Блог

Nov 07, 2023

Датчики кислорода и эффективность катализатора

Неважно, традиционный ли это датчик кислорода или датчик соотношения воздух/топливо.

Независимо от того, традиционный ли это датчик кислорода или датчик соотношения воздух/топливо, он измеряет разницу в уровнях кислорода между наружным воздухом и выхлопными газами. Зная количество кислорода в выхлопных газах, система управления двигателем может контролировать количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, для достижения максимально возможной мощности, эффективности и выбросов.

Если в потоке выхлопных газов обнаружено слишком много кислорода, двигатель работает на обедненной смеси. Если в потоке выхлопных газов обнаруживается слишком мало кислорода, двигатель работает на слишком богатой смеси. Это очень простой обзор кислородных датчиков и топливных регулировок, но суть в том, что количество сожженного в цилиндре топлива будет определять количество кислорода в выхлопных газах.

Это не идеальный процесс. Модуль управления двигателем всегда ищет оптимальное время открытия форсунок. Концентрация кислорода всегда колеблется между богатой и бедной. Чем более чувствителен датчик кислорода и точные топливные форсунки, тем меньше перепады между богатой и бедной смесью. Новые датчики соотношения воздух/топливо или широкополосные датчики могут обнаруживать широкий диапазон состояний топлива. Также данные типы датчиков быстрее прогреваются до рабочих температур.

Информация от датчика кислорода или датчика соотношения воздух/топливо позволяет системе управления двигателем корректировать время открытия топливных форсунок. Несмотря на то, что для наилучшего сгорания существует идеальное лямбда-число, составляющее 14,7 частей воздуха на одну часть топлива, многие двигатели будут работать за пределами этих диапазонов. Но в пределах лямбда кислород и топливо могут соединяться с азотом, водородом и углеродом, образуя соединения, вредные для окружающей среды.

Датчики кислорода также контролируют работу каталитических нейтрализаторов. Управляя регулировкой подачи топлива, он может контролировать температуру слоев катализатора. Каталитический нейтрализатор начинает работать при температуре от 400 до 600 градусов по Фаренгейту. Нормальная рабочая температура может составлять от 1200 до 1600 градусов. Контролируя температуру, можно контролировать реакции внутри конвертера.

Реакции внутри каталитического нейтрализатора контролируются датчиком кислорода на выходе, который называется выходным датчиком. Модуль управления двигателем сравнивает показания двух датчиков, чтобы определить, снижается ли уровень кислорода каталитическим нейтрализатором.

Устройство контроля эффективности катализатора проверяет, что каталитический нейтрализатор работает с достаточно высоким КПД, чтобы поддерживать выбросы выхлопных газов в пределах заданных значений. PCM сравнивает сигналы от верхних и нижних датчиков кислорода, чтобы определить состояние преобразователя. Эти «тесты» называются мониторами готовности.

Преобразователь имеет рейтинг эффективности, рассчитываемый производителем автомобиля. КПД преобразователя привязан к топливной корректировке двигателя. Корректировка топлива контролируется кислородными датчиками и постоянно регулируется PCM. Это помогает поддерживать нужную температуру преобразователя для наиболее эффективной работы. Одна из задач конвертера — хранить в нем определенное количество кислорода. Если двигатель работает на слишком богатой смеси, он не может накапливать кислород. Если он работает слишком бедно, уровень кислорода может помешать преобразователю достичь оптимального диапазона нагрева.

Эффективность преобразователя можно проверить с помощью диагностического прибора, а также наблюдать за переключением O2 между обогащенным и обедненным режимами. Лабораторные прицелы также можно использовать для мониторинга переключения. Как только эффективность упадет ниже заданного уровня и будут выполнены другие критерии, будет установлен код эффективности.

Большинство преобразователей в новом состоянии имеют КПД около 99 процентов, а затем быстро снижаются до 95 процентов. Пока эффективность не упадет более чем на несколько процентных пунктов, преобразователь отлично справится с очисткой выхлопных газов. Но если эффективность падает ниже 92 процентов, обычно включается лампа MIL.

Новые автомобили должны соответствовать еще более жестким требованиям к автомобилям с низким уровнем выбросов (LEV). Теперь места для свободы действий стало еще меньше. Падение эффективности преобразователя всего на 3 процента может привести к тому, что выбросы превысят федеральные пределы. Стандарт LEV допускает содержание углеводородов только 0,225 грамма на милю.