Лямда-Зонд

Кисневий датчик (інші назви — лямбда-зонд, датчик концентрації кисню) служить визначення кількості кисню у відпрацьованих газах. Для забезпечення ефективної (економічної та екологічної) роботи двигуна внутрішнього згоряння співвідношення повітря та палива у паливно-повітряній суміші має бути постійним на всіх режимах роботи. Це досягається використанням кисневого датчика у випускній системі. Сам процес управління вмістом кисню у вихлопних газах називається лямбда-регулювання. Так, при нестачі повітря у паливно-повітряній суміші, вуглеводні та чадний газ повністю не окислюються. З іншого боку, при надлишку повітря оксиди азоту повністю не розкладаються на азот та кисень. Кисневий датчик Лямбда-зонд встановлюється у випускній системі. На окремих моделях автомобілів застосовується два кисневі датчики: один встановлюється до каталітичного нейтралізатора, інший після. Застосування двох кисневих датчиків посилює контроль за складом газів, що відпрацювали, і забезпечує ефективну роботу нейтралізатора. Залежно від конструкції розрізняють два види кисневих датчиків: двоточковий та широкосмуговий. Двоточковий датчик встановлюється як перед нейтралізатором, так і за ним. Датчик фіксує коефіцієнт надлишку повітря в паливно-повітряній суміші (λ) за величиною концентрації кисню у газах, що відпрацювали. Двоточковий датчик є керамічний елемент, що має двостороннє покриття з діоксиду цирконію. Вимірювання здійснюється електрохімічним способом. Електрод однією стороною контактує із вихлопними газами, інше – з атмосферою. Принцип дії двоточкового кисневого датчика заснований на вимірюванні вмісту кисню у відпрацьованих газах та атмосфері. При різної концентрації кисню у газах, що відпрацювали, і атмосфері на кінцях електрода створюється напруга. Чим вищий вміст кисню (збіднена паливно-повітряна суміш), тим нижча напруга, чим нижчий вміст кисню (збагачена паливно-повітряна суміш), тим вища напруга. Електричний сигнал від кисневого датчика надходить до електронного блоку управління системи управління двигуном. Залежно від величини сигналу блок управління впливають на виконавчі органи підконтрольних йому систем автомобіля. Широкосмуговий датчик є сучасною конструкцією лямбда-зонда. Він застосовується як вхідний датчик каталітичного нейтралізатора. У широкосмуговому датчику значення "лямбда" визначається використанням сили струму закачування. На відміну від двоточкового датчика широкосмуговий датчик складається з двох керамічних елементів - двоточкового та закачувального. Під закачуванням розуміється фізичний процес, при якому кисень з газів, що відпрацювали, проходить через закачуючий елемент під впливом певної сили струму. Принцип роботи широкосмугового датчика ґрунтується на підтримці постійної напруги (450 мВ) між електродами двоточкового елемента за рахунок зміни сили струму закачування. Зниження концентрації кисню у газах, що відпрацювали (збагачена паливно-повітряна суміш) супроводжується зростанням напруги між електродами двоточкового керамічного елемента. Сигнал від елемента подається в електронний блок управління, на підставі якого створюється струм, певної сили, на елементі, що закачує. Струм, у свою чергу, забезпечує закачування у вимірювальний зазор і напруга досягає нормативного значення. Величина сили струму при цьому є мірою концентрації кисню у газах, що відпрацювали. Вона аналізується електронним блоком управління і перетворюється на керуючі на виконавчі пристрої системи упорскування. При збіднінні паливно-повітряної суміші робота широкосмугового датчика здійснюється аналогічним чином. Відмінність у тому, що під впливом струму відбувається викачування кисню із вимірювального зазору назовні. Ефективна робота кисневого датчика здійснюється за температури 300°С. Для якнайшвидшого досягнення робочої температури лямбда-зонд обладнується нагрівачем. Широкосмуговий HO2S вимірює вміст залишкового кисню у відпрацьованих газах. Це дозволяє визначити співвідношення повітря/паливо (лямбда). За виміряними значеннями можна генерувати більш точний сигнал повітряної маси для ланцюгів управління викидом відпрацьованих газів. При цьому найбільший вплив має корекція рециркуляції газів, що відпрацювали. Реєстрація частки кисню у відпрацьованих газах дозволяє звузити діапазон допусків рециркуляції відпрацьованих газів. Це сприяє зменшенню токсичності газів, що відпрацювали. Сигнал HO2S залежить від концентрації кисню у відпрацьованих газах, а також від тиску відпрацьованих газів. По залишковому кисню у газах, що відпрацювали, можна порівняти задані характеристики EGR (визначені за сигналом повітряної маси) і фактично отримані дані. Різниця записується в адаптаційні характеристики у певних місцях вбудованої програми.Завдяки цьому забезпечується швидке коригування розрахунку повітряних мас без запізнення навіть за різких змін умов експлуатації.