмосфере, а внутренняя — в выхлопных газах. Пористое керамическое покрытие предохраняет электрод от разрушения выхлопными газами.

    Воздух из атмосферы действует как один полюс батареи, а выхлопные газы, как другой, а двуокись циркония — как электролит. Чем выше содержание кислорода, тем ниже разность потенциалов, тем ниже напряжение на выводах датчика (0,45 Вольт или меньше). При низком содержании кислорода (богатая смесь), разность потенциалов высока и выходное напряжение выше (от 0,45 до 1 Вольта).

    Особенность циркониевых датчиков в том, что они имеют «релейную» характеристику, т.е. скачкообразное изменение напряжения при малых изменениях l. Так при l = 1,02 напряжение около нескольких милливольт, а при = 0,98 — около вольта (см. график на рис.1).

    Принцип работы следующий: на установившемся режиме сигнал с датчика кислорода имеет вид — рис.2. Это происходит, потому что во время работы постоянно меняется состав топливо-воздушной смеси в пределах l от 0,97 (0,98) до 1,02 (1,03). При значении l = 0,97 с датчика поступает сигнал большого напряжения, «говорящий» блоку EFI, что смесь богатая. Блок EFI корректирует подачу топлива в сторону уменьшения и содержание кислорода в выхлопных газах возрастает, что и фиксирует датчик кислорода резким уменьшением напряжения. В свою очередь блок EFI увеличивает подачу топлива. Таким образом получается замкнутый цикл, см. рис.3.

    Следует отметить, что циркониевый датчик начинает работать после прогрева до температуры 300 — 400 0 С. До прогрева датчика компьютер осуществляет работу двигателя без учёта сигнала этого датчика. После прогрева датчика компьютер осуществляет регулировку работы двигателя с учётом сигнала с данного датчика и обеспечивает стехиометрическое соотношение топлива и воздуха в смеси во всём диапазоне частот вращения и нагрузок. Исключение — режим максимальной мощности (богатая смесь l = 0,86 -0,88), режим ускорения (обогащённая смесь) и торможения двигателем (сильно бедная смесь).

    Важным параметром для датчика кислорода является время срабатывания — это время, за которое напряжение на выходе с датчика изменяется от одного значения до другого. Как правило неисправность датчиков заключается именно в большом времени срабатывания, а так как при этом выдаваемое напряжение лежит в рабочем диапазоне, то блок EFI эту неисправность сам определить не может.

    Ресурс и периодичность контроля работоспособности

    Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс циркониевых датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.

    Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода

    1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.

    2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.

    3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.

    4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.

    5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.

    6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.

    7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика.

    8. Негерметичность в выпускной системе.

    Возможные признаки неисправности датчика кислорода

    1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.

    2. Повышенный расход топлива.

    3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля.

    4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.

    5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.

    6. На некоторых автомобилях загорание лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» при установившемся режиме движения.

    Контролируемые параметры при проверке датчика кислорода

    1. при значении l = 0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на выходе с датчика должно быть не менее 0,65 В;

    2. при значении l = 1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на выходе с датчика должно быть не более 0,25 В;

    3. время срабатывания при обедненной горючей смеси — не более 250 мс;

    4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси — не более 450 мс;

    5. сопротивление при температуре 350 ± 50 0 С не более 10 кОм.

    Ремонт датчика кислорода

    Лямбда-зонд, он же датчик кислорода, позволяет оценивать количество оставшегося свободного кислорода в выхлопных газах. Его показания позволяют ЭБУ корректировать состав смеси. Неисправности датчика кислорода могут вызвать неправильную работу двигателя. Перед тем, как его заменить попробуйте восстановить датчик кислорода своими руками .

    Для начала разберемся, где находится и для чего нужен лямбда-зонд :

    Работа датчика кислорода

    После запуска двигателя, находясь в выпускном коллекторе датчик кислорода начинает работать не сразу. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность датчика и он нагревается. Вступает в работу лишь тогда, когда температура становиться более 360 °C. Для ускорения прогрева в него монтируют электронагреватель, потому обычно датчик имеет пару сигнальных проводов и пару от подогревателя.

    Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов. Поскольку некоторое количество кислорода должно присутствовать в выхлопе для нормального дожигания СО и СН на катализаторе, для более точного регулирования используют второй датчик кислорода. который располагают за катализатором.

    Первые 5-7 минут после запуска двигателя ЭБУ корректирует состав смеси на основании показаний других датчиков и по усредненным параметрам. После этого времени, когда датчик кислорода нагрелся до рабочей температуры, тогда ЭБУ подключает его параметры в общую формулу расчета.

    Ошибка датчика кислорода может быть вызвана неисправностью цепи подогрева. В следствии чего, датчик будет не успевать прогреваться за отведенное ему время, а это значит появятся неверные сигналы датчика кислорода. Топливная смесь будет не подходящей, что негативно сказывается на работе двигателя (большой расход топлива. плавают обороты на холостых, машина не едет). Как только датчик кислорода прогреется до рабочей температуры, то все симптомы пропадают.

    Ресурс датчика кислорода ВАЗ может достигать 100-150тыс.км. но сервисная замена датчика кислорода на десятке должна проходить в промежутке 60-80тыс.км.

    Как проверить датчик кислорода ?

    Чтобы сделать точное заключение о работоспособности датчика, нужно воспользоваться осциллографом. В остальных случаях определить состояние лямда-зонда можно только косвенно.

    Восстановление лямбда-зонда

    Частая причина неисправностей вызвана нагаром, который препятствует улавливанию кислорода и, соответственно, искажает выходной сигнал.

    Очищать нагар механическими средствами нельзя, поскольку такой метод повредит напыление металла. Остается лишь прибегнуть к помощи химии.

    Вскрываем датчик, для этого отпиливаем сначала первый, а затем и второй защитные колпачки. Цель: добраться до белого керамического стержня с нагаром такого же цвета.

    Чтобы очистить стержень датчика от нагара потребуется ортофосфорная кислота, которая может входить в состав преобразователя ржавчины. Перед использование средств очистки убедитесь, что они не оставляют после себя защитный слой.

    Погружаем в средство для очистки наш датчик на 20 минут. В течении этого времени жидкость начнет мутнеть, а нагар сходить (допускается использование мягкой кисточки).

    Также избавиться от нагара позволяет нагревание, особенно, если после нагрева резко охладить стержень. Перепад температур вынуждает нагар трескаться и отваливаться, как скорлупу.

    После очистки прихватываем колпачки на несколько точек полуавтоматической кемпи-сварки.

    Датчик кислорода ВАЗ 2110. как датчики иномарок имеют аналогичное строение, поэтому такая чистка лямбда-зонда подойдет каждому автолюбителю.

    Источник фото:

    Что нужно знать о лямбде (датчик кислорода)

    Устройство:

    1- металлический корпус с резьбой.

    2 — уплотнительное кольцо.c 3 — токосъемник электрического сигнала.

    4 — керамический изолятор.

    5 — проводка.

    6 — манжета проводов уплотнительная.

    7 — токопроводящий контакт цепи подогрева.

    8 — наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.

    9 — подогрев.

    10 — наконечник из керамики.

    11 — защитный экран с отверстием для отработавших газов

    Место установки датчика кислорода.

    В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами — перед нейтрализатором.

    В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда (ФМ-3)устанавливается два кислородных датчика — до нейтрализатора и после него (ST220 — два ката и 4 лямбды).

    1. назначение, применение.

    Для корректировки оптимальной смеси горючего с воздухом

    применение приводит к повышению экономичности автомобиля, влияет на мощность двигателя, динамику, а также на экологические показатели.

    Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

    Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями «Больше» и «меньше» очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

    Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает опорное напряжение (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает снижает свое напряжение до

    0.1-0.2В. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от от 0.04..0.1 до 0.7. 1.0В. 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.

    Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

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

    Элемент зонда, сделанный на основе диоксида титана не производят напряжение а меняет свое сопротивление (нас этот тип не касается).

    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 и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 — 0,9 В

    Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

    2. Совместимость, взаимозаменяемость.

    -принцип работы лямбда-зонда у всех производителей в общем одинаков. Совместимость чаще всего обусловлена на уровне посадочных размеров.

    -различаются монтажными размерами и разъемом

    -Можно купить оригинальный датчик б/у, что чревато пустыми тратами: на нем не написано, в каком он состоянии, а проверить вы его сумеете только на автомобиле

    а) с подогревом и без подогрева

    б) кол-вом проводов: 1-2-3-4 т.е. соответственно и комбинацией с/без подогрева.

    в) из разных материалов: циркониево-платиновые и подороже на основе двуокиси титана (TiO2)

    Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету «накального» вывода подогревателя – он всегда красный.

    г) широкополосная для дизелей и двигателей работающих на обедненной смеси.

    4. Как и почему умирает.

    — плохой бензин, свинец, железо забивают платиновые электроды за несколько «удачных» заправок.

    — масло в выхлопной трубе — Плохое состояние маслосъемных колец

    -попадание на нее моющих жидкостей и растворителей

    -«хлопки» в выпуске разрушающие хрупкую керамику

    — перегрев его корпуса из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, сильно переобогащенной топливной смеси.

    — Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей, моющих средств, антифриза

    — обогащенная топливно-воздушная смесь,

    — сбои в системе зажигания, хлопки в глушителе

    — Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон

    — Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.

    — Обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика.

    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 315-320°C.

    Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда:

    -неработающий подогрев

    -потеря чувствительности — уменьшение быстродействия

    Причем это как правило самодиагностикой автомобиля не фиксируются.

    Решение о замене датчика можно принять после его проверки на осцилографе.

    Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут — ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».

    Можно использовать и такой способ:

    Если лямбда работала на нашем бензине более 2-3-х лет то можно не тратиться на ее проверку.

    Ее стоит менять уже хотя бы по возрасту. Быстродействие все равно уже далеко от оптимального.

    В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или «пробивки» секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя сложно.

    Как понять насколько работоспособен датчик?

    Для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В — криминал), а сигнал высокого уровня — снижается (менее 0,8В — криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек.

    Это усредненные данные.

    Возможные признаки неисправности датчика кислорода:

    — Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.

    — Повышенный расход топлива.

    — Ухудшение динамических характеристик автомобиля.

    — Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.

    — Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.

    — На некоторых автомобилях загорание лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» при установившемся режиме движения

    5. Как снять — установить.

    Нужен подходящий ключ.

    Для установки оптимально спец. высокая головка с прорезью для проводов и гранями снаружи.

    Откручивать лучше на горячую, меньше риск сорвать прикипевшую резьбу.

    Резьбовая часть как правило уже имеет спец смазку (высокотемпературную, токопроводящую). можно добавить и графитки.

    Разъем надо поднять повыше оберегая от воды и грязи. Контакты смазать.

    Если провода скручивались их тоже надо покрыть графиткой — окисляться не будут.

    Насчет пайки надо хорошо подумать.

    Дело в том что лямбда получает кислород по эл. проводам. Обратите внимание все разъемы лямбд непаянные а обжимные.

    Полагаю лучше так и делать, обжимать-скручивать.

    Снимать датчик стоит при работающем двигателе особого смысла нет. Он не так уж быстро остывает. А шанс получить пару ожогов есть реальный.

    Просто пока трубопровод и датчик горячий.

    После замены неплохо бы обнулить память путем снимания на 5-10 минут (-)клеммы с аккумулятора.

    6. Для маргиналов. «Оживление» лямбды.

    Во Владивостоке технология «оживления» лямбда-зонда уже отработана. Оказывается, достаточно продержать датчик десять минут в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре, затем промыть водой — и он снова в строю. Правда, сигнал восстанавливается не сразу, а через час-полтора работы двигателя.

    Для промывки датчик лучше вскрыть. На токарном стаже тонким резцом срезают у самого основания колпачок с отверстиями. Датчик (он представляет собой керамический стержень с напыленными платиновыми полосками) окунают в кислоту. Кислота разрушает нагар и свинцовую пленку на поверхности стержня. Важно не передержать датчик — могут разрушиться токопроводящие платиновые электроды. Зачищать его шкуркой или другим абразивом нельзя по той же причине. Очистив стержень от токопроводящей пленки, его промывают в воде и крепят колпачок каплей нержавеющей проволоки аргоновой сваркой.

    Ученые из дальневосточного отделения РАН предлагают другой путь восстановления — более сложный и весьма надежный. Как известно из физики, плотность тока в газах определяется концентрацией ионов, их подвижностью и величиной заряда. В выхлопных газах ионы образуются от нагрева. Поскольку температура (стало быть, подвижность ионов) и напряженность поля (на электроды подается напряжение 1 В) известны, выходные его характеристики зависят лишь от концентрации ионов. Их замеряют осциллографом и частотомером (около 2 МГц). Далее на ультразвуковом диспергаторе в эмульсионном растворе проводится «мягкая зачистка» напыленных электродов. Возможен электролиз вязких металлов, осевших на их поверхности. При этом учитываются конструктивные особенности зонда и материал (металлокерамика или фарфор) с напылением малоинерционных металлов (платина, барий, цирконий и пр.). Восстановленный датчик испытывают приборами и устанавливают на автомобиль. Операцию можно проводить многократно.

    Так российские инженеры и ученые доказали справедливость пословицы: «Голь на выдумки хитра», сумев разработать простую и остроумную технологию.

    Информацию собрал и отредактировал MAIKLE.

    Как работает циркониевый кислородный датчик?

    Циркониевые кислородные датчики

    используются в различных приложениях и отраслях промышленности для измерения соотношения воздух-топливо при сжигании, в автомобильной, нефтяной, газовой среде и в средах с биомассой.

    Как работает циркониевый датчик кислорода?

    В циркониевом датчике кислорода используется сердечник, содержащий два пористых электрода, изготовленных из керамических элементов из циркония в сочетании с тонким слоем платины. Именно этот элемент дает датчику возможность контролировать соотношение воздух-топливо.

    Чтобы контролировать это соотношение, одна сторона электрода подвергается воздействию воздуха, а противоположная сторона подвергается воздействию выхлопных газов.

    Результаты обеспечивают точное напряжение, которое накапливается в зависимости от разницы в общей концентрации кислорода.

    Еще одна интересная функция

    Небольшой элемент на основе диоксида циркония, лежащий в основе циркониевого датчика кислорода, НЕ требует эталонного газа.

    Эта уникальная возможность создает инновационный датчик, который у нас есть сегодня, и еще больше устраняет ограничения в среде, в которой датчик может работать.

    Несмотря на высокие температуры, влажность и давление кислорода, возможности применения почти безграничны, что делает датчик высоко ценимым продуктом для интеграционных приложений.

    Давайте обсудим сердцевину циркониевого датчика кислорода

    Взглянув на сердцевину циркониевого датчика кислорода, вы заметите «сердце» датчика, называемое «чувствительной клеткой».

    Эта уникальная ячейка содержит два электрода из диоксида циркония (ZrO2).

    Двойные электроды обеспечивают стабильность и постоянство, что позволяет электродам разделять O2 и ионы кислорода, а затем переносить их в ZrO2 и из него.

    Два квадрата ZrO2 разделены платиновым кольцом, образующим герметичную сенсорную камеру. На внешних поверхностях есть еще два платиновых кольца, которые вместе с центральным платиновым кольцом обеспечивают электрические соединения с реальной ячейкой.

    Два внешних диска из оксида алюминия (Al2O3) фильтруют и предотвращают попадание любых твердых частиц из окружающей среды в датчик, а также удаляют любые концентрации «несгоревших» газов.

    Это предотвращает загрязнение ячейки, которое может привести к нестабильным показаниям измерения.

    На рис. 3-2 ниже показано поперечное сечение сенсорной ячейки с выделенными всеми основными компонентами.

    В целом, сборка ячеек циркониевой системы датчика кислорода окружена нагревательной спиралью, которая обеспечивает необходимую для работы температуру 700 °C.

    Затем ячейка и нагреватель помещаются в пористую крышку из нержавеющей стали для фильтрации более крупных частиц и пыли, а также для защиты датчика от механических повреждений.

    На Рисунке 3-3 ниже также показан полный узел датчика, который вы заметите в системе датчика кислорода из диоксида циркония.

    Прежде чем выбрать датчик или интерфейс на основе диоксида циркония и кислорода (O2), необходимо учитывать множество факторов, таких как колпачок, корпус, тип датчика и область применения в целом.

    Датчики

    , такие как циркониевая система датчиков кислорода, охватывают большинство из этих общих характеристик, подходят для разных условий и обеспечивают простую интеграцию в различные среды.

    Уникальные основные характеристики:

    — Технология диоксида циркония, Измерение 0.1–25 % или 0,1–100 % O2

    -Интерфейсная электроника в комплекте

    — Встроенный нагревательный элемент

    — Линейный выходной сигнал

    -Термостойкий, позволяет работать в суровых высокотемпературных средах

    — Прочная конструкция из нержавеющей стали для использования в агрессивных средах

    — Предварительно откалиброван непосредственно на объекте, не требует дополнительной калибровки

    — Подходит для применения в контроле сгорания, автомобилестроении, небольших двигателях, сельском хозяйстве, промышленности и многих других.


    Каталожные номера:

    http://co2meters.com/Documentation/Other/Zirconia_Sensors_3.pdf

    What is a Zirconium Dioxide Oxygen Sensor?

    https://en.wikipedia.org/wiki/Кислородный_сенсор

    https://gaslab.com/blogs/articles/how-does-an-oxygen-sensor-work

    Системы мониторинга кислорода (O2) газа

    ПОЯСНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

    Мониторинг содержания кислорода (O 2 ) является важной частью любой программы экологической безопасности.Независимо от того, выполняет ли аналитическое оборудование мониторинг истощения кислорода, сканирование на предмет потенциального загрязнения или соблюдение стандартов и протоколов безопасности атмосферы, точный и надежный мониторинг O 2  обязателен.

    Что такое кислородный датчик и как он работает? Принципы работы любого кислородного датчика можно описать одним из трех способов:

    1. ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ , которая испускает электроны в присутствии кислорода
    2. ИЗМЕНЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА , испускаемое флуоресцентным материалом при воздействии на него кислорода
    3. ИЗМЕНЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ звука, света или в магнитном поле при прохождении через него кислорода

    Несмотря на то, что каждый из этих принципов имеет свои сильные и слабые стороны, команда инженеров и разработчиков Analox в основном использует три основные технологии определения кислорода, в том числе ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКУЮ, ПАРАМАГНИТНУЮ и ЦИРКОНИЙНУЮ.Поскольку каждая технология имеет разные сильные стороны и свойства, разные мониторы с разными технологиями используются в разных приложениях. В настоящее время Analox поставляет кислородные датчики, мониторы истощения и обогащения кислорода и сигнализаторы  для отраслей, включая продукты питания и напитки, гостиничный бизнес, медицину, исследовательские лаборатории, сельскохозяйственные установки, аэрокосмические и космические исследования, подводные лодки, военные суда, а также коммерческий и рекреационный дайвинг.

    Большинство кислородных датчиков предназначены для измерения содержания кислорода в диапазоне от нуля до 25 процентов по объему или в воздухе для дыхания.

    Большая часть датчиков кислорода осуществляется с помощью простой химической реакции. Наиболее распространенным процессом является ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ реакция . Датчики кислорода, использующие этот процесс, используются в основном для измерения уровней O 2  в окружающем воздухе и для измерения сверхнизких следовых уровней в качестве загрязняющих веществ в чистых газах. Датчик измеряет химическую реакцию, вызванную электрическим выходом, которая пропорциональна изменениям уровня кислорода. Когда это происходит, некоторые электрохимические датчики производят собственный аналоговый ток, что означает, что они могут иметь автономное питание.

    Эта ключевая динамика делает электрохимические датчики очень востребованными из-за более низких требований к мощности и более низких пределов обнаружения. Блоки часто меньше подвержены прямому влиянию других газовых загрязнителей. Вы также должны уточнить у производителя, не чувствителен ли датчик к другим газам.

    Они также, как правило, являются наименее дорогим типом датчика кислорода.

    Одной из проблем электрохимических датчиков кислорода является то, что используемый ими химический процесс зависит от температуры.Выходной сигнал большинства электрохимических датчиков в средах с более высокими температурами зависит от температурной компенсации для обеспечения надежных показаний в широком диапазоне условий окружающей среды.

    Еще один фактор, который следует учитывать при использовании электрохимических датчиков кислорода, заключается в том, что со временем химическая реакция прекращается, обычно от одного до трех лет в зависимости от конструкции датчика. Поскольку датчик стареет, он требует частой повторной калибровки и не так точен, как другие датчики.

    Электрохимические датчики пользуются спросом, потому что они являются наименее дорогими датчиками из-за меньшего энергопотребления и способности к «самостоятельному питанию».

    Оксиологических мониторов, использующих технологию электрохимической датчики из Analox Группа включает в себя популярные AX60 + , ACG + , ASPIDA , SDA Oxygen и SDA Dual Oxygen , SV-Multisensor 2 и O 2 портативный .

    Еще один электрохимический кислородный датчик, который сегодня используется практически в каждом автомобиле, — это ZIRCONIA. Нобелевский лауреат ученый по имени Вальтер Нернст обнаружил, что если взять оксид циркония, довольно распространенный тип керамики, нагреть его до 600 градусов по Цельсию и соединить с ним электрическую цепь, то, если кислород присутствует на одной стороне цепь, создается заряд.

    Датчики кислорода

    , в которых используется диоксид циркония, представляют собой еще одну форму электрохимических датчиков. Диоксид циркония в установке покрыт тонким слоем платины и представляет собой твердотельный электрохимический топливный элемент. Монооксид углерода, если он присутствует в тестовом газе, подвергается окислению O 2 с образованием CO 2  и, таким образом, вызывает протекание тока. Вместо того, чтобы непосредственно измерять O 2 , циркониевый датчик определяет разницу между концентрацией O 2  в обычном воздухе и в выхлопных газах.

    В отличие от других электрохимических датчиков, датчики на основе диоксида циркония очень хорошо реагируют в условиях высокой температуры. Датчики обычно используются в автомобильных двигателях, медицинских и лабораторных условиях. В линейке продуктов Analox Venus используется процесс на основе диоксида циркония.

    Одним из уникальных аспектов кислорода является то, что он обладает уникальным свойством ПАРАМАГНИТИЗМА . Если вы отправите кислород между двумя магнитами, молекула кислорода перевернется и выровняется с магнитным полем, как железные опилки.Очень немногие другие газы делают это. При переворачивании поток газа изменяется, и очень маленькое зеркало перемещает луч света, и это измеряется.

    Эта технология является наиболее точной из трех, а технология парамагнитных датчиков лучше всего подходит для отраслей, где точность, точность и производительность имеют жизненно важное значение. Доступны парамагнитные датчики с диапазоном от 0 до 100%. Сюда входят установки для производства газа и воздухоразделения (ВРУ) , объекты, больницы, предприятия по производству продуктов питания и модифицированные установки для упаковки воздуха.Еще одним важным преимуществом парамагнитного подхода является то, что немногие другие газы могут повлиять на результаты измерений — это намного меньше, чем другие методы.

    Парамагнитная ячейка датчика состоит из двух заполненных азотом стеклянных сфер, установленных в магнитном поле рядом с центральным зеркалом. Когда свет падает на зеркало, он отражается на пару фотоэлементов. O 2  от природы является парамагнетиком, поэтому он притягивается к магнитному полю, смещая стеклянные сферы и вызывая вращение подвески, которое регистрируется фотоэлементами.Величина этого тока прямо пропорциональна содержанию O 2 в пробе газовой смеси. Полученный уровень измеряемого O 2 является очень точным.

    В отличие от технологий электрохимических датчиков, парамагнитный элемент редко нуждается в замене, а его характеристики никогда не ухудшаются со временем, что снижает требования к текущему техническому обслуживанию и обеспечивает длительный срок службы. Эта долговечность и надежность имеют свою цену, поскольку мониторы с парамагнитными ячейками часто являются самым дорогим вариантом сенсора.Однако, когда речь идет о специализированных средах, таких как операционные больниц и испытательные центры, стоимость обычно не является решающим фактором при выборе монитора.

    Команда разработчиков Analox обладает техническими знаниями и возможностями для создания опций OTS (стандартных) или MOTS (модифицированных готовых), которые могут включать один, два или все три из этих вариантов датчика в зависимости от приложения и конкретной среды. . Для получения дополнительной информации о технологии определения кислорода обращайтесь непосредственно в группу компаний Analox.

    Датчик кислорода на основе оксида циркония — Michell Instruments UK, специалисты по точке росы, влажности и кислороду


    Датчики на основе оксида циркония основаны на принципе твердотельного электрохимического элемента. Слой оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, обычно нагревают до температуры от +600°C до +700°C, позволяя ионам кислорода проходить через него из более высокой концентрации в более низкую концентрацию.Движение ионов создает электродвижущую силу, которая используется для определения концентрации кислорода. Чем больше перепад кислорода с обеих сторон, тем выше производимое напряжение, что позволяет проводить измерения от 100% до менее одной части на миллион.

    Мы предлагаем три типа датчиков на основе оксида циркония:

    Металлический герметичный эталонный датчик (MSRS)

    Датчик MSRS содержит металлический герметичный эталон, который устраняет необходимость в эталонном воздухе и обеспечивает надежные измерения.Сенсорная технология была разработана для измерения уровня кислорода в газе в экстремальных условиях, поэтому она достаточно надежна, чтобы выдерживать экстремальные температуры и высококоррозионные газы. Эти свойства в сочетании с конструкцией пробоотборника делают MSRS очень эффективным средством для высокотемпературных применений (до +1300°C), таких как анализ дымовых газов.

    Преимущества MSRS:

    • Устойчив к загрязнению (в дымовых газах)
    • Не вызывает сонливости в чистых газах
    • Измерение стабильно, особенно по сравнению с электрохимическими датчиками
    • Требуется только один калибровочный газ
    • Возможность измерения содержания кислорода в самых разных областях применения

    Серия XZR400
    Анализатор кислорода XZR400 измеряет следовые количества кислорода в чистых газах.Он используется для контроля чистоты газов, таких как азот, аргон, гелий и углекислый газ, во время производства, качества на воздухоразделительных установках или для оценки качества закупаемых газов. Он доступен в версиях для настенного и стоечного монтажа, которые подходят для целого ряда приложений.
    XZR500 и XCU500 Датчик и анализатор дымовых газов
    Анализатор кислорода XZR500 от Michell Instruments предназначен для определения избыточного воздуха, необходимого для оптимального сгорания.Он использует технологию оксида циркония MSRS для измерения уровня кислорода в суровых условиях, таких как котлы, мусоросжигательные заводы и печи, обеспечивая быстрые и точные показания при высоких температурах и агрессивных средах. Пробоотборник с эффектом Пито устраняет необходимость в аспираторе в большинстве приложений.

    Датчик микроионного насоса (MIPS)

    MIPS предлагает компактный и экономичный датчик концентрации кислорода в процентах. Датчик может работать при температурах до +400°C или выше в сочетании с экстрактивным пробоотборным зондом.Он отличается от нашего MSRS подходом тем, что он непрерывно «перекачивает» ионы кислорода из образца вокруг датчика в герметичную камеру и обратно в зависимости от направления приложенного постоянного тока. Накачивание регулируется таким образом, чтобы давление внутри камеры всегда было меньше, чем давление кислорода в окружающей среде снаружи камеры.

    Преимущества датчика микроионного насоса:

    • Функция полуавтоматической калибровки (с использованием воздуха или известного газа)
    • Короткое время прогрева по сравнению с другими циркониевыми датчиками
    • Экономичный и простой в использовании преобразователь

    Анализатор кислорода XZR200
    Экономичный анализатор оксида циркония для измерения процентного содержания кислорода в процессах горения, мониторинга окружающего воздуха и многих других применений.
    Анализатор кислорода XZR250
    Анализатор оксида циркония для измерения процентного содержания (до 25%) кислорода в дымовых газах (до 700°C). Образец извлекается с помощью зонда из нержавеющей стали 316 с номинальной длиной погружения 435 мм с использованием эффекта Пито и возвращается в дымоход без необходимости аспирации воздуха.

    Воздух Цирконий по ссылке

    В большинстве датчиков из диоксида циркония в качестве эталона используется окружающий или сжатый воздух, но они работают аналогично нашим элементам MSRS и MIPS.Датчики, ориентированные на воздух, идеально подходят для лабораторных и чистых промышленных применений.

    Преимущества Air Reference Zirconia:

    • Быстрое реагирование
    • Возможность измерения содержания кислорода в самых разных областях применения
    • Экономичный
    • Легко калибруется

    Промышленный газоанализатор XGA301
    Промышленный газоанализатор XGA301 от Michell Instruments представляет собой удобную платформу для измерения кислорода, точки росы и других газов, таких как CO2, CO и Ch5.Анализатор может поставляться в одном из двух корпусов для настольного монтажа и с тремя установленными датчиками.

    Оптические датчики кислорода — PyroScience GmbH

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

    Измеритель кислорода состоит из светодиода и фотодиода, который возбуждает чувствительный к кислороду индикатор и обнаруживает его люминесцентное излучение, зависящее от кислорода. Свет возбуждения и излучения передается по оптоволокну между индикатором датчика и оксиметром.  

    Принцип работы сенсорного слоя основан на гашении свечения индикатора REDFLASH, вызванного столкновением молекул кислорода с индикатором REDFLASH. Этот индикатор иммобилизован в полимерной матрице и может быть нанесен непосредственно на оптические волокна для волоконно-оптических датчиков или на прозрачные подложки для бесконтактных датчиков.

    Кислородомер синусоидально модулирует красный возбуждающий свет, что приводит к сдвинутому по фазе синусоидально-модулированному излучению 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 кислородочувствительном индикаторе REDFLASH, демонстрирующем превосходную яркость. Индикаторы возбудимы красным светом (точнее: оранжево-красным при длине волны 610-630 нм) и проявляют кислородзависимую люминесценцию в ближней инфракрасной области (БИК, 760-790 нм).Технология REDFLASH впечатляет своей высокой точностью, высокой надежностью, низким энергопотреблением, низкой перекрестной чувствительностью и малым временем отклика. Возбуждение красным светом значительно уменьшает помехи, вызванные аутофлуоресценцией, и снижает стресс в биологических системах. Индикаторы REDFLASH демонстрируют гораздо более высокую яркость свечения, чем конкурирующие продукты, работающие с возбуждением синим светом. Следовательно, продолжительность красной вспышки для одного измерения кислорода может быть уменьшена с обычных 100 мс до 10 мс, что значительно снижает дозу света, воздействующую на измерительную установку.Кроме того, благодаря превосходной яркости люминесценции индикатора REDFLASH фактическая матрица датчика теперь может быть изготовлена ​​намного тоньше, что приводит к быстрому времени отклика кислородных датчиков PyroScience.

    Линейка продуктов включает в себя различные оптоволоконные и интеллектуальные бесконтактные сенсорные головки для компактных управляемых ПК и автономных считывающих устройств для измерений в газах, воде, водных и полутвердых пробах. Сенсорные системы также доступны для сложных измерений в органических растворителях, микрофлюидики и скрининга с высокой пропускной способностью.

     

    Необычная причина отказа кислородного датчика в аппарате ИВЛ Dräger Fabius GS с простым решением

    Сэр,

    Кислородные датчики, установленные в наркозных вентиляторах, являются очень важным защитным устройством для обнаружения гипоксической подачи газов. Современные наркозные вентиляторы используют различные методы, такие как инфракрасный анализ, парамагнитный анализ кислорода и электрохимический анализ кислорода, для измерения концентрации кислорода, доставляемого пациентам. В аппарате ИВЛ премиум-класса Dräger Fabius GS используется электрохимический анализатор кислорода для измерения концентрации кислорода.Здесь мы описываем необычную ошибку пользователя, связанную с отказом кислородного датчика во время операции.

    Это событие произошло после индукции взрослого пациента на трепанацию черепа. Наркозный аппарат был проверен в соответствии со стандартными рекомендациями, кислородный датчик был откалиброван до начала лечения.[1] Однако после позиционирования пациента вентилятор был смещен вниз, чтобы хирург мог работать с головного конца. Гальванический элемент, в котором происходит химическая реакция, помещен в картридж, в верхнем картридже анализатора кислорода есть провод, который был скручен и запутан, что привело к вращению и растяжению картриджей, поэтому мы вращали его и распутывали петли провода. .Однако после этого мы заметили, что внезапно на экране появилось сообщение об отказе кислородного датчика. Падения давления подачи кислорода не было, гемодинамика была стабильной. Мы отключили анализатор и провели повторную калибровку, но безуспешно. На этом этапе мы заметили, что картриджи, состоящие из двух частей, в которых заключена кислородная камера, ослабли. Мы затянули его, и после этого калибровка прошла успешно.

    В аппарате ИВЛ Dräger Fabius GS используется анализатор кислорода электрохимического (гальванического элемента), который генерирует ток, пропорциональный количеству растворенного кислорода, когда кислород растворяется через диафрагму в растворе электролита, в котором анод (основной металл) и катод (благородный металл) находятся рядом друг с другом. Количество кислорода, проходящего через диафрагму, пропорционально парциальному давлению кислорода в пробе газа, поэтому концентрацию кислорода можно определить путем измерения тока.Основными преимуществами анализаторов кислорода с гальваническими элементами являются надежность, компактность, надежность и экономичность. Основными недостатками являются медленное время отклика, необходимость калибровки перед каждым использованием и как минимум каждые 8 ​​часов, а также ограниченный срок службы элемента.[2,3] В аппарате ИВЛ Dräger Fabius GS этот гальванический элемент находится внутри пластикового картриджа. (верхний и нижний) []. Конструкция картриджа такова, что даже если мы его вращаем, он крутится как единое целое. Однако, вероятно, в нашем случае картридж немного расшатался и был пропущен при проверке перед использованием, так как прошел калибровку.Но как только запутанная проволока была отмечена во время интраоперационного периода [] мы повернули картридж, когда, вероятно, вращался только верхний картридж, что привело к дальнейшему ослаблению картриджа, а подпружиненная кислородная измерительная ячейка внутри картриджа потеряла свои контакты с металлическими контактами картриджа. . Итак, благодаря этому открытому корпусу датчика O 2 Фабиус правильно встревожился. Кроме того, калибровка была невозможна, так как реальная причина проблемы (отсутствие соединения датчика кислорода с контактами в корпусе) не была решена.Хотя в руководстве пользователя аппарата ИВЛ отсоединение датчика O 2 или неисправный кабель упоминаются как причина отказа датчика O 2 , в качестве причины не упоминается ослабление крепления картриджа.

    (a) Графическое описание принципа работы кислородного датчика. (b) Снимок картриджа кислородного датчика с запутавшимся проводом

    В нашем отчете показаны простые и устранимые причины неисправности кислородного датчика. Следует соблюдать осторожность при обращении с этим датчиком и не допускать ослабления картриджей.При установке машины следует избегать возможных опасностей, таких как сильное давление или натяжение кабелей.

    Технология парамагнитных ячеек для нашего парамагнитного анализатора O2

    Технология парамагнитных ячеек для нашего парамагнитного анализатора O2

    Кислород является парамагнитным газом и притягивается сильным магнитным полем. Поскольку это измерение является чисто физическим эффектом, ничего не потребляется и в принципе срок жизни клетки не ограничен. Однако загрязнение элемента пылью, грязью, коррозионно-активными веществами или растворителями может привести к порче.Диапазон измерения обычно составляет от 0,05% до 100% O 2 .

    Теория

    Принцип действия парамагнитного датчика заключается в парамагнитной восприимчивости молекулы кислорода, физическом свойстве, которое отличает кислород от большинства других газов.

    Датчик состоит из двух заполненных азотом стеклянных сфер, установленных на вращающейся подвеске. Эта сборка подвешена в сильном магнитном поле. Кислород в окружающем газе притягивается магнитным полем, что приводит к силе воздействия на стеклянные сферы.Сила крутящего момента, действующего на подвеску, пропорциональна содержанию кислорода в окружающих газах.

    Рис. 1: Парамагнитная ячейка

    Принцип действия

    См. рис. 1 выше. Измерительная система является «нулевой балансировкой». Сначала «нулевое» положение узла подвески, измеренное в азоте, определяется фотодатчиком, который принимает свет, отраженный от зеркала, прикрепленного к узлу подвески.Выходной сигнал фотодатчика возвращается на катушку вокруг узла подвески. Эта обратная связь достигает двух целей.

    Во-первых, когда в ячейку подается кислород, крутящий момент, действующий на узел подвески, уравновешивается восстанавливающим крутящим моментом за счет тока обратной связи в катушке. Ток обратной связи прямо пропорционален объемной магнитной восприимчивости измеряемого газа и, следовательно, после калибровки парциальному давлению кислорода в образце. Поэтому ток дает точное измерение концентрации кислорода в газовой смеси.

    Во-вторых, электромагнитная обратная связь «усиливает» подвеску, сильно демпфируя ее и увеличивая собственную частоту, делая подвеску устойчивой к ударам.

    Калибровка

    не требуют дополнительной заводской калибровки.

    Заводская калибровка состоит из калибровки электроники для приема входного сигнала от ячейки обнаружения и проверки правильности показаний прибора в эфире, 20.9%. Затем прибор дополнительно проверяется на правильность показаний при 100% содержании кислорода.

    Области применения

    Парамагнитный анализатор кислорода можно использовать для измерения кислорода на любом уровне от 0 до 100% в газах или газовых смесях.

    Анализаторы кислорода Systech Illinois PM700 обеспечивают выбираемые пользователем диапазоны: 0–2%, 0–10%, 0–30%, 0–100%, 98–100% и 20–22%. При измерении чистоты кислорода в диапазоне 98–100 % необходимо использовать регулятор абсолютного давления на выходе.

    Мешающие эффекты

    Некоторые другие газы также являются парамагнитными, и их присутствие в газовом потоке может привести к ложным показаниям.В большинстве случаев эффект относительно невелик. В таблице ниже показан парамагнитный эффект фоновых газов, на 20 o C, в 100% концентрации:

    мешающий газ Гелий
    интерференционный эффект
    (100% помехи) % 02)
    N20 -020206
    CO2 -0.26
    H3O -0.03
    Halothane -1.93
    Isoflurane -1.97
    Enflurane -1.97 -1.97
    Desflurane -2.10
    SevoFlurane -2.90
    Хлорформ -1.37
    0.29 0.29
    42.56 42.56
    NO2 NO2 5.00

    PM700 используется производителями промышленного газа, промышленными пользователями и для мониторинга безопасности.

    Применение Использование
    Производители газа для обеспечения качества продукции; контроль чистоты кислорода или измерение примеси кислорода.
    Потребители газа или обеспечение качества продукции
    для обеспечения надежности защитного слоя инертного газа
    для контроля содержания кислорода в потоках загрязненного газа.
    Упаковка для пищевых продуктов для обеспечения достаточного количества кислорода в рабочей атмосфере, где может возникнуть дефицит кислорода.

    СКАЧАТЬ PDF

    ПОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ДЛЯ СИСТЕМ

    Как работает оптический датчик кислорода :: Anton-Paar.com

    Несколько компонентов предоставляют много информации

    Оптический датчик кислорода (O2) быстро и надежно определяет количество O2 в жидких или газообразных средах.Как правило, другие газы не влияют на измерение O2. Оптический датчик O2 состоит из

    • светодиода (LED),
    • инертного носителя, удерживающего светочувствительный слой, где молекулы красителя встроены в полимерную матрицу и защищены слоем оптической изоляции,
    • и фотодиод плюс фильтр для количественного определения излучаемого света.

    Что происходит в отсутствие или в присутствии кислорода?

    Если в образце нет O2, краситель поглощает свет возбуждения, излучаемый светодиодом, переходит на более высокий энергетический уровень и снова излучает свет.Испускаемый свет задерживается во времени и имеет различную длину волны. Фильтр перед фотодиодом обеспечивает обнаружение только излучаемого света.

    Если в образце присутствует О2, краситель поглощает возбуждающий свет, но в возбужденном состоянии энергия передается молекулам О2. У красителя осталось меньше энергии для излучения. Чем больше O2, тем меньше излучаемого света попадает на фотодиод.

    Характеристики датчика говорят сами за себя:

    • Неразрушающий: кислород не потребляется во время измерения
    • Удобный для пользователя: не требуется электролит, не требуется время поляризации
    • Экологически чистый: не требуются химические вещества

    Как количественно определить O2 концентрация?

    Испускаемый свет задерживается по времени относительно возбуждающего света.Временной сдвиг между возбуждением и испусканием света не зависит от интенсивности. Он пропорционален парциальному давлению O2 и служит мерой концентрации O2.

    Узнайте больше о наших измерителях CO₂ и кислорода

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.