Содержание
Как работают датчики: датчик кислорода
Датчик кислорода, также называемый датчиком O2, выполняет функцию, указанную в его названии, а именно измеряет количество кислорода в отработавших газах. И хотя это может показаться несложной задачей, датчик O2 является одним из наиболее важных датчиков транспортного средства, который отвечает за соблюдение баланса между топливом и воздухом и сведение к минимуму объема вредных выбросов. Поэтому вам полезно будет узнать, для чего он предназначен, почему он выходит из строя, и, что важно, как его заменить в случае поломки.
Как работает датчик O2?
В большинстве автомобилей установлено по крайней мере два кислородных датчика, расположенных в выхлопной системе. Один из них обязательно устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, а один или несколько — после каталитического нейтрализатора. Кислородный датчик, установленный перед каталитическим нейтрализатором, регулирует подачу топлива, а датчик, расположенный после него, измеряет эффективность работы каталитического нейтрализатора.
Датчики O2 обычно можно отнести к категории узкодиапазонных или широкодиапазонных. Чувствительный элемент находится внутри датчика, заключенного в стальной корпус. Молекулы кислорода из выхлопных газов проходят через крошечные прорези или отверстия в стальной оболочке датчика, чтобы достичь чувствительного элемента, или ячейки Нернста. С другой стороны ячейки Нернста кислород из воздуха вне выхлопной системы перемещается вниз по датчику O2 и контактирует с ним. Разница в количестве кислорода между наружным воздухом выхлопными газми вызывает поток ионов кислорода и создает напряжение.
Если смесь выхлопных газов слишком богата и в выхлопе слишком мало кислорода, в электронный блок управления (ЭБУ) двигателя подается сигнал на уменьшение количества топлива, поступающего в цилиндр. Если смесь выхлопных газов слишком бедна, то посылается сигнал на увеличение количества топлива, подающегося в двигатель. Если топлива слишком много, в выхлопных газах присутствуют углеводороды и угарный газ. Если топлива слишком мало — загрязняющие атмосферу оксиды азота. Сигнал датчика помогает поддерживать оптимальный состав смеси. Широкодиапазонные датчики O2 имеют дополнительную насосную ячейку O2 для регулирования количества кислорода, подающегося к чувствительному элементу. Это позволяет производить измерения в гораздо более широком диапазоне соотношения компонентов топливной смеси.
Почему возникают неисправности датчиков кислорода?
Поскольку датчик кислорода находится в потоке выхлопных газов, он может загрязниться. Обычно причиной загрязнения является чрезмерно богатая топливная смесь или выброс масла в более старых двигателях, а также просачивание в камеру сгорания охлаждающей жидкости через прокладки. Он также подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур и, как и любой другой компонент, может со временем изнашиваться. Все это может повлиять на характеристики отклика кислородного датчика, что способно привести к увеличению времени отклика или изменению кривой напряжения датчика, а в долгосрочной перспективе — к снижению эффективности датчика.
Каковы признаки неисправности датчика кислорода?
При поломке датчика кислорода компьютер больше не может определять соотношение топливно-воздушной смеси, поэтому он вынужден «гадать». В связи с этим существует несколько контрольных признаков, на которые стоит обратить внимание:
- Индикатор проверки двигателя: хотя он может загореться по многим причинам, обычно это связано с выхлопными газами.
- Большой расход топлива: неисправный кислородный датчик нарушит правильное смешивание воздуха и топлива, что приведет к увеличению расхода топлива.
- Неровная работа двигателя на холостом ходу или пропуски зажигания: поскольку выходной сигнал датчика кислорода помогает контролировать синхронизацию двигателя, интервалы сгорания и топливно-воздушную смесь, неисправность датчика может стать причиной неровной работы двигателя.
- Вялый разгон.
Устранение неисправностей датчика O2
Чтобы определить причину неправильной работы датчика O2, выполните следующие действия:
- Считайте коды неисправностей с помощью диагностического прибора. Обратите внимание, что при обнаружении проблем с датчиками O2 прибор часто выдает несколько кодов неисправностей.
- Лямбда-зонды имеют внутренний нагреватель, поэтому следует проверить сопротивление нагревателя — оно обычно бывает довольно низким.
- Проверьте подачу питания на нагреватель — зачастую это провода одного цвета.
- Проверьте электрический разъем на наличие повреждений или грязи.
- Проверьте выпускной коллектор и топливные форсунки на наличие утечек, а также состояние элементов системы — это может повлиять на правильность работы датчика.
- Проверьте правильность показаний датчика O2, выполнив замер концентрации кислорода с помощью четырех- или пятикомпонентного газоанализатора.
- Используйте осциллограф для проверки сигнала на холостом ходу и при 2500 об/мин.
- Если доступ к проводке датчика затруднен, используйте данные в реальном времени, чтобы проверить наличие сигнала.
- Проверьте состояние защитной трубки чувствительного элемента датчика на наличие признаков повреждения и загрязнения.
Коды распространенных неисправностей
Ниже приведены коды самых распространенных неисправностей и причины их возникновения:
- P0135: датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором 1, отопительный контур / разомкнут
- P0175: богатая топливная смесь (ряд 2)
- P0713: неправильно сбалансирован состав смеси (ряд 2)
- P0171: бедная топливная смесь (ряд 1)
- P0162: неисправность цепи датчика O2 (ряд 2, датчик 3)
Как произвести замену датчика кислорода
Советы по замене кислородных датчиков
- Прежде чем заменить датчик, вам необходимо выявить причину неисправности. Подключите диагностический прибор, например Delphi DS, выберите нужный автомобиль и считайте код(-ы) неисправности(-ей). Подтвердите код неисправности, выбрав действительные данные и сравнив значение с датчика, в котором вы предполагаете неисправность, со значением заведомо рабочего датчика. При необходимости обратитесь к данным производителя автомобиля, чтобы найти правильное значение для сравнения.Чтобы убедиться в том, что проблема обусловлена неисправным датчиком, а не проводкой, могут потребоваться другие инструменты или оборудование.
- Поскольку во многих автомобилях новых моделей имеется несколько датчиков кислорода, убедитесь, что вы правильно определили неисправный датчик, чтобы по ошибке не заменить исправный. Производители транспортных средств несколько по-разному обозначают положение датчиков «ряд 1» и «ряд 2», «перед/зад» и «до/после», поэтому следует убедиться в том, что вы нашли нужный (неисправный) датчик. Лучший способ сделать это — с помощью диагностического инструмента посмотреть данные в реальном времени.
- После этого отсоедините провод от датчика.
- С помощью гаечного ключа или специального торцевого ключа для датчиков кислорода выкрутите датчик из его посадочного места. Затем утилизируйте старый датчик и замените его новым.
- В большинстве случаев резьбовое соединение датчика имеет специальное токопроводящее покрытие от прикипания, поэтому достаточно просто установить новый датчик на место старого.
- Чтобы предотвратить схватывание датчика в резьбе, все датчики Delphi поставляются с высокотемпературным противозадирным составом, который либо наносится на заводе-изготовителе, либо прилагается в комплекте. При необходимости нанесите состав на новый датчик перед установкой. Не наносите чрезмерное количество противозадирного средства на резьбу, так как это может привести к загрязнению чувствительного элемента.
- Затяните датчик рекомендованным моментом.
- После установки датчика подключите электронный разъем.
- Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все сопутствующие коды неисправностей.
- Наконец, включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя погас, а затем проведите ходовые испытания.
Датчик кислорода для автомобиля (что это такое)
Датчик кислорода нужен, чтобы регулировать смесь топлива и воздуха, поступающую в двигатель. Он обеспечивает максимальную мощность и меньший расход топлива. Поговорим для чего нужен датчика кислорода в машине и принцип его работы.
Для чего нужен
В отработавших газах бензинового двигателя автомобиля можно найти немало разных токсичных компонентов, но чаще встречаются эти:
- СО – окись углерода, угарный газ;
- СН – несгоревшие углеводороды;
- NOх – окислы азота.
Инженеры противопоставили этой опасной троице очень важное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. Иначе говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных превращаются в сравнительно безопасные, нейтральные.
Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха a.
Если a больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т. д. И наоборот – смесь с a меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – это область значений a вблизи 1,0.
Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.
Как обеспечить высокую точность и одновременно стабильность? Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе впрыска, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%.
На современных авто можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – на основе оксида титана (титановые). Принцип работы один, разница только в конструкции.
Измерительный элемент датчика кислорода имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри – «твердый электролит» (керамика). Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода.
Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования измерительного элемента, тогда как при работе двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.
Принцип работы
При работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах измерительного элемента появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.
Как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая. Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.
Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. Соответственно, он контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.
Как работает датчик кислорода?
Что такое датчик кислорода? Как они работают? Хотя существует множество типов кислородных датчиков, принцип их работы можно разделить на 3 категории:
- Химическая реакция , которая испускает электроны в присутствии кислорода.
- изменение интенсивности света , испускаемого флуоресцирующим материалом при воздействии кислорода.
- A изменение длины волны звука, света или магнитного поля при прохождении через него кислорода.
Каждый из этих способов измерения содержания кислорода имеет свои сильные и слабые стороны. Хотя датчики кислорода используются во многих приложениях и отраслях, включая автомобилестроение, здравоохранение и медицину, промышленность, упаковку продуктов питания и напитков, фармацевтику и многое другое, в каждом из них используется датчик кислорода другого типа, который лучше всего подходит для применения.
Обратите внимание, что большинство датчиков кислорода предназначены для измерения содержания кислорода в диапазоне от 0 до 25% по объему или в воздухе для дыхания. Однако также доступны специализированные датчики кислорода, которые могут измерять до 100% кислорода.
Какие бывают датчики кислорода?
- Датчик кислорода электрохимический
- Циркониевый кислородный датчик
- Датчик кислорода оптический
- Кислородный датчик Кларка
- Инфракрасный кислородный датчик
- Электрогальванический датчик
- Ультразвуковой датчик кислорода
- Лазерный кислородный датчик
- Парамагнитный кислородный датчик
Ниже приведены конкретные типы датчиков кислорода, используемые сегодня. Обратите внимание, что каждый из них лучше всего подходит для одного или нескольких конкретных приложений.
1. Электрохимический датчик кислорода
Электрохимические датчики кислорода в основном используются для измерения уровня кислорода в окружающем воздухе. Они измеряют химическую реакцию внутри датчика, которая создает электрический выход, пропорциональный уровню кислорода. Поскольку электрохимические датчики производят ток, они могут иметь автономное питание, что делает их полезными для измерения содержания кислорода в подводных погружениях с батарейным питанием и ручных средств индивидуальной безопасности. Примеры включают алкотестеры, датчики дыхания и датчики уровня глюкозы в крови.
С точки зрения преимуществ датчиков, электрохимические датчики пользуются спросом из-за их низкого энергопотребления, более низких пределов обнаружения и часто менее непосредственного воздействия мешающих газов. Они также, как правило, являются наименее дорогим типом датчика.
Проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что они зависят от химических процессов, зависящих от температуры. Выходной сигнал большинства электрохимических датчиков в значительной степени зависит от температурной компенсации для обеспечения надежных показаний в широком диапазоне условий окружающей среды.
Еще одна проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что со временем химическая реакция замедляется и прекращается, обычно от 1 до 3 лет в зависимости от конструкции датчика. Хранение их в бескислородной среде не увеличивает срок службы датчика. Поскольку датчик стареет, он требует частой повторной калибровки и не так точен, как другие датчики.
Однако из-за прочной конструкции, низкой стоимости и автономного питания электрохимические датчики кислорода используются во многих устройствах, особенно в газоанализаторы ручные .
AlphaSense — один из самых популярных производителей электрохимических датчиков кислорода. Их датчики используются в десятках 4-газовых детекторов и портативных измерителях безопасности , используемых во всем мире.
2. Циркониевый кислородный датчик
Циркониевые датчики кислорода используют тепло и химию для обнаружения кислорода. Диоксид циркония покрывают тонким слоем пористой платины, образуя твердотельный электрохимический топливный элемент. Монооксид углерода, если он присутствует в тестовом газе, окисляется кислородом с образованием CO2, который запускает пропорциональный поток тока. Датчик из диоксида циркония измеряет не O2 напрямую, а скорее разницу между концентрацией кислорода в измеряемом газе и в свежем воздухе.
Хотя датчики кислорода из циркония чаще всего используются для контроля соотношения воздух-топливо в легковых и грузовых автомобилях, они также важны в промышленных приложениях. Например, система датчика измерения кислорода из диоксида циркония SST использует эту технологию для измерения содержания кислорода в дымовых газах , системах управления горением, угле, нефти, газе, биомассе и системах производства кислорода .
Еще одна особенность датчика кислорода этого типа заключается в том, что небольшой элемент на основе циркония не требует калибровки. Они также сохраняют свою точность даже при воздействии влаги или других газов.
Из-за способности кислородного датчика из циркония работать при высоких температурах и давлениях возможное применение делает его полезным в автомобильной промышленности. Практически в каждом произведенном легковом или грузовом автомобиле используются два циркониевых кислородных датчика, также известных как лямбда-зонды , для регулировки соотношения топлива и воздуха для достижения максимальной эффективности сгорания.
Недостатком циркониевых датчиков является то, что для измерения кислорода требуются высокие температуры. Во время использования нагреватель в сенсоре поднимает пробу газа до температуры выше 300°F. Нагревателю требуется много энергии, поэтому циркониевые кислородные датчики не используются в устройствах с батарейным питанием или портативных устройствах. Кроме того, циркониевые датчики бесполезны там, где требуется очень высокая точность.
Разновидностью циркониевого кислородного датчика является планарный кислородный датчик . Как и традиционный циркониевый кислородный датчик, он влагостойкий, прочный и требует для работы встроенный нагреватель. Однако вместо диоксида циркония используется оксид алюминия, способный быстрее достичь необходимой температуры. В результате планарный кислородный датчик может начать считывать уровень кислорода менее чем за 10 секунд вместо обычных 30-секундного времени прогрева традиционного циркониевого датчика. Это усовершенствование делает его лучшей альтернативой автомобильным лямбда-зондам для снижения выбросов NOX при холодном пуске.
3. Оптический датчик кислорода
Оптические датчики кислорода основаны на принципе тушения флуоресценции кислородом. Они основаны на использовании источника света, детектора света и люминесцентного материала, реагирующего на свет. Во многих областях датчики кислорода на основе люминесценции заменяют электрод Кларка.
Принцип тушения флуоресценции молекулярным кислородом давно известен. Некоторые молекулы или соединения при воздействии света будут флуоресцировать (т. е. излучать световую энергию). Однако, если присутствуют молекулы кислорода, световая энергия передается молекуле кислорода, что приводит к меньшей флуоресценции. При использовании известного источника света количество обнаруженной световой энергии обратно пропорционально количеству молекул кислорода в образце. Следовательно, чем меньше обнаружено флуоресценции, тем больше молекул кислорода должно присутствовать в анализируемом газе.
В некоторых датчиках флуоресценция регистрируется дважды с известным временным интервалом. Вместо измерения общей флуоресценции измеряется падение люминесценции (т. е. тушение флуоресценции) с течением времени. Этот метод времени на основе затухания позволяет упростить конструкцию датчика.
Примером датчика, который измеряет уровень кислорода в окружающей среде с помощью тушения флуоресценции кислородом, является LuninOX LOX-02. Хотя он занимает такое же место, как и традиционные электрохимические датчики, он не поглощает кислород и имеет гораздо более длительный срок службы. Это делает его полезным для таких устройств, как сигнализаторы безопасности по истощению кислорода в помещении , которые контролируют воздух в помещении на предмет внезапного падения уровня кислорода из-за хранения сжатых газов.
Общие области применения, в которых используются оптические датчики, включают медицинские учреждения, лазеры, системы визуализации и оптоволокно. Что касается преимуществ датчиков, многие считают, что оптические датчики обладают большей чувствительностью, более широким динамическим диапазоном, распределенной конфигурацией и возможностями мультиплексирования.
Другим примером является переносной анализатор кислорода TecPen в модифицированной газовой среде. TecPen использует тонкое покрытие люминесцентного красителя на датчике и микронасос для протягивания пробы воздуха мимо флуоресцентного красителя. Краситель возбуждается при 507 мкм, а результирующее событие флуоресценции регистрируется при 650 мкм. Продолжительность этого события флуоресценции, известная как время жизни, зависит от количества адсорбированного кислорода в сенсорном слое и, таким образом, может использоваться для определения концентрации кислорода.
Поскольку он использует более быструю технологию оптохимического обнаружения, он может проводить измерения за считанные секунды. Кроме того, оптические датчики кислорода могут быть очень точными благодаря способности измерять содержание кислорода на уровне частей на миллиард. Это делает оптические датчики кислорода полезными в таких процессах, как упаковка в модифицированной атмосфере или мониторинг продувки сварных швов , в которых необходимо измерять отсутствие кислорода до 3-4 частей на миллиард молекул кислорода.
4. Датчик кислорода электрода Кларка
Электрод Кларка представляет собой тип электрохимического датчика кислорода. Он измеряет уровень кислорода в жидкости с помощью катода и анода, погруженных в электролит.
Электрод Кларка был изобретен для измерения уровня кислорода в крови во время кардиохирургических операций. Сегодня он обычно используется в портативных устройствах для измерения уровня глюкозы в крови , для которых требуется капля крови.
Датчик использует тонкий слой глюкозооксидазы (GOx) на кислородном электроде. Измеряя количество кислорода, потребляемого GOx во время ферментативной реакции с глюкозой, можно рассчитать и отобразить уровень глюкозы в крови.
Доступны дополнительные датчики типа Clarke, которые позволяют измерять содержание озона (O3), перекиси водорода (h302), водорода (H) и сероводорода (h3S).
Несмотря на то, что датчики кислорода с точностью до десятых долей процента, их низкая стоимость сделала датчики кислорода с электродами Clarke доступными в качестве потребительских товаров.
5. Инфракрасный кислородный датчик
Инфракрасные пульсоксиметры, обычно называемые напальчниковыми оксиметрами или пальцевыми пульсоксиметрами , представляют собой датчики кислорода, которые измеряют количество кислорода в крови с помощью света. Чаще всего они используются в недорогих устройствах на кончиках пальцев или мочках ушей для измерения насыщения организма кислородом в домашних условиях.
Для работы инфракрасный и красный свет пульсируют через тонкий слой кожи и измеряются фотодиодом. Поскольку длины волн двух источников света различны, коэффициент поглощения света через кожу пропорционален количеству насыщенного кислородом гемоглобина в артериях.
Преимущества приобретения инфракрасных датчиков кислорода заключаются в том, что они неинвазивны, экономичны, компактны и легко могут быстро определять низкий уровень кислорода в крови. Их недостатком является то, что некоторые из менее дорогих моделей не одобрены в качестве медицинских устройств из-за низкой точности и воспроизводимости.
6. Электрогальванический датчик
Электрогальванический датчик кислорода представляет собой топливный элемент, основанный на окислении свинца, который производит электрический выход, пропорциональный уровню кислорода внутри датчика. Он похож на электрохимический датчик в том, что он потребляет себя в течение нескольких месяцев, когда подвергается воздействию кислорода.
Поскольку электрогальванические датчики являются относительно недорогими и надежными устройствами, которые могут измерять уровень кислорода от 0 до 100%, они используются в качестве медицинских датчиков кислорода во многих странах.0008 больничные вентиляторы , а также снаряжение для подводного плавания . Недостатком электрогальванических датчиков кислорода, таких как медицинские кислородные элементы, является то, что их срок службы обычно измеряется месяцами. Эти датчики имеют тенденцию быть точными в пределах десятых долей процента кислорода.
7. Ультразвуковой датчик кислорода
Ультразвуковые датчики кислорода используют скорость звука для измерения количества кислорода в образце газа или жидкости. В жидкости датчики выше и ниже по течению измеряют разницу скоростей между высокочастотными звуковыми волнами. Изменение скорости пропорционально количеству кислорода в образце. В газах скорость звука изменяется по мере изменения молекулярного состава газа. Это делает ультразвуковые датчики кислорода полезными для аппараты ИВЛ для анестезии или генераторы кислорода , где на выходе имеется известная концентрация газообразного кислорода. Типичными приложениями, для которых требуются ультразвуковые методы измерения кислорода, являются больницы, анализ газов или приложения, включающие концентраторы кислорода или портативные генераторы кислорода.
8. Лазерный датчик кислорода
Датчики кислорода с перестраиваемым диодным лазером (TDL) основаны на спектральном анализе. Лазерный луч с длиной волны кислорода направляется через образец газа на фотодетектор. Количество света, поглощаемого молекулами кислорода, пропорционально количеству молекул в образце.
Механизм лазерного датчика кислорода был создан для разработки анализаторов для измерения в реальном времени таких газов, как h30, h3S, CO2, Nh4 и C2h3 в газовых потоках. Многие датчики использовались в различных приложениях, таких как системы сжигания, электростанции, уголь и мусоросжигательные заводы .
Преимуществами лазерных датчиков кислорода являются их быстрое время отклика, точность в пределах десятых долей процента содержания кислорода, отсутствие калибровки и длительный срок службы. Их недостатки заключаются, прежде всего, в их подверженности перекрестной чувствительности от других газов.
9. Парамагнитный датчик кислорода
Парамагнитные датчики кислорода основаны на том факте, что молекулы кислорода притягиваются к сильным магнитным полям. В некоторых конструкциях проба газа вводится в датчик и проходит через магнитное поле. Скорость потока изменяется пропорционально уровню кислорода в газе. В одном из вариантов этой конструкции кислород в магнитном поле создает физическую силу на измеряемых стеклянных сферах. Хотя это и не обычная сенсорная технология, ее можно использовать в приложения для управления промышленными процессами где датчик кислорода из диоксида циркония не может.
Дополнительные преимущества использования парамагнитного датчика кислорода заключаются в том, что датчики нечувствительны к механическим ударам, имеют высокую линейность и невероятно стабильны. Недостатком является восприимчивость к перекрестной чувствительности от других газов.
Источники:
https://aoi-corp.com/articles/oxygen-sensor-types/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201500002
https://o2sensors.com.au/static/what-is-oxygen-sensor
https://www.newswire.com/разные-типы-o2-sensors/23890
https:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744989/
https://www.systechillinois.com/en/support/technologies/para Magnetic-cells
http://vakratoond.com/instrumentation/para Magnetic -o2-oxygen-analyzer/
https://en.wikipedia.org/wiki/Electro-galvanic_oxygen_sensor
Изображение от pixabay
Понимание работы датчиков кислорода
Кислородный датчик (O2) является важной частью топливной системы и системы контроля выбросов. Он измеряет разницу в содержании кислорода в воздухе снаружи и внутри выхлопной трубы. Он сообщает о своих выводах ЭБУ, чтобы рассчитать точное количество топлива, которое форсунка должна подать в цилиндр, чтобы создать сгорание. Основная функция заключается в поддержании эффективного сгорания без слишком бедной или слишком богатой смеси.
В системе с замкнутым контуром датчик O2 контролирует соотношение воздух/топливо 100 раз в секунду, чтобы вносить небольшие корректировки в топливную коррекцию. Топливо может быть добавлено или уменьшено, чтобы обеспечить идеальное стехиометрическое соотношение, помогая двигателю сжигать топливо более эффективно.
Сердцевина большинства узкополосных датчиков O2 изготовлена из диоксида циркония, который помогает вырабатывать напряжение в зависимости от количества кислорода в выхлопных газах. Чувствительный элемент представляет собой керамический цилиндр, внутри и снаружи покрытый пористыми платиновыми электродами. Он измеряет разницу содержания кислорода между выхлопными газами и наружным воздухом, а затем выдает напряжение или изменяет свое сопротивление в зависимости от разницы между двумя измерениями.
Кислородные датчики лучше всего работают, когда они нагреты примерно до 600 F. Большинство новых кислородных датчиков поставляются с нагревательным элементом, заключенным в керамику, который быстро нагревает наконечник до температуры. Старые датчики без нагревательных элементов со временем будут нагреваться от выхлопных газов. Тем не менее, существует задержка между запуском двигателя и моментом, когда датчик достигает оптимальной температуры. Время, необходимое выхлопным газам для нагрева датчика, зависит от температуры окружающего воздуха и компоновки выхлопной системы. Без контура нагревателя может пройти несколько минут. about:blank
Сегодня большинство кислородных датчиков имеют четыре провода: два для лямбда-выхода и два для цепи нагревателя. Однако некоторые используют металлический корпус для заземления сигнала сенсорного элемента, поэтому используют только три провода. Ранее датчики без электрического обогрева имели один или два провода.
Жизненный цикл типичного датчика O2 с подогревом составляет около 100 000 миль в нормальных условиях. Однопроводные датчики без подогрева имеют тенденцию выходить из строя из-за накопления сажи на керамическом элементе, что удлиняет время отклика и может вообще перестать считывать кислород. При подогреве датчиков отложения выгорают во время работы, а выход из строя обычно происходит из-за плохой цепи нагревателя или забитого преобразователя. Это приведет к бедной смеси, где ECU обогащает топливо в смеси. Слишком много топлива нагружает выхлоп окисью углерода и углеводородами, что снижает экономию топлива.
Другой распространенной причиной преждевременного выхода из строя датчиков O2 является их загрязнение смазкой или силикатами, которые обычно используются в качестве ингибиторов коррозии в некоторых типах антифризов. Отложения на датчике могут выглядеть блестящими белыми и зернистыми светло-серыми. Утечки масла также могут привести к загрязнению наконечника зонда маслянистым черным остатком и привести к медленному отклику или его отсутствию. Это может быть вызвано неисправностью датчика или проблемой в топливной системе.