Zuurstofsensor voor auto's.
De zuurstofsensor in een auto is de belangrijkste feedbacksensor in het EFI-motorregelsysteem en speelt een cruciale rol bij het beheersen van de uitlaatgasemissies, het verminderen van milieuvervuiling en het verbeteren van de brandstofverbranding in de motor.
Er bestaan twee soorten zuurstofsensoren: sensoren op basis van zirkonia en sensoren op basis van titaniumdioxide.
Een zuurstofsensor maakt gebruik van keramische gevoelige elementen om het zuurstofpotentieel in diverse verwarmingsovens of uitlaatpijpen te meten. De sensor berekent de bijbehorende zuurstofconcentratie op basis van het principe van chemische balans en dient om de lucht-brandstofverhouding in de oven te bewaken en te regelen. Dit draagt bij aan de productkwaliteit en de naleving van de emissienormen. Zuurstofsensoren worden veelvuldig gebruikt voor de beheersing van de atmosfeer in ovens met kolenverbranding, olieverbranding, gasverbranding en andere toepassingen.
De zuurstofsensor wordt gebruikt om het terugkoppelsysteem van de brandstofinjectie elektronisch aan te sturen. Hiermee wordt de zuurstofconcentratie in de uitlaatgassen en de dichtheid van de lucht-brandstofverhouding gemeten, de theoretische lucht-brandstofverhouding (14,7:1) voor de verbranding in de motor bewaakt en worden terugkoppelsignalen naar de computer gestuurd.
Werkingsprincipe
De zuurstofsensor werkt vergelijkbaar met een batterij, waarbij het zirkoniumoxide-element in de sensor als elektrolyt fungeert. Het basiswerkingsprincipe is als volgt: onder bepaalde omstandigheden (hoge temperatuur en platina-katalyse) wordt het verschil in zuurstofconcentratie tussen de binnen- en buitenkant van het zirkoniumoxide gebruikt om een potentiaalverschil op te wekken. Hoe groter het concentratieverschil, hoe groter het potentiaalverschil. Het zuurstofgehalte in de atmosfeer is 21%. Uitlaatgassen na geconcentreerde verbranding bevatten feitelijk geen zuurstof. Uitlaatgassen die ontstaan na verbranding van een verdund mengsel of uitlaatgassen die ontstaan bij een verbranding zonder verbranding bevatten weliswaar meer zuurstof, maar nog steeds veel minder dan in de atmosfeer.
Onder invloed van hoge temperatuur en platina wordt de zuurstof die aan de zuurstofsensor is gebonden verbruikt, waardoor een spanningsverschil ontstaat. De uitgangsspanning van een geconcentreerd mengsel ligt rond de 1V, terwijl die van een verdund mengsel rond de 0V ligt. Aan de hand van het spanningssignaal van de zuurstofsensor wordt de lucht-brandstofverhouding geregeld om de pulsbreedte van de brandstofinjectie aan te passen. De elektronische aansturing van de zuurstofsensor is daarom cruciaal voor de brandstofdosering. De zuurstofsensor functioneert pas volledig bij hoge temperaturen (tot boven de 300 °C) en kan dan een spanningssignaal afgeven. De sensor reageert het snelst op veranderingen in het mengsel bij ongeveer 800 °C.
Tips
De zuurstofsensor op basis van zirkoniumdioxide registreert de verandering in de concentratie van het brandstofmengsel door middel van een spanningsverandering, terwijl de zuurstofsensor op basis van titaniumdioxide de verandering in het brandstofmengsel registreert door middel van een weerstandsverandering. Het elektronische besturingssysteem met de zirkoniumdioxide-zuurstofsensor kan de werkelijke lucht-brandstofverhouding niet nauwkeurig genoeg handhaven wanneer de motorcondities verslechteren, terwijl de titaniumdioxide-zuurstofsensor dit wel kan.
Het injectievolume (injectiepulsbreedte) dat door de regeleenheid in een korte periode wordt aangepast op basis van het signaal van de zuurstofsensor, wordt kortetermijnbrandstofcorrectie genoemd en wordt geregeld door de uitgangsspanning van de zuurstofsensor.
De brandstofcorrectie op lange termijn is de waarde die wordt bepaald door de aanpassing van de operationele gegevensstructuur van de regeleenheid op basis van de verandering van de brandstofcorrectiecoëfficiënt op korte termijn.
Gemeenschappelijke fout
Als de zuurstofsensor defect raakt, kan de computer van het elektronische brandstofinjectiesysteem geen informatie meer ontvangen over de zuurstofconcentratie in de uitlaatgassen. Hierdoor kan de lucht-brandstofverhouding niet meer worden geregeld, wat leidt tot een hoger brandstofverbruik en meer uitlaatgassen. Bovendien kan de motor onregelmatig stationair draaien, niet starten, onregelmatige toerentallen en andere storingen vertonen. Daarom moet de sensor tijdig worden verholpen of vervangen [1].
Vergiftigingsfout
Vergiftiging van de zuurstofsensor is een veelvoorkomend en moeilijk te voorkomen probleem, vooral bij auto's die veel loodhoudende benzine gebruiken. Zelfs een nieuwe zuurstofsensor gaat dan maar een paar duizend kilometer mee. Bij lichte loodvergiftiging kan het tanken van loodvrije benzine het lood op het oppervlak van de sensor verwijderen en de normale werking herstellen. Door de hoge uitlaatgastemperatuur dringt lood echter vaak door in het binnenste van de sensor, waardoor de diffusie van zuurstofionen wordt belemmerd en de sensor niet meer goed functioneert. In dat geval is vervanging de enige optie.
Daarnaast komt siliciumvergiftiging van zuurstofsensoren ook vaak voor. Over het algemeen kan het siliciumdioxide dat ontstaat na de verbranding van siliciumverbindingen in benzine en smeerolie, en het siliconengas dat vrijkomt door onjuist gebruik van siliconenrubberen afdichtingen, ervoor zorgen dat de zuurstofsensor defect raakt. Daarom is het belangrijk om brandstof en smeerolie van goede kwaliteit te gebruiken.
Bij reparaties is het belangrijk om de juiste rubberen pakkingen te selecteren en te installeren, en geen andere oplosmiddelen of antikleefmiddelen te gebruiken dan die door de fabrikant voor de sensor zijn voorgeschreven, enzovoort. Door een slechte verbranding in de motor kunnen koolstofafzettingen op het oppervlak van de lambdasonde ontstaan, of kunnen olie, stof en andere sedimenten de lambdasonde binnendringen. Dit belemmert of blokkeert de toevoer van buitenlucht naar de lambdasonde, waardoor het uitgangssignaal van de lambdasonde niet meer klopt. De ECU kan de lucht-brandstofverhouding dan niet tijdig corrigeren. De vorming van koolstofafzettingen uit zich voornamelijk in een verhoogd brandstofverbruik en een aanzienlijke toename van de emissieconcentratie. In dat geval zal de lambdasonde weer normaal functioneren als de afzettingen worden verwijderd.
Keramiek barsten
Het keramische materiaal van de zuurstofsensor is hard en broos, en stoten met harde voorwerpen of een sterke luchtstroom kunnen ervoor zorgen dat het afbrokkelt en defect raakt. Daarom is het belangrijk om extra voorzichtig te zijn bij problemen en de sensor tijdig te vervangen.
De draad in het blok is doorgebrand.
De verwarmingsdraad is doorgebrand. Bij een verwarmde zuurstofsensor is het, als de verwarmingsdraad is doorgebrand, moeilijk om de sensor op de normale bedrijfstemperatuur te krijgen en verliest deze zijn werking.
Lijnonderbreking
Het interne circuit van de zuurstofsensor is losgekoppeld.
Inspectiemethode
Controle van de verwarmingsweerstand
Verwijder de stekker van de zuurstofsensor en gebruik een multimeter om de weerstand te meten tussen de verwarmingspool en de ijzeren pool in de zuurstofsensoraansluiting. De weerstandswaarde ligt tussen 4 en 40 Ω (raadpleeg de instructies van het betreffende model). Voldoet deze waarde niet aan de norm, vervang dan de zuurstofsensor.
Meting van de terugkoppelingsspanning
Bij het meten van de feedbackspanning van de zuurstofsensor moet de kabelboomstekker van de zuurstofsensor worden losgekoppeld. Vervolgens moet een dunne draad vanaf de uitgangsaansluiting van de feedbackspanning van de zuurstofsensor worden getrokken volgens het schakelschema van het betreffende model en weer in de kabelboomstekker worden gestoken. De feedbackspanning kan tijdens het draaien van de motor worden gemeten via de kabelboom (bij sommige modellen kan de feedbackspanning van de zuurstofsensor ook worden gemeten via de foutdiagnoseaansluiting). Zo kan bij een reeks auto's van Toyota de feedbackspanning van de zuurstofsensor bijvoorbeeld rechtstreeks worden gemeten via de OX1- of OX2-aansluiting in de foutdiagnoseaansluiting.
Bij het meten van de feedbackspanning van de zuurstofsensor is het raadzaam een wijzermultimeter te gebruiken met een laag meetbereik (meestal 2V) en een hoge impedantie (interne weerstand groter dan 10MΩ). De specifieke meetmethoden zijn als volgt:
1. Laat de warme motor op bedrijfstemperatuur komen (of laat hem na het starten 2 minuten draaien op 2500 tpm);
2. Sluit de negatieve meetpen van de multimeter aan op E1 of de negatieve pool van de accu in de foutdetectieaansluiting, en de positieve meetpen op de OX1- of OX2-aansluiting in de foutdetectieaansluiting, of op het nummer | op de kabelboomstekker van de zuurstofsensor.
3. Laat de motor draaien met een toerental van ongeveer 2500 tpm en controleer of de voltmeterwijzer heen en weer beweegt tussen 0 en 1 V. Noteer het aantal bewegingen van de voltmeterwijzer binnen 10 seconden. Onder normale omstandigheden zal de feedbackspanning van de zuurstofsensor, naarmate de feedbackregeling vordert, constant schommelen tussen 0,45 V en minimaal 8 keer binnen 10 seconden.
Als de waarde lager is dan 8, betekent dit dat de zuurstofsensor of het terugkoppelsysteem niet goed werkt. Dit kan worden veroorzaakt door koolstofafzetting op het oppervlak van de zuurstofsensor, waardoor de gevoeligheid afneemt. Om dit te verhelpen, moet de motor ongeveer 2 minuten op 2500 tpm draaien om de koolstofafzettingen op het oppervlak van de zuurstofsensor te verwijderen. Controleer vervolgens de terugkoppelspanning. Als de voltmeterwijzer na het verwijderen van de koolstof nog steeds langzaam beweegt, wijst dit erop dat de zuurstofsensor beschadigd is of dat het terugkoppelsysteem van de computer defect is.
4. Kleurinspectie van de zuurstofsensor
Verwijder de lambdasonde uit de uitlaatpijp en controleer of de ontluchtingsopening in de sensorbehuizing verstopt is en of de keramische kern beschadigd is. Vervang de lambdasonde indien deze beschadigd is.
Storingen kunnen ook worden vastgesteld door de kleur van het bovenste gedeelte van de zuurstofsensor te observeren:
1. Lichtgrijze bovenkant: dit is de normale kleur van de zuurstofsensor;
2. Witte bovenkant: veroorzaakt door siliciumverontreiniging, de zuurstofsensor moet nu worden vervangen;
3. Bruine bovenkant (zoals weergegeven in Figuur 1): veroorzaakt door loodverontreiniging; indien ernstig, moet ook de zuurstofsensor worden vervangen;
(4) Zwarte bovenkant: veroorzaakt door koolstofafzetting. Nadat de koolstofafzetting in de motor is verholpen, kan de koolstofafzetting op de zuurstofsensor over het algemeen automatisch worden verwijderd.
Wil je meer weten? Lees dan ook de andere artikelen op deze site!
Neem contact met ons op als u dergelijke producten nodig heeft.
Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd.is toegewijd aan de verkoop van MG&MAUX auto-onderdelen. Welkom!kopen.
