Датчик кислорода

Датчик кислорода λ-зонд регистрирует наличие кислорода в отработавших газах, что является прямым показателем качества рабочей смеси. Присутствие кислорода в отработавших газах ха­рактеризует бедную смесь α > 1, отсутствие - богатую α < 1. При­менение датчика кислорода обусловлено необходимостью поддер­живать стехиометрический состав рабочей смеси (α = 1) для функ­ционирования трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Датчик кислорода устанавливается в выпускной системе двигателя перед нейтрализатором. Иногда применяется второй датчик после нейтрализатора. Наружная поверхность датчика омывается отра­ботавшими газами, а внутренняя сообщается с атмосферой. В на­стоящее время наибольшее распространение получили датчики на основе диоксида циркония ZrO₂ (рис. 6.42, где: 1 - корпус зонда; 2- керамическая опорная трубка; 3- подсоединительные провода; 4 - защитный колпачок с прорезями; 5- чувствительный элемент; 6- контакты; 7- защитная гильза; 8— нагревательный элемент; 9 - токоподводящая клемма нагревательного элемента).

Рис. 6.42.

Датчик этого типа работает как химический источник ЭДС. Осно­вание датчика - колпачок, спеченный из порошка диоксида цирко­ния и выполняющий функцию твердого электролита (рис. 6.43). С внутренней и внешней стороны на колпачок нанесены электроды из пористой платины, имеющие электрические выводы. С внешней стороны датчик покрыт оболочкой из пористого алюминия, через который могут проникать отработавшие газы. При различии в кон­центрации кислорода между внутренней и наружной поверхностями датчика на платиновых электродах возникает разность потенциа­лов. Содержание кислорода в воздухе практически постоянно и со­ставляет 21%. При работе двигателя на богатой рабочей смеси на­пряжение датчика около 900 мВ, на бедной - 50 мВ.

Сигнал датчика изменяется резко при незначительных измене­ниях концентрации кислорода (рис. 6.44). Однако проводимость керамического электролита при температуре ниже 150°С практиче­ски равна 0. Рабочая температура датчика, при которой обеспечи­вается необходимая скорость срабатывания, составляет 600°С. Предельно допустимая температура 850°С. Диапазон рабочих тем­ператур является определяющим при выборе места установки дат­чика в выпускной системе. Современные датчики оснащаются элек­троподогревом, включаемым по команде БУ.

Кабель, соединяющий БУ и датчик кислорода, выполняется экрани­рованным. Корпус датчика полностью герметичен. Атмосферный воз­дух поступает к чувствительному элементу через зазоры изоляции про­водов.

Датчик второго типа выполнен из титана и работает за счет измене­ния сопротивления чувствительного элемента датчика.

Датчик отличается быстродействием и устойчивостью к высокой температуре.