Sensor de oxigênio para automóvel.
O sensor de oxigênio do automóvel é o principal sensor de feedback no sistema de controle do motor EFI e é a parte fundamental para controlar a emissão de gases de escape do automóvel, reduzir a poluição ambiental do automóvel e melhorar a qualidade da combustão do combustível do motor do automóvel.
Existem dois tipos de sensores de oxigênio: zircônia e dióxido de titânio.
O sensor de oxigênio é o uso de elementos sensíveis de cerâmica para medir o potencial de oxigênio em vários fornos de aquecimento ou tubos de exaustão, calcular a concentração de oxigênio correspondente pelo princípio do equilíbrio químico, para monitorar e controlar a relação ar-combustível de combustão no forno, para garantir a qualidade do produto e os padrões de emissão de exaustão dos elementos de medição, amplamente utilizados em todos os tipos de combustão de carvão, combustão de óleo, combustão de gás e outros controles de atmosfera de forno.
O sensor de oxigênio é usado para controlar eletronicamente o sistema de controle de feedback do dispositivo de injeção de combustível para detectar a concentração de oxigênio nos gases de escape e a densidade da relação ar-combustível, para monitorar a combustão teórica da relação ar-combustível (14,7:1) no motor e para enviar sinais de feedback ao computador.
Princípio de funcionamento
O sensor de oxigênio funciona de forma semelhante a uma bateria, com o elemento zircônia no sensor atuando como um eletrólito. O princípio básico de funcionamento é: sob certas condições (alta temperatura e catálise de platina), a diferença de concentração de oxigênio entre o interior e o exterior do óxido de Hao é usada para gerar uma diferença de potencial, e quanto maior a diferença de concentração, maior a diferença de potencial. O teor de oxigênio na atmosfera é de 21%, os gases de escape após a combustão concentrada, na verdade, não contêm oxigênio, e os gases de escape gerados após a combustão da mistura diluída ou os gases de escape gerados pela ausência de fogo contêm mais oxigênio, mas ainda é muito menor do que o oxigênio na atmosfera.
Sob a catálise de alta temperatura e platina, o oxigênio ligado ao sensor de oxigênio é consumido, gerando uma diferença de tensão, resultando em uma tensão de saída próxima a 1 V para a mistura concentrada e próxima a 0 V para a mistura diluída. A relação ar-combustível é controlada de acordo com o sinal de tensão do sensor de oxigênio para ajustar a largura do pulso de injeção de combustível, de modo que o controle eletrônico do sensor de oxigênio é o sensor chave para a medição de combustível. O sensor de oxigênio só pode ser totalmente caracterizado em altas temperaturas (a temperatura final atinge mais de 300 °C) e pode gerar tensão de saída. Ele responde mais rapidamente às mudanças na mistura a cerca de 800 °C.
Pontas
O sensor de oxigênio de dióxido de zircônio reflete a mudança na concentração da mistura combustível por meio da mudança de voltagem, enquanto o sensor de oxigênio de dióxido de titânio reflete a mudança na mistura combustível por meio da mudança de resistência. O sistema de controle eletrônico que utiliza o sensor de oxigênio de zircônia não consegue controlar a relação ar-combustível real próxima à relação ar-combustível teórica quando as condições de funcionamento do motor se deterioram, enquanto o sensor de oxigênio de dióxido de titânio também consegue controlar a relação ar-combustível real próxima à relação ar-combustível teórica quando as condições de funcionamento do motor se deterioram.
O volume de injeção (largura do pulso de injeção) ajustado pela unidade de controle em um curto período de tempo de acordo com o sinal do sensor de oxigênio é chamado de correção de combustível de curto prazo, que é controlada pela tensão de saída do sensor de oxigênio.
A correção de combustível de longo prazo é o valor determinado pela modificação da estrutura de dados operacionais da unidade de controle de acordo com a alteração do coeficiente de correção de combustível de curto prazo.
Falha comum
Em caso de falha do sensor de oxigênio, o computador do sistema de injeção eletrônica de combustível não consegue obter informações sobre a concentração de oxigênio no tubo de escape, impossibilitando o controle da relação ar-combustível, o que aumenta o consumo de combustível do motor e a poluição do escapamento, resultando em marcha lenta instável, falta de ignição, picos de tensão e outros fenômenos de falha. Portanto, a falha deve ser eliminada ou substituída em tempo hábil [1].
Falha de envenenamento
O envenenamento do sensor de oxigênio é uma falha frequente e difícil de prevenir, especialmente devido ao uso frequente de carros a gasolina com chumbo. Mesmo o sensor de oxigênio novo só funciona por alguns milhares de quilômetros. Se for apenas um envenenamento leve por chumbo, o uso de um tanque de gasolina sem chumbo pode eliminar o chumbo da superfície do sensor de oxigênio e restaurá-lo à operação normal. No entanto, muitas vezes, devido à alta temperatura do escapamento, o chumbo penetra em seu interior, dificultando a difusão dos íons de oxigênio, tornando o sensor de oxigênio ineficaz, sendo necessário substituí-lo.
Além disso, o envenenamento por silício dos sensores de oxigênio também é comum. Em geral, a sílica gerada após a combustão de compostos de silício presentes na gasolina e no óleo lubrificante, e o gás de silicone emitido pelo uso inadequado de juntas de vedação de borracha de silicone, podem causar a falha do sensor de oxigênio. Portanto, é recomendável usar combustível e óleo lubrificante de boa qualidade.
Ao reparar, é necessário selecionar e instalar corretamente as juntas de borracha, não aplicar solventes e agentes antiaderentes diferentes dos especificados pelo fabricante no sensor, etc. Devido à má combustão do motor, depósitos de carbono são formados na superfície do sensor de oxigênio, ou óleo, poeira e outros sedimentos entram no sensor de oxigênio, o que dificulta ou bloqueia a entrada de ar externo no interior do sensor de oxigênio, de modo que o sinal de saída do sensor de oxigênio fica desalinhado. A ECU não consegue corrigir a relação ar-combustível a tempo. A produção de depósitos de carbono se manifesta principalmente como um aumento no consumo de combustível e um aumento significativo na concentração de emissões. Nesse momento, se o sedimento for removido, ele retornará ao funcionamento normal.
Rachaduras de cerâmica
A cerâmica do sensor de oxigênio é dura e quebradiça, e bater com objetos duros ou soprar com forte fluxo de ar pode fazer com que ela se esfarele e falhe. Portanto, é necessário ter cuidado especial ao lidar com problemas e substituí-los a tempo.
O fio do bloco está queimado
O fio de resistência do aquecedor está queimado. No caso do sensor de oxigênio aquecido, se o fio de resistência do aquecedor estiver queimado, será difícil fazer o sensor atingir a temperatura normal de operação e ele perderá sua função.
Desconexão de linha
O circuito interno do sensor de oxigênio está desconectado.
Método de inspeção
Verificação da resistência do aquecedor
Remova o plugue do chicote do sensor de oxigênio e use um multímetro para medir a resistência entre o polo do aquecedor e o polo de ferro no terminal do sensor de oxigênio. O valor da resistência é de 4-40 Ω (consulte as instruções do modelo específico). Se não atender ao padrão, substitua o sensor de oxigênio.
Medição da tensão de feedback
Ao medir a tensão de retorno do sensor de oxigênio, o plugue do chicote do sensor de oxigênio deve ser desconectado e um fio fino deve ser puxado do terminal de saída da tensão de retorno do sensor de oxigênio, de acordo com o diagrama de circuito do modelo, e então conectado ao plugue do chicote. A tensão de retorno pode ser medida a partir do cabo de alimentação durante a operação do motor (alguns modelos também podem medir a tensão de retorno do sensor de oxigênio a partir da tomada de detecção de falhas). Por exemplo, uma série de carros produzidos pela Toyota Motor Company pode medir a tensão de retorno do sensor de oxigênio diretamente dos terminais OX1 ou OX2 na tomada de detecção de falhas).
Ao medir a tensão de feedback do sensor de oxigênio, é melhor usar um multímetro do tipo ponteiro com faixa baixa (geralmente 2 V) e alta impedância (resistência interna maior que 10 MΩ). Os métodos de detecção específicos são os seguintes:
1. Aqueça o motor até a temperatura normal de trabalho (ou deixe-o funcionar a 2500r/min após a partida por 2min);
2. Conecte a caneta negativa do limitador de tensão do multímetro ao E1 ou ao eletrodo negativo da bateria no soquete de detecção de falhas, e a caneta positiva ao conector OX1 ou OX2 no soquete de detecção de falhas, ou ao número | no plugue do chicote elétrico do sensor de oxigênio.
3. Deixe o motor funcionando a uma velocidade de aproximadamente 2500 rpm e verifique se o ponteiro do voltímetro oscila entre 0 e 1 V, registrando o número de oscilações do ponteiro em 10 s. Em circunstâncias normais, com o progresso do controle de feedback, a tensão de feedback do sensor de oxigênio mudará constantemente acima e abaixo de 0,45 V, e a tensão de feedback deve mudar pelo menos 8 vezes em 10 s.
Se for inferior a 8 vezes, significa que o sensor de oxigênio ou o sistema de controle de feedback não estão funcionando corretamente, o que pode ser causado pelo acúmulo de carbono na superfície do sensor de oxigênio, reduzindo a sensibilidade. Para isso, o motor deve ser operado a 2500 rpm por cerca de 2 minutos para remover os depósitos de carbono na superfície do sensor de oxigênio e, em seguida, verificar a tensão de feedback. Se o ponteiro do voltímetro ainda estiver mudando lentamente após a remoção do carbono, isso indica que o sensor de oxigênio está danificado ou que o circuito de controle de feedback do computador está com defeito.
4, inspeção de cor da aparência do sensor de oxigênio
Remova o sensor de oxigênio do tubo de escape e verifique se o orifício de ventilação na carcaça do sensor está bloqueado e se o núcleo cerâmico está danificado. Se estiver danificado, substitua o sensor de oxigênio.
As falhas também podem ser determinadas observando a cor da parte superior do sensor de oxigênio:
1, parte superior cinza claro: esta é a cor normal do sensor de oxigênio;
2, parte superior branca: causada pela poluição do silício, o sensor de oxigênio deve ser substituído neste momento;
3, parte superior marrom (conforme mostrado na Figura 1): causada pela poluição por chumbo, se for grave, também deve substituir o sensor de oxigênio;
(4) Topo preto: causado pela deposição de carbono, após eliminar a falha de deposição de carbono do motor, a deposição de carbono no sensor de oxigênio geralmente pode ser removida automaticamente.
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