Датчик кислорода (Oxigen Sensor)
Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Его количество зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Датчик выдаёт информацию на блок EFI в виде напряжения или изменения сопротивления. По этим данным блок EFI регулирует количество впрыскиваемого бензина в цилиндры.
Существует такой параметр топливо-воздушной смеси, как l (лямбда) - коэффициент избытка воздуха. Он показывает во сколько раз количество воздуха в смеси превышает стехиометрическое значение (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива).
Двигатель может работать при значениях l = 0,85-1,3 . Значения меньше 1 соответствуют богатой смеси, больше 1 - бедной.
Принцип действия
Существуют два типа датчиков определения концентрации кислорода в выхлопных газах, это датчики на основе двуокиси циркония или циркониевые и на основе двуокиси титана. Первые работают по принципу выработки напряжения, вторые - изменения сопротивления.
Датчики на основе двуокиси титана широкого распространения не получили, поэтому их рассматривать не будем, а рассмотрим циркониевые.
Датчик концентрации кислорода в выхлопных газах расположен на выпускном коллекторе. По сути своей датчик является гальванической батареей, содержащей цилиндрический электрод из двуокиси циркония, который изнутри и снаружи покрыт платиной. Наружная сторона электрода находится в атмосфере, а внутренняя - в выхлопных газах. Пористое керамическое покрытие предохраняет электрод от разрушения выхлопными газами.
Воздух из атмосферы действует как один полюс батареи, а выхлопные газы, как другой, а двуокись циркония - как электролит. Чем выше содержание кислорода, тем ниже разность потенциалов, тем ниже напряжение на выводах датчика (0,45 Вольт или меньше). При низком содержании кислорода (богатая смесь), разность потенциалов высока и выходное напряжение выше (от 0,45 до 1 Вольта).
Особенность циркониевых датчиков в том, что они имеют "релейную" характеристику, т.е. скачкообразное изменение напряжения при малых изменениях l. Так при l = 1,02 напряжение около нескольких милливольт, а при = 0,98 - около вольта (см. график на рис.1).
Рис.1
Принцип работы следующий: на установившемся режиме сигнал с датчика кислорода имеет вид - рис.2. Это происходит, потому что во время работы постоянно меняется состав топливо-воздушной смеси в пределах l от 0,97 (0,98) до 1,02 (1,03). При значении l = 0,97 с датчика поступает сигнал большого напряжения, "говорящий" блоку EFI, что смесь богатая. Блок EFI корректирует подачу топлива в сторону уменьшения и содержание кислорода в выхлопных газах возрастает, что и фиксирует датчик кислорода резким уменьшением напряжения. В свою очередь блок EFI увеличивает подачу топлива. Таким образом получается замкнутый цикл, см. рис.3.
Рис.2
Рис.3
Следует отметить, что циркониевый датчик начинает работать после прогрева до температуры 300 - 400 0С. До прогрева датчика компьютер осуществляет работу двигателя без учёта сигнала этого датчика. После прогрева датчика компьютер осуществляет регулировку работы двигателя с учётом сигнала с данного датчика и обеспечивает стехиометрическое соотношение топлива и воздуха в смеси во всём диапазоне частот вращения и нагрузок. Исключение - режим максимальной мощности (богатая смесь l = 0,86 -0,88), режим ускорения (обогащённая смесь) и торможения двигателем (сильно бедная смесь).
Важным параметром для датчика кислорода является время срабатывания - это время, за которое напряжение на выходе с датчика изменяется от одного значения до другого. Как правило неисправность датчиков заключается именно в большом времени срабатывания, а так как при этом выдаваемое напряжение лежит в рабочем диапазоне, то блок EFI эту неисправность сам определить не может.
Ресурс и периодичность контроля работоспособности
Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс циркониевых датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.
Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода
1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.
3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.
8. Негерметичность в выпускной системе.
Возможные признаки неисправности датчика кислорода
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.
Контролируемые параметры при проверке датчика кислорода
1. при значении l = 0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на выходе с датчика должно
быть не менее 0,65 В;
2. при значении l = 1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на выходе
с датчика должно быть не более 0,25 В;
3. время срабатывания при обедненной горючей смеси - не более 250 мс;
4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси - не более 450 мс;
5. сопротивление при температуре 350 ± 50 0С не более 10 кОм.
japcar.ru
27.06.2003