Описание датчика кислорода

           В современных автомобильных двигателях, снабженных системой впрыска топлива и каталитическим нейтрализатором, необходимо точно контролировать состав топливовоздушной смеси (ТВ-смеси) и поддерживать коэффициент избытка воздуха на постоянном уровне (а = 1), чем обеспечиваются экономия топлива и уменьшение содержания токсичных веществ в выхлопе, для этого применяются датчики концентрации кислорода (ДК), устанавливаемые в системе отвода выхлопных газов, вырабатывающие сигнал, зависящий от концентрации кислорода в выхлопе. При изменении концентрации кислорода в отработанных газах ДК формирует выходное напряжение, которое изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода — бедная смесь), до 0,9 В (при низком содержании кислорода — богатая смесь). Для нормальной работы датчик должен иметь температуру не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева датчика после пуска двигателя, в него встроен нагревательный элемент. Сигнал от КК используется в ЭБУ двигателя для коррекции длительности открытого состояния форсунок и поддержания тем самым стехиометрического состава топливовоздушной смеси. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то в ЭБУ-Д вырабатывается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) — дается команда на обеднение смеси.

 

Рис. 1. Внешний вид датчика кислорода

      В системах распределённого впрыска топлива с контроллером GM нагревательный элемент включен постоянно, а в системах распределённого впрыска топлива с контроллерами BOSCH и Январь 5 контроллер управляет нагревательным элементом в ключевом режиме.

      Контроллер выдает датчику стабильное напряжение 450 мВ. В холодном состоянии выходное напряжение в пределах 300…600 мВ. В этом случае контроллер управляет топливоподачей в режиме разомкнутой петли. Контроллер рассчитывает длительность впрыска без учёта показаний датчика кислорода. Расчеты ведутся только с учётом  показаний датчика положения коленвала и сигналов с датчика массового расхода воздуха, датчика ТОЖ и ДПДЗ.

 

Рис. 2. Внешний вид и расположение датчика кислорода:

а – внешний вид датчика кислорода (дет. 2112-3850010-11, 2112-3850010-20); б – внешний вид диагностического датчика кислорода (дет. 2112-3850010-30); в – расположение датчика кислорода; г – расположение управляющего датчика кислорода (УДК) и диагностического датчика кислорода (ДДК).

По мере прогрева датчика он начинает генерировать меняющееся напряжение, выходящее за пределы 300…600 мВ. По изменению напряжения контроллер определяет, что датчик прогрелся и переходит в режим замкнутой петли.

В этом режиме длительность импульса рассчитывается по тем же датчикам, что и при разомкнутой цепи и дополнительно использует сигнал с датчика кислорода.

В зависимости от типа системы автомобили могут оснащаться датчиком кислорода GM – дет.2112-3850010-11 рис.10 а,  (аналог BOSCHLZH 24 – дет. 2112-3850010-40) или BOSCHLZH 25, дет. 2112-3850010-20.

В системе распределенного впрыска топлива под нормы токсичности Евро-3 применяются два датчика кислорода:

  • Управляющий датчик кислорода (УДК) 2112-3850010-20, рис.2а;
  • Диагностический датчик кислорода (ДДК) 2112-3850010-30, рис. 2б;

УДК устанавливают перед нейтрализатором, рис. 2г, ДДК после нейтрализатора.

УДК предназначен для поддержания постоянного стехиометрического состава смеси.

ДДК  предназначен для контроля за окислительно-восстановительными свойствами нейтрализатора.

Выходное напряжение ДДК в режиме замкнутой петли  находится в пределах 590…750 мВ.

Имеется несколько разновидностей датчиков концентрации кислорода.

• Датчик одним потенциальным выводом и заземляемым корпусом. От потенциального вывода сигнал поступает в ЭБУ-Д. В качестве второго сигнального провода используется «масса» автомобиля;

• Датчик с двумя потенциальными выводами. Здесь измерительная цепь датчика не связана с «массой», а используется второй провод;

• Датчик с тремя выводами, на одном из которых — измерительный сигнал, два провода — для питания электронагревателя датчика. В качестве измерительной «земли» используется «масса» автомобиля;

• Датчик с четырьмя выводами. Здесь и нагреватель и датчик изолированы от «массы».

Применяемость датчиков в зависимости от типа системы приведена в приложении 1.