- Кислородный датчик
-
Лямбда-зонд (λ-зонд) — датчик кислорода в выпускном коллекторе двигателя. Позволяет оценивать количество оставшегося свободного кислорода в выхлопных газах.
Датчик основан на свойствах оксида циркония — ZrO2 и начинает работать только при температурах более 300 °C. Для ускорения прогрева датчика в него монтируют электро-подогреватель, потому обыкновенно датчик имеет пару сигнальных проводов и пару от подогревателя.
Рабочий элемент датчика — пористый керамический материал на основе двуокиси циркония, покрытый методом напыления платиной. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность. Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов. Первые "лямбда-зонды" были резистивными, т.е. изменяли свое сопротивление. Современные датчики работают как пороговые элементы.
Сигнал используется системой управления для поддержания оптимального (стехиометрического, около 14:1) соотношения воздух:бензин в камерах сгорания. В стехиометрии — λ = (реальное к-во воздуха) / (необходимое к-во воздуха)
- λ=1 — стехиометрическая (теоретически идеальная) смесь
- λ>1 — бедная смесь
- λ<1 — богатая смесь (избыток бензина, воздуха не хватает для полного сгорания)
Поскольку некоторое количество кислорода ДОЛЖНО присутствовать в выхлопе для нормального дожигания СО и СН на катализаторе, для более точного регулирования используют второй датчик, расположенный за катализатором.
ДАТЧИК НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ. В датчике на основе оксида циркония происходят реакции восстановления двуокиси циркония ZrO2 до окиси циркония ZrO, инициируемая платиновым катализатором, покрывающем чувствительный элемент датчика и являющаяся причиной возникновения ЭДС. На поверхности датчика окислительные процессы чередуются с восстановительными, что обеспечивает автоматическое поддержание работоспособности λ-зонда и его высокую чувствительность к изменению концентрации окисляемых компонентов.
Для того, что бы подавить реакцию окисления недоокисленных компонентов отработавших газов кислородом чувствительного элемента датчика, то есть прекратить генерацию ЭДС датчиком, необходимо присутствие в отработавших газах избыточного, по отношению к стехиометрическому, количества кислорода. Причем, количество избыточного кислорода растет пропорционально концентрации недоокисленных компонентов отработавших газов. Используя это свойство λ-зонда представляется возможным оценить концентрацию в отработавших газах продуктов неполного сгорания топлива и использовать эту информацию для оценки эффективности работы каталитического нейтрализатора
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДАТЧИК НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ. Разновидность датчика на основе оксида циркония.
Основная разница зонда с широкой панелью LSU 4 по отношению к обычным лямбда зондам это комбинация сенсорных ячеек и так называемых накачиваемых кислородом ячеек. Обе ячейки разделены диффузионным зазором шириной от 0,01 до 0,05 мм. Состав его газового содержимого постоянно соответствует λ=1 , что для сенсорной ячейки значит напряжение в 450 милливольт. Поддерживается содержание газа и вместе с ним напряжение сенсора посредством различных напряжений сенсора накачиваемых элементов. При бедной смеси и напряжении сенсора ниже 450 милливольт ячейка выкачивает кислород из диффузионного отверстия. Если смесь влажная и напряжение лежит выше 450 милливольт, ток меняет свое направление, и накачивающие ячейки транспортируют кислород в диффузионные расщелины. При этом интегрированный нагревающий элемент устанавливает температуру области от 700 до 800 град.
При отказе датчика система переходит в аварийный режим без коррекции содержания воздуха в смеси.
Одной из основных причин отказа датчика в России являлось отравление тетраэтилсвинцом. По мере перехода на качественный неэтилированный бензин эта проблема уходит в прошлое тысячелетие.
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.
