Диагностика. Датчики кислорода. Горный воздух
Диагностика. Датчики кислорода. Горный воздух
СО – окись углерода, угарный газ; СН – несгоревшие углеводороды; NOх – окислы азота. Инженеры противопоставили этой небезопасной троице очень принципиальное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. По другому говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных преобразуются в сравнимо неопасные, нейтральные. Чтоб нейтрализатор мог отлично «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в их должно улечся в достаточно узенькие рамки, надлежащие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей консистенции горючего и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так именуемым коэффициентом излишка воздуха l (время от времени – в русской литературе, к примеру, – заместо l писали другую греческую буковку – a). Если l больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И напротив – смесь с l меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания горючего, смесь именуют стехиометрической – на рис. 1 это область значений l поблизости 1,0.
Рис. 1. Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей консистенции в цилиндрах мотора. Чтоб эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно рационального не должны превосходить 1%.
Но как обеспечить настолько высшую точность и сразу стабильность топливодозирования? Понятно, что карбюраторные моторы при всей их простоте по этому пт не проходят.
Цель была достигнута с возникновением электрической системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важный элемент оборотной связи в системе топливодозирования на современных автомобилях, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы мотора с точностью до ±1%.
Рис. 2. Схема циркониевого датчика кислорода:
1 – труба выпускной системы;
2 – корпус датчика; 3 – контактные площадки;
4 – глиняний слой защиты; 5 – наружный и внутренний электроды; 6 – глиняная база (ZrO2 и Y2O3). US – выходное напряжен
Рис. 3. «Триггерный» нрав зависимости напряжения зонда от коэффициента излишка воздуха в рабочей консистенции. Поблизости значения коэффициента 1,0 напряжение зонда очень резко, практически скачком, изменяется в границах приблизительно 0,1–0,8 В.
На современных европейских автомобилях в большинстве случаев можно узреть датчики кислорода 2-ух типов. К первому отнесем датчики на базе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – датчики на базе оксида титана (титановые). Циркониевый зонд показан схематично на рис. 2. Измерительный элемент, помещенный в поток отработавших газов, генерирует ЭДС, зависящую от их состава. Эту зависимость иллюстрирует рис. 3 – она имеет «триггерный» нрав. По другому говоря, ЭДС зонда очень резко изменяется поблизости значения l=1,0 рабочей консистенции в цилиндре мотора, реагируя даже на очень слабенькие колебания состава в сторону обогащения либо обеднения. Фактически измерительный элемент – это трубочка с одним закрытым концом (пальчиковый тип – см. рис. 2) либо пластинка (планарный тип). Механизм работы один, разница исключительно в конструкции – в предстоящем, чтоб не путаться, будем иметь в виду пальчиковый тип.
Показанный на рис. 2 измерительный элемент (ИЭ) имеет напыление великодушного металла – платины с внутренней и наружной сторон. Снутри же – «твердый электролит» (керамика) из консистенции диоксида циркония ZrO2 и оксида иттрия Y2O3. Работает по принципу гальванического элемента с жестким электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. (Полезно держать в голове, что это мало вероятная температура функционирования ИЭ, тогда как при работе реального мотора температура датчика около 600°С. Ограничена и наибольшая рабочая температура – около 900–1000°С зависимо от типа датчика, перегрев угрожает его повреждением.)
Как работает датчик кислорода? Разумеется, что при работе мотора концентрация кислорода снутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совсем различная. Вот эта разница и принуждает ионы кислорода двигаться в жестком электролите, в итоге чего на электродах ИЭ возникает разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Рис. 4. Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые консистенции; 2 – реакция на бедные консистенции.
Зависимость сигнала ИЭ от температуры показана на рис. 4: видите ли, реакции на богатые и бедные консистенции различаются очень очень, но при падении температуры ниже 300°С разница равномерно миниатюризируется – эта зона уже нерабочая.
Чтоб датчик после запуска мотора быстрей прогревался, его располагают может быть поближе к мотору, но все таки с учетом ограничений по наибольшей температуре. В особенности «критична» долгая езда с полной мощностью мотора.
Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электрический блок управления движком, меняя ток нагревателя. (Соответственно, ЭБУ держит под контролем и исправность цепи нагревателя, что очень принципиально.)
Рис. 5. Черта титанового датчика кислорода. Тут тоже резкий скачок напряжения выходного сигнала при колебаниях состава консистенции около стехиометрического. Но в противовес циркониевому датчику маленький сигнал соответствует богатой консистенции, а высочайший – б
А сейчас – несколько слов о титановых зондах. В их работе употребляется свойство оксида титана изменять свое сопротивление зависимо от концентрации кислорода. Этому датчику связь с внешним воздухом не требуется. Рабочая температура существенно выше, чем у циркониевого, – начинается с 500°С. Выходная черта – на рис. 5. Завлекает то, что сигнал этого датчика можно сходу (обойдясь без усиления) привязать к применяемому в ЭБУ уровню +5 В.
Мы разглядели самые общие вопросы, касающиеся роли датчика кислорода. Как он делает свои функции в реальной жизни? Об этом – в последующей беседе.
СО – окись углерода, угарный газ; СН – несгоревшие углеводороды; NOх – окислы азота. Инженеры противопоставили этой небезопасной троице очень принципиальное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. По другому говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных преобразуются в сравнимо неопасные, нейтральные. Чтоб нейтрализатор мог отлично «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в их должно улечся в достаточно узенькие рамки, надлежащие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей консистенции горючего и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так именуемым коэффициентом излишка воздуха l (время от времени – в русской литературе, к примеру, – заместо l писали другую греческую буковку – a). Если l больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И напротив – смесь с l меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания горючего, смесь именуют стехиометрической – на рис. 1 это область значений l поблизости 1,0.
Рис. 1. Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей консистенции в цилиндрах мотора. Чтоб эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно рационального не должны превосходить 1%.
Но как обеспечить настолько высшую точность и сразу стабильность топливодозирования? Понятно, что карбюраторные моторы при всей их простоте по этому пт не проходят.Цель была достигнута с возникновением электрической системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важный элемент оборотной связи в системе топливодозирования на современных автомобилях, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы мотора с точностью до ±1%.
Рис. 2. Схема циркониевого датчика кислорода: 1 – труба выпускной системы;
2 – корпус датчика; 3 – контактные площадки;
4 – глиняний слой защиты; 5 – наружный и внутренний электроды; 6 – глиняная база (ZrO2 и Y2O3). US – выходное напряжен
Рис. 3. «Триггерный» нрав зависимости напряжения зонда от коэффициента излишка воздуха в рабочей консистенции. Поблизости значения коэффициента 1,0 напряжение зонда очень резко, практически скачком, изменяется в границах приблизительно 0,1–0,8 В.
На современных европейских автомобилях в большинстве случаев можно узреть датчики кислорода 2-ух типов. К первому отнесем датчики на базе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – датчики на базе оксида титана (титановые). Циркониевый зонд показан схематично на рис. 2. Измерительный элемент, помещенный в поток отработавших газов, генерирует ЭДС, зависящую от их состава. Эту зависимость иллюстрирует рис. 3 – она имеет «триггерный» нрав. По другому говоря, ЭДС зонда очень резко изменяется поблизости значения l=1,0 рабочей консистенции в цилиндре мотора, реагируя даже на очень слабенькие колебания состава в сторону обогащения либо обеднения. Фактически измерительный элемент – это трубочка с одним закрытым концом (пальчиковый тип – см. рис. 2) либо пластинка (планарный тип). Механизм работы один, разница исключительно в конструкции – в предстоящем, чтоб не путаться, будем иметь в виду пальчиковый тип.Показанный на рис. 2 измерительный элемент (ИЭ) имеет напыление великодушного металла – платины с внутренней и наружной сторон. Снутри же – «твердый электролит» (керамика) из консистенции диоксида циркония ZrO2 и оксида иттрия Y2O3. Работает по принципу гальванического элемента с жестким электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. (Полезно держать в голове, что это мало вероятная температура функционирования ИЭ, тогда как при работе реального мотора температура датчика около 600°С. Ограничена и наибольшая рабочая температура – около 900–1000°С зависимо от типа датчика, перегрев угрожает его повреждением.)
Как работает датчик кислорода? Разумеется, что при работе мотора концентрация кислорода снутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совсем различная. Вот эта разница и принуждает ионы кислорода двигаться в жестком электролите, в итоге чего на электродах ИЭ возникает разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Рис. 4. Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые консистенции; 2 – реакция на бедные консистенции.
Зависимость сигнала ИЭ от температуры показана на рис. 4: видите ли, реакции на богатые и бедные консистенции различаются очень очень, но при падении температуры ниже 300°С разница равномерно миниатюризируется – эта зона уже нерабочая.Чтоб датчик после запуска мотора быстрей прогревался, его располагают может быть поближе к мотору, но все таки с учетом ограничений по наибольшей температуре. В особенности «критична» долгая езда с полной мощностью мотора.
Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электрический блок управления движком, меняя ток нагревателя. (Соответственно, ЭБУ держит под контролем и исправность цепи нагревателя, что очень принципиально.)
Рис. 5. Черта титанового датчика кислорода. Тут тоже резкий скачок напряжения выходного сигнала при колебаниях состава консистенции около стехиометрического. Но в противовес циркониевому датчику маленький сигнал соответствует богатой консистенции, а высочайший – б
А сейчас – несколько слов о титановых зондах. В их работе употребляется свойство оксида титана изменять свое сопротивление зависимо от концентрации кислорода. Этому датчику связь с внешним воздухом не требуется. Рабочая температура существенно выше, чем у циркониевого, – начинается с 500°С. Выходная черта – на рис. 5. Завлекает то, что сигнал этого датчика можно сходу (обойдясь без усиления) привязать к применяемому в ЭБУ уровню +5 В.Мы разглядели самые общие вопросы, касающиеся роли датчика кислорода. Как он делает свои функции в реальной жизни? Об этом – в последующей беседе.