За 40 лет своего существования датчики кислорода стали важнейшим компонентом системы управления двигателем.
Сегодня все больше внимания уделяется сокращению выбросов вредных веществ, поэтому датчики кислорода находятся «на передовой» в сражении за снижение негативного воздействия современных автомобилей на окружающую среду. Это первая из двух статей, посвященных принципу работы этих датчиков и их вкладу в увеличение эффективности современных двигателей внутреннего сгорания.
Автопроизводители сталкиваются с постоянным ужесточением экологических стандартов, что обуславливает значительное расширение сферы применения кислородных датчиков. В этой статье мы раскроем две стандартные функции датчика, а в нашем следующем бюллетене расскажем о более продвинутых функциях.
Классическая функция — регулирующий датчик
Чтобы двигатель внутреннего сгорания эффективно работал, требуется точное управление составом топливовоздушной смеси. На этот состав влияет множество факторов, в том числе температура, высота над уровнем моря и нагрузка на двигатель. Точное измерение и регулирование состава смеси является обязательным требованием.
Кислородные датчики необходимы для измерения концентрации кислорода в отработавших газах.
Они преобразуют результаты измерений в сигнал, поступающий на электронный блок управления двигателем (ЭБУ). ЭБУ использует эту информацию для управления параметрами впрыска топлива, контролируя и корректируя их соответствующим образом.
Наибольшая эффективность двигателя достигается при соотношении воздуха и топлива 14,7 к 1. Такая топливовоздушная смесь называется стехиометрической, и коэффициент лямбда при этом равен 1 (λ = 1). Поэтому работу кислородных датчиков часто называют лямбда-регулированием.
Кислородные датчики — важнейшие датчики в системе управления двигателем, так как они позволяют ЭБУ управлять составом топливовоздушной смеси. Отказ датчика означает, что система управления двигателем не получает обратную связь в виде информации о концентрации кислорода в отработавших газах. Это вынуждает систему управлять двигателем по разомкнутому контуру, основываясь на предполагаемых значениях параметров, что приводит к снижению эффективности и увеличению уровня выбросов вредных веществ.
Вторая функция — диагностический датчик
Надежность каталитических нейтрализаторов — ключевой фактор для контроля выбросов вредных веществ в современных бензиновых двигателях. В ходе эксплуатации трехкомпонентных нейтрализаторов их эффективность со временем может снизиться. Они также могут просто выйти из строя, что существенно повлияет на состав отработавших газов, выпускаемых в атмосферу.
Для того чтобы гарантировать соответствие автомобиля ужесточающимся экологическим стандартам, после каталитического нейтрализатора устанавливается дополнительный кислородный датчик, который постоянно отслеживает правильность функционирования нейтрализатора, выполняя диагностическую функцию. Химические реакции, должным образом протекающие в каталитическом нейтрализаторе, снижают концентрацию кислорода практически до нуля.
Таким образом, ЭБУ использует сигналы, поступающие как от регулирующего, так и от диагностического датчика, и с их помощью обеспечивает оптимальный режим работы двигателя.
Важная роль
Современные системы управления двигателем используют входные сигналы от множества различных датчиков, однако, роль кислородного датчика, пожалуй, одна из важнейших, ведь он оценивает состав топливовоздушной смеси. По мере ужесточения законодательных требований к уровню выбросов вредных веществ в атмосферу важность работы кислородных датчиков для обеспечения снижения загрязнений и расхода топлива будет только возрастать.
Мы не можем предугадать, какие задачи станут приоритетными для сегмента автомобильных компонентов. Однако мы уверены в том, что в процессе развития технологий и изменений законодательства кислородные датчики будут по-прежнему играть важнейшую роль в конструкции двигателя.
