Το αυτοκίνητο είναι ένα πολύπλοκο σύστημα με πολλά εξαρτήματα, καθένα από τα οποία εκτελεί διαφορετική λειτουργία. Ένα από αυτά είναι ένας αισθητήρας οξυγόνου, επίσης γνωστός ως ανιχνευτής λάμδα.
Σχεδιασμός αισθητήρα οξυγόνου
Ένας αισθητήρας οξυγόνου ή ένας ανιχνευτής λάμδα (από το ελληνικό γράμμα λ, που σημαίνει ένα μείγμα βενζίνης και αέρα) είναι ένα ειδικό συστατικό ενός κινητήρα αυτοκινήτου για την εκτίμηση της ποσότητας ελεύθερου οξυγόνου που απομένει στα καυσαέρια. Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, η συσκευή είναι ένα γαλβανικό στοιχείο με στερεό κεραμικό ηλεκτρολύτη κατασκευασμένο από διοξείδιο του ζιρκονίου. Τα αγώγιμα ηλεκτρόδια λευκοχρύσου εναποτίθενται πάνω από τα κεραμικά εμπλουτισμένα με οξείδιο του υττρίου. Τα καυσαέρια εισέρχονται σε ένα από τα ηλεκτρόδια και ο αέρας από την ατμόσφαιρα εισέρχεται στο άλλο. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, ο ανιχνευτής λάμδα θερμαίνει έως 300-400 βαθμούς, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μέτρηση του υπολειπόμενου οξυγόνου. Σε αυτήν τη θερμοκρασία, ο ηλεκτρολύτης ζιρκονίου γίνεται αγώγιμος και η διαφορά στην ποσότητα οξυγόνου στα καυσαέρια και το ατμοσφαιρικό οξυγόνο έχει ως αποτέλεσμα τάση εξόδου στα ηλεκτρόδια.
Εάν η συγκέντρωση οξυγόνου είναι η ίδια και στις δύο πλευρές, ο αισθητήρας ηλεκτρολύτη βρίσκεται σε ισορροπία και η διαφορά δυναμικού του είναι μηδέν. Όταν η συγκέντρωση οξυγόνου αλλάζει σε ένα από τα ηλεκτρόδια, προκύπτει μια πιθανή διαφορά, η οποία είναι ανάλογη με τον λογάριθμο της συγκέντρωσης οξυγόνου στην πλευρά εργασίας του αισθητήρα. Μόλις το καύσιμο μείγμα φτάσει στη στοιχειομετρική σύνθεση, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια μειώνεται εκατοντάδες χιλιάδες φορές, οδηγώντας σε απότομη αλλαγή στον αισθητήρα, ο οποίος ανιχνεύεται από μια συσκευή μέτρησης υψηλής αντίστασης (ενσωματωμένος υπολογιστής ενός αυτοκίνητο).
Λειτουργία αισθητήρα οξυγόνου
Ο αισθητήρας οξυγόνου δεν είναι ανεξάρτητη συσκευή. Λειτουργεί με τη συμμετοχή ενός καταλυτικού μετατροπέα καυσαερίων που έχει σχεδιαστεί για να οξειδώνει τοξικές ουσίες (υδρογονάνθρακες, οξείδιο του αζώτου και μονοξείδιο του άνθρακα) σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και άζωτο σε καταλυτική αντίδραση. Ο καταλύτης καθίσταται αποτελεσματικός (με εξουδετέρωση έως και 80% των συστατικών) σε μάλλον στενό εύρος: σε λ από 0,85 έως 0,9, παρέχεται η μέγιστη ισχύς του συστήματος και σε λ από 1,1 έως 1,3 (η βαλβίδα πεταλούδας του ο βενζινοκινητήρας είναι πλήρως ανοιχτός) επιτυγχάνεται η υψηλότερη οικονομία καυσίμου. Ένα ειδικό σύστημα τροφοδοσίας με διακριτή (ηλεκτρονική) έγχυση καυσίμου, καθώς και ο ίδιος ο αισθητήρας οξυγόνου, εμπλέκονται στην επίτευξη των ακριβών δεικτών που είναι απαραίτητοι για την αποτελεσματική λειτουργία του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ο έλεγχος της κατανάλωσης καυσίμου και της περιεκτικότητας σε οξυγόνο σας επιτρέπει να αποφύγετε διάφορες δυσλειτουργίες στη λειτουργία όλων των συστημάτων κινητήρα.
