Μέτρηση αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου

Κατεβάστε τη μέτρηση

Πληροφορίες αισθητήρα

Τύπος: Αισθητήρας οξυγόνου Ζιρκονίου
Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος: 12 V από το ρελέ του συστήματος
Τύπος σήματος: Σήμα: μεταβαλλόμενο πλάτος, θέρμανση: μεταβαλλόμενος κύκλος λειτουργίας
Στάθμη σήματος: Σήμα 0,1 V έως 0,8 V, θέρμανση: 0 V έως 12 V

Λειτουργία του αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου

Με τον αισθητήρα λάμδα ή αισθητήρα οξυγόνου ζιρκονίου, μπορεί να μετρηθεί η διαφορά στα επίπεδα συγκέντρωσης του οξυγόνου που υπάρχει σε δύο αέρια. Ο αισθητήρας στον πυρήνα του, αποτελείται από μία πλάκα διοξειδίου του ζιρκονίου, στην οποία εφαρμόζεται και στις δύο πλευρές ένα λεπτό στρώμα λευκόχρυσου. Η μία πλευρά είναι εκτεθειμένη στο οξυγόνο της ατμόσφαιρας και η άλλη πλευρά είναι εκτεθειμένη στα καυσαέρια του κινητήρα. Όταν υπάρχει μια διαφορά συγκέντρωσης οξυγόνου μεταξύ των δυο πλευρών της πλάκας, δημιουργείται μία διαφορά τάσεως. Η τιμή της διαφοράς τάσεως είναι ανάλογη της διαφοράς των συγκεντρώσεων οξυγόνου. Για να αποδίδει καλά, ο αισθητήρας πρέπει να βρίσκεται σε θερμοκρασία λειτουργίας 300 °C και ως εκ τούτου ο αισθητήρας συνήθως είναι εξοπλισμένος με ένα ηλεκτρονικό στοιχείο θέρμανσης.

Όπως ήδη αναφέρεται πιο πάνω, ο αισθητήρας λάμδα τοποθετείται στο σωλήνα της εξάτμισης με τέτοιο τρόπο ώστε η μία πλευρά του αισθητήρα είναι σε επαφή με τα καυσαέρια και η άλλη με τον εξωτερικό αέρα. Όταν καίγεται ένα φτωχό μίγμα, ποσό οξυγόνου παραμένει στα καυσαέρια. Αυτό θα δημιουργήσει μια μικρή διαφορά στα επίπεδα του οξυγόνου σε σχέση με τον εξωτερικό αέρα και ο αισθητήρας θα παράγει τότε μια χαμηλή τάση σήματος περίπου μηδέν έως 0,1 V. Όταν καίγεται ένα πλούσιο μίγμα, τα καυσαέρια περιέχουν πολύ λιγότερο οξυγόνο και αυτό θα δημιουργήσει μια υψηλή διαφορά συγκέντρωσης σε σύγκριση με τον εξωτερικό αέρα που οδηγεί σε μια τάση περίπου 0.8 V. Το ιδανικό μίγμα είναι όταν η τάση σήματος αυξομειώνεται από 0,1 V έως 0,8 V. Εκείνη τη στιγμή η καύση είναι η βέλτιστη και τα καυσαέρια περιέχουν μια ελάχιστη ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα. Ο αισθητήρας λάμδα τότε, είναι σε θέση να ανιχνεύσει μόνο αν ένα μίγμα είναι πολύ φτωχό ή πλούσιο.

Οι αισθητήρες οξυγόνου Ζιρκονίου είναι διαθέσιμοι ως διάφορα μοντέλα τα οποία μπορούν να διακριθούν από τον αριθμό των καλωδίων που διαθέτουν:

  • Με 1 καλώδιο: μη θερμαινόμενος αισθητήρας με σήμα γείωσης στο σύστημα εξάτμισης και θέρμανση από τα καυσαέρια
  • Με 3 καλώδια: θερμαινόμενο αισθητήρας με γείωση σήματος στο σύστημα της εξάτμισης
  • Με 4 καλώδια: θερμαινόμενος αισθητήρας με ιδιαίτερο καλώδιο γείωσης, που συνήθως συνδέεται με την ECU (εγκέφαλο)

Η τάση σήματος του κάθε μοντέλου είναι ίση. Οι θερμαινόμενοι αισθητήρες περιέχουν μια αντίσταση PTC για τη θέρμανσή τους, στην οποία η ηλεκτρική τροφοδοσία συχνά παρέχεται από το ρελέ του συστήματος. Στα περισσότερα μοντέλα η θέρμανση δεν ρυθμίζεται και το καλώδιο γείωσης του θερμαντικού στοιχείου συνδέεται άμεσα με τη γείωση μέσω της ECU (εγκεφάλου), όταν ο κινητήρας είναι σε λειτουργία. Όταν η θέρμανση ρυθμίζεται, το καλώδιο γείωσης γειώνεται από τον εγκέφαλο (ECU) με ένα σήμα μεταβαλλόμενου κύκλου λειτουργίας (Duty Cycle), επίσης όταν ο κινητήρας είναι σε λειτουργία.

Σύνδεση του παλμογράφου εργαστηρίου

Η σωστή λειτουργία του αισθητήρα λάμδα ζιρκονίου μπορεί να ελεγχθεί με τη μέτρηση των ακόλουθων τάσεων σήματος, βλέπε Εικόνα 1:

Κανάλι Λήπτης Τάση Εύρος
1 Red probe Σήμα εξόδου του αισθητήρα 2 V
Black probe Γείωση στη μπαταρία
2 Yellow probe Σήμα από ρυθμιζόμενη θέρμανση 20 V
Black probe Γείωση στη μπαταρία
Διάγραμμα μέτρησης
Σχήμα 1: Διάγραμμα μέτρησης
Μέτρηση σε ένα λειτουργικό αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου
Σχήμα 2: Μέτρηση σε ένα λειτουργικό αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου

Ο παλμογράφος συνδέεται στον αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου μέσω του Λήπτη μέτρησης TP-C1812B και των Δοκιμαστικής Ακίδας TP-BP85. Ο παλμογράφος εργαστηρίου έχει ρυθμιστεί σε λειτουργία καταγραφής. Σε λειτουργία καταγραφής, γίνεται συνεχώς μια μέτρηση ροής, εμφανίζοντας τα σήματα ζωντανά στην οθόνη. Επειδή τα μετρούμενα σήματα μεταβάλλονται αργά, ο Παλμογράφος αυτοκινήτου ATS5004D έχει ρυθμιστεί σε μια αργή ταχύτητα μέτρησης.

Μέτρηση

Το σχήμα 3 δείχνει κυματομορφές ενός αισθητήρα λάμδα ζιρκονίου και τη ρυθμιζόμενη θέρμανσή του, μετρούμενη με τον κινητήρα σε στροφές ρελαντί και σε θερμοκρασία κανονικής λειτουργίας. Τα σήματα μπορούν να μεταφορτωθούν και να χρησιμοποιηθούν για να ρυθμιστεί σωστά ο παλμογράφος ή να χρησιμοποιηθούν ως σήματα αναφοράς.

Κάντε λήψη μέτρησης αισθητήρα οξυγόνου

Μέτρηση με παλμογράφο ενός λειτουργικού αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου

Σχήμα 3: Μέτρηση με παλμογράφο ενός λειτουργικού αισθητήρα λάμδα, ζιρκονίου

Το Κανάλι 1 (κόκκινο) δείχνει το σήμα από τον αισθητήρα οξυγόνου ζιρκονίου και το Κανάλι 2 (κίτρινο) το σήμα του κύκλου λειτουργίας (Duty Cycle) για τη ρυθμιζόμενη θέρμανση. Το σήμα του αισθητήρα εναλλάσσεται μεταξύ μιας χαμηλής τάσης σήματος και μιας υψηλής τάσης σήματος. Αυτό αποδεικνύει, ότι το σύστημα διαχείρισης του κινητήρα προσαρμόζει την ποσότητα του εγχεόμενου καυσίμου για να προσεγγίσει το ιδανικό μίγμα. Στο ίχνος του σήματος του αισθητήρα διακρίνονται κάποιες παρεμβολές που προέρχονται από την ανάφλεξη και άλλα εξαρτήματα. Αυτές οι παρεμβολές δεν έχουν επίδραση στην απόδοση του συστήματος διαχείρισης του κινητήρα, διότι η ECU έχει διατάξεις φιλτραρίσματος σημάτων εισόδου.

Το κίτρινο σήμα κύκλου λειτουργίας αντιστοιχεί στη ρυθμιζόμενη θέρμανση για τον αισθητήρα. Άλλες μονάδες ελέγχου, άλλων κινητήρων, που αφορούν συστήματα με διαφορετική στρατηγική διαχείρισης ψεκασμού, μπορεί να μην ρυθμίζουν τη θέρμανση του αισθητήρα. Η θέρμανση θα είναι μόνιμα ενεργοποιημένη σε τέτοιες περιπτώσεις και το σήμα θερμαντήρα θα πρέπει να είναι στην κλίμακα από 0 έως 0,5 V.

Hint:

Για τον υπολογισμό του ποσοστού του σήματος κύκλου λειτουργίας της ρυθμιζόμενης θέρμανσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί η επιλογή Κύκλος λειτουργίας I/O.

Διάγνωση

Οι τιμές των σημάτων μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο της μονάδας ελέγχου του κινητήρα και του αισθητήρα λάμδα ζιρκονίου.

Οι ακόλουθες αποκλίσεις του σήματος του αισθητήρα (Κανάλι 1) μπορεί να υποδεικνύουν ένα πρόβλημα:

  • Δεν υπάρχει σήμα:
    Αιτία: οι λήπτες σήματος δεν κάνουν επαφή με τα καλώδια (εκτελέστε μια δοκιμή σύνδεσης), δεν υπάρχει γείωση, ο αισθητήρας είναι ελαττωματικός.
  • Η τάση σήματος είναι πολύ υψηλή:
    Αιτία: το μείγμα είναι πολύ πλούσιο (ελέγξτε με αναλυτή καυσαερίων), ο αισθητήρας είναι ελαττωματικός.
  • Η τάση σήματος είναι πολύ χαμηλή:
    Αιτία: το μείγμα είναι πολύ φτωχό (ελέγξτε με αναλυτή καυσαερίων), διαρροή στο σύστημα εξάτμισης που βρίσκεται μεταξύ του κινητήρα και του αισθητήρα οξυγόνου ζιρκονίου, αισθητήρας ελαττωματικός.
  • Το σήμα εμφανίζει περισσότερα παράσιτα από το υπόδειγμα σήματος:
    Αιτία: η καλωδίωση της γείωσης ή του σήματος έχει ζημιά, κακή σύνδεση στους ακροδέκτες της πρίζας, αισθητήρας ελαττωματικός
  • Το σήμα δείχνει μια μετατόπιση σε σχέση με το υπόδειγμα σήματος:
    Αιτία: ο παλμογράφος δεν έχει οριστεί σε σύζευξη DC: DC, αισθητήρας ελαττωματικός

Οι ακόλουθες αποκλίσεις στο σήμα θέρμανσης (Κανάλι 2) μπορεί να υποδεικνύουν ένα πρόβλημα:

  • Δεν υπάρχει σήμα:
    Αιτία: οι λήπτες σήματος δεν κάνουν επαφή με τα καλώδια (εκτελέστε μια δοκιμή σύνδεσης), ενισχυτής του εγκεφάλου (ECU) ελαττωματικός, αντίσταση θέρμανσης ελαττωματική.
  • Η τάση σήματος είναι πολύ υψηλή:
    Αιτία: απουσία ή κακή γείωση εγκεφάλου, μεγάλη αντίσταση στην καλωδίωση προς την ECU (εγκέφαλο).
  • Η τάση σήματος είναι πολύ χαμηλή:
    Αιτία: απουσία ή κακή παροχή τροφοδοσίας.
  • Το σήμα δείχνει μια μετατόπιση σε σχέση με το υπόδειγμα σήματος:
    Αιτία: η καλωδίωση του σήματος είναι ελαττωματική, κακή σύνδεση στους ακροδέκτες της πρίζας
  • Το σήμα δείχνει μια μετατόπιση σε σχέση με το υπόδειγμα σήματος:
    Αιτία: ο παλμογράφος δεν έχει οριστεί σε σύζευξη DC: DC, απουσία ή κακή γείωση ECU (εγκεφάλου), μεγάλη αντίσταση στην καλωδίωση προς την ECU

Σχετικά πληροφορίες

Αισθητήρας λάμδα Broadband (ευρείας ζώνης)
Με τον εργαστηριακό παλμογράφο μετρείται η τάση του σήματος ενός αισθητήρα οξυγόνου, τύπου Broadband. Το σήμα από τον αισθητήρα εμφανίζεται και μπορείτε να το κατεβάσετε. Για να σας βοηθήσουμε να προσδιορίσετε αν ο αισθητήρας οξυγόνου Broadband λειτουργεί σωστά, αναφέρονται οι διάφορες πιθανές αποκλίσεις από το σήμα-παράδειγμα, μαζί με τις πιθανές αιτίες.
Toyota MR2 bad injector
A Toyota MR2 is having problems after an engine replacement, fault code P0304 Cylinder #4 misfire detected occurs. The garage swaps several components but does not manage to fix the problem. Measurements with an automotive oscilloscope are required to find out that the fault code is somewhat misleading and the problem is not with cylinder #4
Αποποίηση ευθυνών

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε αλλαγές χωρίς ειδοποίηση. Όλα τα δικαιώματα διατηρούνται.

Οι πληροφορίες σε αυτό το σημείωμα εφαρμογής έχουν ελεγχθεί προσεκτικά και θεωρείται ότι είναι αξιόπιστες, ωστόσο η TiePie engineering δεν αναλαμβάνει καμία ευθύνη για τυχόν ανακρίβειες.

Προειδοποίηση ασφαλείας:

  • Πριν από τη μέτρηση, βεβαιωθείτε ότι οι πηγές με επικίνδυνα υψηλές τάσεις είναι απενεργοποιημένες ή προστατευμένες από επαφή. Τάσεις που θεωρούνται επικίνδυνες είναι οι τάσεις πάνω από 30 V AC RMS, αιχμές 42 V AC ή 60 V DC.
  • Κρατήστε καθαρό το περιβάλλον εργασίας, όταν κάνετε τις μετρήσεις.
  • Αυτή η μέτρηση και διαδικασίες αποτελούν παραδείγματα / προτάσεις μέτρησης και δεν θεωρούνται πρωτόκολλα διαδικασιών.
  • Η TiePie engineering δεν μπορεί να προβλέψει τις ενέργειες ασφαλείας που πρέπει να ληφθούν για την προστασία προσώπων και συσκευών. Πριν από την έναρξη μιας μέτρησης, ελέγξτε ποια μέτρα ασφάλειας πρέπει να εφαρμοστούν.