Датчик кислорода

Для того чтобы регулировать концентрацию смеси воздуха и топлива, поступающую в двигатель, необходим датчик кислорода. Его задача – обеспечение минимального расхода топлива при максимальной мощности.

В выхлопных газах бензинового двигателя содержится много токсических веществ, среди которых самыми опасными являются:

• СО — окись углерода, которую еще называют угарным газом;

• СН — углеводороды, которые остались несгоревшими;

• NOx — окиси азота.

Для нейтрализации этих газов в автомобилях используется устройство, разработанное инженерами специально для этих целей, — каталитический нейтрализатор отработавших газов. Устройство превращает токсичные газы, проходящие через него, в сравнительно безопасные.

Для эффективной работы нейтрализатора в него должен поступать каждый компонент в строго регламентированном количестве, соответствующем сгоранию в цилиндрах смеси топлива и воздуха.

Состав рабочей смеси в полной мере характеризует коэффициент избытка воздуха (а).

У бедных смесей а больше единицы, у богатых — меньше единицы. Если количество воздуха идеально подходит для полного сгорания топлива а равен единице, а смесь считается стехиометрической.

Чтобы поддерживать эффективность на уровне 80% и выше, состав смеси не должен отличаться от оптимального более чем на 1%.

Для обеспечения такой точности состава рабочей смеси и поддержания стабильности была создана электронная система автоматического регулирования с лямбда-зондом (датчиком кислорода в отработавших газах). Вот этот датчик и контролирует поддержание стехиометрического состава при определенном режиме двигателя. Точность ± 1%. 

Современные автомобили оснащены датчиками кислорода двух типов:

• циркониевые;

• титановые.

Они отличаются только конструкцией, но работают одинаково.

 

 

Непосредственно в самом измерительном элементе датчика находится твердый керамический электролит внутри, и платиновое напыление с внутренней и внешней сторон. Его работа построена на принципе гальванического элемента с твёрдым электролитом. При нагревании до 300–350°С керамика проводит ионы кислорода. Это минимальная температура датчика, при работающем двигателе она может достигать 600°С. Максимальная температура ограничивается 900–1000°С. Если датчик перегревается, он может испортиться.

Разница концентраций кислорода при работе двигателя внутри и снаружи выпускной системы и в воздухе заставляет ионы кислорода двигаться внутри электролита. В результате этого движения на датчике появляется информация о разности потенциалов.

 

 

Реакция датчика на богатые и бедные смеси сильно отличается, но чем больше падает температура, тем разница становится всё меньше. Ниже 300°С — нерабочая зона. Чтобы датчик быстрее нагревался во время работы двигателя, он должен находиться поближе к мотору, но необходимо не забывать об ограничениях максимальной температуры. Опаснее всего для датчика, если ехать очень долго при полной мощности двигателя.

Сейчас датчики кислорода производят с электроподогревом. Ими управляет электронный блок управления двигателем. Именно он меняет ток нагревателя и контролирует исправность его цепи.