А.4 Датчики состава выхлопных газов

Процесс сжигания топлива описывается уравнением:

В идеальном случае, когда состав ТВ-смеси стехиометрический (λ=1), при сжигании 1 кг (1 л) топлива и 14,7 кг (10 м³) воздуха образуются вода и двуокись углерода. Эти вещества нетоксичны. Но даже при стехиометрическом составе ТВ-смеси ее сгорание осуществляется не полностью и образуются токсичные вещества. Сгорание богатой смеси (λ < 1) приводит к появлению избыточного количества СО, Н₂ и СН, бедные смеси (λ > 1) приводят к образованию N_OX, O₂. На современных автомобилях вредные компоненты выхлопных газов нейтрализуются. Почти любая система нейтрализации содержит в своем составе датчик (или два датчика) концентрации кислорода, который в англоязычной литературе называется лямбда-зондом (λ -зонд).

А.4.1 Циркониевые и титановые датчики концентрации кислорода в выхлопных газах

В современных двигателях, снабженных каталитическими нейтрализаторами, важно точно контролировать состав ТВ-смеси и поддерживать коэффициент избытка воздуха близким к единице. Для этого применяются датчики кислорода, устанавливаемые в системе отвода выхлопных газов и вырабатывающие сигнал, зависящий от концентрации кислорода в выхлопе. Этот сигнал используется в ЭБУ двигателя для коррекции длительности открывания форсунок, чем обеспечивается поддержание стехиометрического состава ТВ-смеси.

В таких случаях используются циркониевые и титановые датчики кислорода, которые реагируют на изменение содержания свободного кислорода в выхлопных газах скачкообразным изменением выходного сигнала в диапазоне значений 0,99... 1,01 для коэффициента λ.

Бортовые диагностические автомобильные системы второго поколения OBD-II должны осуществлять постоянный мониторинг узлов, выход из строя которых приведет к увеличению выбросов токсичных веществ [4]. Прямое измерение концентрации СО, СН и N_OX в выхлопных газах на серийных автомобилях экономически нецелесообразно. Вместо этого применяется система нейтрализации с двумя датчиками кислорода. Второй датчик кислорода устанавливается на выходе нейтрализатора и контролирует его исправность (рис. А.15).

Система управления подачей топлива в двигатель является релейным стабилизатором стехиометрического состава ТВ-смеси, который (состав) колеблется около стехиометрического значения с частотой 4...10 Гц. Колебания отслеживаются первым, входным по отношению к каталитическому нейтрализатору, датчиком кислорода. Сигнал с первого датчика изменяется между значениями 0,1...0,9 В с частотой 4... 10 Гц (в соответствии с изменениями концентрации кислорода в выхлопных газах). В исправном нейтрализаторе избыточный кислород участвует в химических реакциях, его концентрация в выхлопных газах уменьшается и в выходном сигнале второго датчика кислорода на выходе нейтрализатора практически нет колебаний (поз. 2 на рис. А.16). Чем более засорен или отравлен -нейтрализатор, тем более похожи сигналы входного и выходного датчиков (поз. 1 и 3 на рис. 2.17).

Подробно о циркониевых и титановых датчиках кислорода см. в [3J и [4].

Рисунок А.15 – Датчики кислорода на входе (1) и выходе (2) каталитического нейтрализатора с соответствующими выходными сигналами

Рисунок А.16 – Выходной сигнал входного (сверху - 1) и выходного (снизу - 2 и 3) датчиков кислорода

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 383; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!