2.4 Датчик кислорода

Серьезный, но весьма надежный электрохимический прибор. Его задача - определение наличия остатков кислорода в отработавших газах. Есть кислород - бедная топливная смесь, нет кислорода - богатая. Показания датчика используются для корректировки подачи топлива. Категорически запрещается использование этилированного бензина. Выход из строя датчика приводит к увеличению расхода топлива и вредных выбросов.

Рисунок 4 - а) внешний вид датчика кислорода; б) расположение датчика кислорода на двигателе внутреннего сгорания

Датчик концентрации кислорода (2112-3850010-11 или 2112-3850010-20) используется только в паре с нейтрализатором и устанавливается в нижней части приемной трубы глушителя. Когда датчик кислорода находится в холодном состоянии (температура чувствительного элемента датчика меньше 360С для датчика GM и 150С - BOSCH) он не выдает никакого напряжения или генерирует медленно меняющееся напряжение, непригодное в качестве сигнала. Датчик кислорода имеет внутренний нагревательный элемент для быстрого подогрева датчика до 360°С (150°С) после пуска холодного двигателя. По мере прогрева, датчика, он начинает генерировать быстро меняющееся напряжение от 10 до 950 мВ. В зависимости от типа системы автомобили могут оснащаться датчиком кислорода ф. GM дет.2112-3850010-11 (аналог ф. BOSCH LZH 24, дет.2112-3850010-40) или ф. BOSCH LZH 25, дет.2112-3850010-20. В датчике кислорода ф. GM нагревательный элемент включен постоянно, а в датчике ф. BOSCH LZH 25 нагрев не постоянный (контроллер управляет нагревом в ключевом режиме).

Система с датчиком кислорода может работать в двух режимах:

1) в режиме "разомкнутой петли" контроллер рассчитывает длительность импульсов впрыска без учета сигнала с датчика концентрации кислорода. Расчеты производятся на базе опорного сигнала с датчика положения коленвала и сигналов с датчика массового расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки. 2) В режиме "разомкнутой петли" рассчитанная контроллером длительность импульса впрыска определяет соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14,7:1

Это характерно для непрогретого двигателя, в этом состоянии для хороших ездовых качеств требуется более богатая смесь.

Система остается в в режиме "разомкнутой петли" до выполнения следующих условий:

· датчик кислорода начинает выдавать сигнал с изменяющимся напряжением (выход за пределы диапазона среднего напряжения около 300-600 мВ);

· температура охлаждающей жидкости выше 32°С;

· двигатель проработал с момента запуска от 6 секунд до 5 минут (время может варьировать в зависимости от начальной температуры охлаждающей жидкости). Сигнал с датчика концентрации кислорода подается на контроллер, который в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах изменяет количество впрыскиваемого топлива для поддержания постоянного стехиометрического состава смеси. Этот режим является режимом "замкнутой петли". В режиме "замкнутой петли" контроллер рассчитывает длительность импульса впрыска по данным тех же датчиков, что и для режима "разомкнутой петли" и дополнительно использует сигнал с датчика концентрации кислорода. Сигнал с датчика концентрации кислорода позволяет контроллеру производить точный расчет длительности импульса впрыска для строгого поддержания соотношения воздух/топливо - 14,7:1, обеспечивающего максимальную эффективность работы каталитического нейтрализатора.

Датчик кислорода, применяемый в серийных системах впрыска, не способен регистрировать изменения состава смеси, заметно отличающиеся от 14,7: 1, в силу того, что линейный участок его характеристики очень "узкий" (см. рис. 8). За этими пределами лямбда - зонд почти не меняет напряжение, то есть не регистрирует изменения состава ОГ.

Рисунок 8- График выходного сигнала датчика кислорода

На автомобилях ВАЗ прежних модификаций (1,5 л) в системах Евро-2 применялся датчик BOSCH 0 258 005 133. В системах Евро-3 он применялся в качестве первого ДК, устанавливаемого до катализатора. Вторым ДК, для контроля содержания вредных выбросов после катализатора устанавливается датчик с "обратным" разъемом (хотя, в встречаются и авто с одинаковыми). В новых автомобилях 1,5/1,6 л., с системой впрыска Bosch M7.9.7 и Январь 7.2, выпускаемых с октября 2004 г. устанавливается датчик BOSCH 0 258 006 537. Внешние отличия смотрите на рисунках. Новый ДК имеет керамический нагреватель, что позволяет существенно снизить потребляемый им ток и уменьшить время прогрева.

Для замены вышедших из строя оригинальных лямбда-зондов фирма Bosch выпускает специальную серию из 7 универсальных датчиков, которые перекрывают практически весь диапазон применяемых штатно датчиков.