Кислородный датчик (другое
наименование лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода) служит для определения
количества кислорода в отработавших газах.
- Для обеспечения эффективной (экономичной и
экологичной) работы двигателя внутреннего сгорания соотношение воздуха и
топлива в топливно-воздушной смеси должно быть постоянным на всех режимах
работы. Это достигается
использованием кислородного датчика в выпускной системе. Сам процесс управления
содержанием кислорода в выхлопных газах называется лямбда-регулирование.
- Так, при недостатке воздуха в топливно-воздушной смеси, углеводороды и
угарный газ полностью не окисляются. С другой стороны, при избытке воздуха
оксиды азота полностью не разлагаются на азот и кислород.
- Лямбда-зонд устанавливается в выпускной системе. На отдельных моделях
автомобилей применяется два кислородных датчика: один устанавливается до
каталитического нейтрализатора, другой – после. Применение двух кислородных
датчиков усиливает контроль за составом отработавших газов и обеспечивает
эффективную работу нейтрализатора.
- В зависимости от конструкции различают два вида кислородных датчиков:
1: двухточечный датчик;
2: широкополосный датчик.
- Двухточечный датчик устанавливается как перед нейтрализатором, так и за ним.
Датчик фиксирует коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (λ) по
величине концентрации кислорода в отработавших газах.
- Двухточечный датчик представляет собой керамический элемент, имеющий
двухсторннее покрытие из диоксида циркония. Измерение осуществляется
электрохимическим способом. Электрод одной стороной контактирует с выхлопными
газами, другой - с атмосферой.
- Принцип действия двухточечного кислородного датчика основан на измерении
содержания кислорода в отработавших газах и атмосфере. При разной концентрации
кислорода в отработавших газах и атмосфере на концах электрода создается
напряжение. Чем выше содержание кислорода (обедненная топливно-воздушная
смесь), тем ниже напряжение, чем ниже содержание кислорода (обогащенная
топливно-воздушная смесь), тем выше напряжение.
- Электрический сигнал от кислородного датчика поступает в электронный блок
управления системы управления двигателем. В зависимости от величины сигнала
блок управления воздействуют на исполнительные органы подконтрольных ему систем
автомобиля.
- Широкополосный датчик представляет собой современную конструкцию
лямбда-зонда. Он применяется в качестве входного датчика каталитического
нейтрализатора. В широкополосном датчике значение "лямбда" определяется
с использованием силы тока закачивания.
- В отличие от двухточечного датчика широкополосный датчик состоит из двух
керамических элементов - двухточечного и закачивающего. Под закачиванием
понимается физический процесс, при котором кислород из отработавших газов
проходит через закачивающий элемент под воздействием определенной силы тока.
- Принцип работы широкополосного датчика основан на поддержании постоянного
напряжения (450 мВ) между электродами двухточечного элемента за счет изменения
силы тока закачивания.
- 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, на
закачивающем элементе.
- Ток, в свою очередь, обеспечивает закачку в измерительный зазор и напряжение
достигает нормативного значения. Величина силы тока при этом является мерой
концентрации кислорода в отработавших газах. Она анализируется электронным
блоком управления и преобразуется в управляющие воздействия на исполнительные
устройства системы впрыска.
- При обеднении топливно-воздушной смеси работа широкополосного датчика
осуществляется аналогичным образом. Отличие состоит в том, что под действием
тока происходит выкачивание кислорода из измерительного зазора наружу.
- Эффективная работа кислородного датчика осуществляется при температуре 300°С.
Для скорейшего достижения рабочей температуры лямбда-зонд оборудуется
нагревателем.
