autoExpert




autoExpert » СТАТЬИ » Автокомпоненты » Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

Конструкция современных автомобилей предусматривает строгий контроль количества сжигаемого топлива. Это необходимо как с точки зрения повышения экономичности двигателей, так и в целях снижения выбросов вредных веществ в атмосферу. Элементом, играющим основную роль в регуляции топливо-воздушной смеси, является датчик кислорода (лямбда-зонд).

Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

Датчик кислорода работает в связке с системой впрыска, каталитическим нейтрализатором и электронным блоком управления (ЭБУ). Измеряя процент несгоревшего кислорода в выхлопных газах автомобиля, датчик передает эти данные в ЭБУ, который регулирует состав топливовоздушной смеси. Правильная топливовоздушная смесь обеспечивает эффективную работу каталитического нейтрализатора.

Принцип работы
Датчики кислорода состоят из внешнего и внутреннего электрода. Внешний электрод имеет платиновое напыление, а внутренний изготовлен из циркониевого сплава. При прохождении кислорода изменяется потенциал между выводами электродов. Принцип работы датчика основан на поддержании постоянного напряжения (450 мВ) между электродами за счет изменения силы тока. Снижение концентрации кислорода в отработавших газах (обогащенная топливно-воздушная смесь) сопровождается ростом напряжения между электродами двухточечного керамического элемента. Сигнал от элемента подается в электронный блок управления, на основании которого создается ток определенной силы, благодаря которой напряжение достигает нормативного значения. Величина силы тока при этом и является мерой концентрации кислорода в отработавших газах.

Датчик кислорода контролирует процентное содержание несгоревшего кислорода в выхлопных газах автомобиля. Во время движения автомобиля состав топливной смеси отклоняется от идеального значения, поэтому его необходимо контролировать и регулировать. В зависимости от содержания кислорода - слишком высокое (обедненная смесь) или слишком низкое (переобогащенная смесь) - датчик передает быстроизменяющийся сигнал в ЭБУ, который реагирует на сигнал изменением качества топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель.

ЭБУ получает от датчика сигнал и принимает решение о правильности соотношения топлива и воздуха в смеси. Количество впрыскиваемого топлива регулируется с помощью коррекции времени впрыска по сигналам обратной связи. Если смесь оказывается слишком богатой, количество впрыскиваемого топлива уменьшается, если слишком бедной - количество впрыскиваемого топлива увеличивается.

Задача состоит в том, чтобы поддерживать соотношение топлива и воздуха в смеси близко к стехиометрической точке, которая представляет собой рассчитанное идеальное соотношение топлива и воздуха в смеси. Для бензина стехиометрическое соотношение, т.е. соотношение чистого сгорания, составляет около 14,7 к 1 (равно коэффициенту лямбда 1.00). Это означает, что на каждый килограмм топлива сжигается 14,7 килограмма воздуха. Если отношение воздуха к топливу выше 14,7 - смесь обедненная, а если ниже - переобогащенная.

В теории при идеальном составе смеси все топливо сгорает полностью, используя при этом почти все количество кислорода в воздухе. Остаточный кислород должен присутствовать в количестве, как раз необходимом для эффективной работы каталитического нейтрализатора. После этого нейтрализатор производит обработку выхлопных газов до того, как они покинут автомобиль.

Большинство современных автомобилей оснащены трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Трехкомпонентный подразумевает три вида контролируемых (вредных) выбросов, уровень которых снижается с помощью нейтрализатора - монооксид углерода (CO), несгоревшие углеводороды (CH) и оксид азота (NOx). Точное количество кислорода в выхлопных газах важно для нейтрализатора, поскольку от этого зависит, насколько эффективно он сможет удалить эти вредные выбросы из выхлопных газов.

При правильном количестве кислорода между кислородом и токсичными газами возникает химическая реакция, в результате которой из нейтрализатора выходят безвредные газы. Если нейтрализатор работает исправно, то этой химической реакцией поглощается весь кислород, содержащийся в выхлопных газах.




Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1
Рис. 1. Выходной сигнал датчика кислорода указывает на соотношение топлива и воздуха в смеси, сообщая ЭБУ, в какую сторону регулировать подачу топлива.
Рис. 2. Степень очистки каталитического нейтрализатора.


Устройство
Все новые автомобили и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г., оснащены датчиком кислорода. Он установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местонахождение датчика кислорода варьируется в зависимости от типа двигателя - с V-образным или рядным расположением цилиндров, а также в зависимости от марки и модели.

Подробно рассматривать устройство современного датчика кислорода имеет смысл на примерах продукции компании DENSO, поскольку этот японский производитель является безусловным технологическим лидером в данной области. С таким утверждением явно согласны ведущие мировые автопроизводители - датчики кислорода DENSO устанавливаются в качестве оригинального оборудования на автомобилях таких производителей как Toyota, Mitsubishi, Honda, Jaguar, Volvo, Mazda, Suzuki, Subaru, Isuzu, Daihatsu, Yamaha, Land Rover, Daimler Chrysler, General Motors, Opel/Vauxhall и многих других. Начиная с 1977 года, когда были выпущены первые датчики кислорода, уже несколько сотен миллионов датчиков DENSO выполняют свою работу, измеряя содержание кислорода в выбросах двигателей автомобилей, что делает DENSO одним из ведущих производителей датчиков кислорода в мире.

Несколько датчиков кислорода
Многие из недавно выпущенных автомобилей, кроме датчика кислорода, перед каталитическим нейтрализатором имеют второй датчик, установленный после него. Первый датчик, перед нейтрализатором, является основным и помогает блоку ЭБУ регулировать топливовоздушную смесь. Второй датчик, установленный после нейтрализатора, является контрольным. Он контролирует функционирование каталитического нейтрализатора.

Датчик кислорода, установленный после каталитического нейтрализатора, контролирует его функционирование путем измерения уровня кислорода в выхлопных газах, выходящих из нейтрализатора. Если датчик выдает сигнал высокого напряжения, нейтрализатор работает нормально. Это происходит потому, что, если нейтрализатор работает правильно, весь кислород в выхлопных газах поглощается химической реакцией, происходящей внутри между кислородом и вредными веществами.

Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1
Рис. 3. Двигатель с каталитическим нейтрализатором и датчиками:
1. Инжектор. 2. Датчик кислорода перед катализатором. 3. Каталитический нейтрализатор. 4. Датчик кислорода после катализатора



Двойной защитный слой алюминия и двойная защитная крышка - уникальные разработки DENSO!

Мера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

Два типа датчиков кислорода
Компания DENSO первой в мире разработала технологию датчиков соотношения воздух/топливо, предложив датчик с линейным сигналом, который помогает автомобилям соответствовать строгим стандартам уровня токсичности выбросов, начиная с EURO 3. Однако в новой системе вместо обычного датчика кислорода используется уже датчик контроля соотношения топлива и воздуха в смеси. В целом датчики воздух/топливо обладают большей чувствительностью и эффективностью, чем обычные циркониево-оксидные датчики кислорода. Это достигается благодаря способу измерения соотношения топлива и кислорода в смеси и различиям в выходных сигналах, сообщающих о результате измерений.

Циркониево-оксидный датчик показывает, выше или ниже соотношение топлива и воздуха коэффициента лямбдa 1.00. ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество подачи топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение опять неправильное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся плавание вокруг коэффициента лямбдa 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00.

Датчик соотношения воздух/топливо показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбдa 1.00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбдa 1.00 практически сразу.

В итоге, особенно в изменяющихся условиях (резкие ускорения или замедления), в системах с циркониево-оксидным датчиком будет наблюдаться подача недостаточного или избыточного количества топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора. При использовании датчика соотношения воздух/топливо ЭБУ двигателя будет замечать малейшие изменения в соотношении топлива и воздуха даже в изменяющихся условиях. Таким образом, ЭБУ сможет выполнять точную корректировку подачи топлива, что приведет к оптимальной обработке выхлопных газов каталитическим нейтрализатором и, как следствие, к более чистому воздуху, меньшему расходу топлива и улучшению общих характеристик управляемости автомобиля.

Передовые разработки, стандарт оригинального качества и превосходные эксплуатационные характеристики теперь доступны клиентам вторичного рынка в рамках программы DENSO. Ноу-хау компании не имеет себе равных и применяется при производстве всех без исключения датчиков кислорода. Кроме того, каждый датчик кислорода DENSO подвергается проверкам на 100%-ное соответствие качеству, включая проверки выходного сигнала, воздухонепроницаемости, целостности цепей и сопротивления подогревателя. Поэтому, в случае необходимости замены датчика кислорода, выбор очевиден. Что касается технологии обслуживания и нюансов замены кислородных датчиков – этому будет посвящена следующая статья.

Решение проблемы качества топлива
Некачественное или грязное топливо может оказать неблагоприятное воздействие на срок службы и эксплуатационные показатели датчика кислорода, однако DENSO предлагает решение для этой проблемы.

В чем заключается причина проблемы? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700°С загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары, которые влияют на его работу, засоряя или разрушая электроды. Это распространенный случай выхода из строя датчика кислорода.

Новая конструкция датчиков DENSO не подвержена этой опасности. Уникальный защитный слой оксида алюминия на керамическом элементе датчика защищает его от некачественного топлива, продлевая срок службы и сохраняя эксплуатационные показатели датчика на необходимом уровне.


Денис ПетровМера окисления. Датчик кислорода - единственный источник данных о сгорании. Часть 1

www.denso.ua

Источник: журнал autoExpert №1`2015. При перепечатке ссылка на источник обязательна.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 (голосов: 0)


Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Архив

Август 2018 (4)
Июль 2018 (29)
Июнь 2018 (13)
Май 2018 (21)
Апрель 2018 (25)
Март 2018 (26)


Для размещения рекламы обращайтесь в рекламный
отдел по телефону:

+38 (067) 537-82-42