ДАТЧИКИ СОСТАВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Основные виды:

— Wideband sensors, – широкополосные датчики кислорода

— Air Fuel sensors – датчики составе смеси TOYOTA/SUBARU

— Lean Mixture (датчики обедненной смеси)

Как вы помните, обычный кислородный датчик характеризуется наличием двух устойчивых состояний. При обогащенной смеси он вырабатывает повышенное напряжение, а при избытке кислорода-пониженное. Это приводит к тому, что блок управления (БУ) не в состоянии определить точный состав смеси и необходимую в данный момент степень её изменения.

По мере повышения требований к содержанию вредных веществ в отработавших газах и дальнейшего развития конструкции двигателей внутреннего сгорания такие обычные кислородные датчики перестали удовлетворять требованиям к инжекторным системам, так как не позволяли определять точный состав смеси. Это потребовало начать разработки датчиков новой конструкции. Основной параметр (крутизна) выходной характеристики обычного кислородного датчика не позволяет оценивать (определять) состав отработавших газов при работе двигателя. С помощью этих датчиков БУ может определять только приблизительный состав смеси, то есть богатая она или бедная, но не может определить на сколько состав смеси отличается от стехиометрической величины (14.7:1).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Широкополосные датчики состоят из двух ячеек: измерительной ячейки и ячейки накачки. С помощью измерительной ячейки содержанию кислорода в выхлопных газах, попадающих в детекторную камеру, сопоставляется напряжение, которое сравнивается с заданной величиной 450 мВ (это значение для стехиометрической смеси).

Любое отличие от 450мВ приводит к тому, что с помощью тока накачки в измерительную камеру подается или отводится столько ионов кислорода, чтобы между электродом на стороне эталонного воздуха и электродом измерительной камеры установилась величина напряжения 450 мВ. Сам ток накачки является измеряемой величиной, которая почти линейно описывает состояние топливно-воздушной смеси и значение ее лямбда-показателя.

В стехиометрической смеси эта величина равна нулю, поскольку парциальное давление кислорода измерительной камеры соответствует указанной выше заданной величине 450 мВ.

Если смесь стехиометрическая (лямбда = 1), то никакой ток через ячейку накачки не идет.

Если смесь богатая, количество остаточного кислорода в выхлопных газах очень незначительно, в ячейке накачивания индуцируется негативный ток и кислород накачивается в детекторную камеру.

При обедненной смеси концентрация остаточного кислорода в отработанных газах высокая, в ячейке накачивания индуцируется положительный ток и кислород откачивается из детекторной камеры.

Главное отличие любого датчика состава топливно-воздушной смеси от скачкового датчика кислорода это в том, что выходных значением для измерения состава смеси является значение тока, а не напряжение. Напряжение является управляющими сигналами или выходными из контролера, без которого данный вид сенсоров не способен работать. И конечно он более чувствителен.

В чем разница между широкополосным датчиком кислорода wideband и A/F sensor? Wideband О2 сенсор обычно (не без исключения, к примеру Хонда) имеет 5 проводов, а A/F сенсор 4 провода.

Рассмотрим 5 проводные датчики:

Цвета соответствуют LSU BOSCH.

Широкополосные кислородные датчики имеют пять кабельных соединений. Нагревательный элемент снабжается током через серый и белый кабель. Сигнал тока накачки (Ip+) протекает через красный кабель, сигнал измерительной ячейки (Vs+) — через черный кабель. Желтый кабель создаёт измерительное соединение для ячейки накачки и измерительной ячейки (парное напряжение IP/ VS).

Для того что бы была одинаковая чувствительность сенсора (одинаковый выходной ток для одной и той же лямбды) устанавливается калибровочное сопротивление Rcal но это кабель идет не от датчика а от ЭБУ или контролера к разъему. Очевидно, что заводские датчики все откалиброваны, и калибровочное сопротивление Rcal обычно установлено в самом разъеме.

Если этой опции нет, как, к примеру, у контролеров, которые используют UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) датчик (AEM, Innovate …) в таком случае обязательна калибровка на воздухе.

Запомните, что все датчики такого типа имеют как минимум 5 проводов от сенсора к разъему и 6 или 7 от разъема.

Вообще, желательно, всегда знать, что у вас за датчик кислорода. Для этого есть специальный документ.

К примеру, на BOSCH LSU 4.2

Для сравнения, выходное (измеряемое, определяющее) значения тока для BOSCH LSU 4.2

Для Denso

Очень немаловажный фактор: cила тока на нагревательном элементе намного выше т.к. минимальная рабочая температура датчика состава топливно-воздушной смеси 750 градусов. Подробно об этом контуре в следующей части.

Место расположения, установки датчика

Для любителей ставить близко к турбине (или вообще перед ней) рекомендую взглянуть на следующий график.

На нем указан % ошибки показаний в зависимости от давления. Учтите 1 бар – это атмосферное давление.