Датчик кислорода (ДК), его еще часто называют лямбда – зонд, в электронной системе управления двигателем (ЭСУД), является важным элементом при образовании топливовоздушной смеси. На современных автомобилях, их устанавливается как правило от двух до четырех штук, на выпускной коллектор. Основной его функцией является, определение количества кислорода в выхлопных газах.
Датчик кислорода, осуществляет постоянный контроль за качеством выхлопа при работающем двигателе по замкнутому контуру. Замкнутый контур подразумевает собой, мгновенный отклик на состав топливовоздушной смеси, для незамедлительной ее корректировки, как в сторону обеднения, так и обогащения.
Принцип работы и назначение датчика кислорода
По принципу работы и устройству, ДК делятся на два вида:
1 Двухточечный датчик кислорода
Представляет из себя керамический элемент, с двух сторон покрытый диоксидом циркония. Одной стороной, керамический элемент контактирует с выхлопными газами, а другой стороной с атмосферой. Измерение количества кислорода, происходит электрохимическим способом.
Количество кислорода в выхлопных газах, данный датчик определяет благодаря разнице содержания кислорода в атмосфере и выхлопных газах. Если в выхлопных газах присутствует большое количество кислорода (обедненная смесь), то на концах керамического элемента будет создаваться низкое напряжение. Если же малое содержание кислорода (обогащенная смесь), то наоборот высокое.
При обогащении топливовоздушной смеси, напряжение с датчика кислорода ползет вверх, и может достигать значения в 0,9 вольта. ЭБУ мгновенно это определяет, и начинает процесс обеднения смеси, подачей меньшего количества топлива, через топливные форсунки.
Соответственно, при обеднении у нас осциллограмма с ДК начинает падать вниз, и напряжение на датчике доходит как правило до 0,1 вольта.
Данный процесс происходит непрерывно, по синусоиде. При нормальной работе двигателя, эта осциллограмма должна быть четкой и ровной. Если присутствуют резкие скачки напряжения, или зависания напряжения с датчика кислорода в каком то определенном диапазоне, то значит имеется неисправность. Но более подробно, о неисправностях связанных с этими датчиками, мы столкнемся в отдельных статьях.
Также, для правильной работы ДК, необходимо поддерживать температуру керамического элемента в диапазоне около 300—400 °C. Для этого в конструкцию датчика предусмотрен подогрев, в виде спирали. Она позволяет в кратчайшие сроки достигать и поддерживать заданную температуру лямбда зонда.
Итого, на выходе с датчика мы имеем 4 контакта, 2 контакта идут на чувствительный элемент датчика. А вторая пара контактов, идет отдельно на подогрев.
Для полного сгорания топливовоздушной смеси, на 1 кг топлива необходимо 14.7 кг воздуха. Это соотношение, характеризуется таким параметром как лямбда (λ), о нем мы поговорим в отдельной статье. Данное соотношение (14,7:1) называют стехиометрическим. Соответственно, электронному блоку управления (ЭБУ) двигателем, для соблюдения норм токсичности, в идеале нужно придерживаться этого соотношения, при корректировке времени впрыска топлива.
Но не на всех режимах работы двигателя, для полной оптимизации работы двигателя, удается придерживаться данного баланса. Недостатком двухточечного ДК, по факту является то что он может определять только стехиометрическую смесь.
Именно поэтому встал вопрос о создании ДК, который может работать во всех диапазонах. Этим датчиком является широкополосный датчик кислорода.
2 Широкополосный датчик кислорода
Широкополосный датчик кислорода, имеет перед обыкновенным датчиком кислорода главное преимущество – это контроль количества кислорода в выхлопных газах, во всех диапазонах состава топливовоздушной смеси. Двухточечный датчик кислорода работает в режиме переключателя, т.е. показывает богатая смесь на данный момент или бедная. Благодаря широкополосному датчику, ЭБУ линейно определяет состав топливовоздушной смеси, в данный момент времени.
Он состоит из сенсорной кислородной ячейки, ячейки подкачки кислорода и подогревателя. В процессе работы двигателя, выхлопные газы поступают в специальный канал датчика. Который расположен между кислородной ячейкой и ячейкой подкачки. ЭБУ подает на широкополосный датчик кислорода опорное напряжение (около 300мВ), как показатель содержания кислорода в отработавших газах. ЭБУ двигателя управляет током подкачки через ячейку подкачки, чтобы напряжение на кислородной ячейке оставалось неизменным.
Получается что, ЭБУ постоянно отслеживает напряжение на кислородной ячейке, и если оно стремится в большую, либо меньшую сторону, то мгновенно реагирует подачей большего, либо соответсвенно меньшего тока. Измеряя ток, который необходим для поддержания нужного напряжения в датчике кислорода, ЭБУ по специальному алгоритму определяет количество кислорода в отработавших газах.
По датчику кислорода по большей части добавить не чего, единственное что стоит упомянуть, для лучшего понимания того, какую роль датчик кислорода, принимает в элетронной системе управления двигателем, еще раз рекомендую ознакомиться с данной статьей, по описанию такого параметра как лямбда (λ).
Источник: https://autobran.ru/datchik-kisloroda-dk/
