Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор работает наиболее эффективно, если в двигатель подается смесь стехиометрического состава, то есть при соотношении воздуха и топлива 14.7 : 1 или коэффициента избытка воздуха, равного единице. Если воздуха в смеси слишком мало, то СН и СО не окисляются (сгорают) до безопасного побочного продукта. Если воздуха слишком много, то не может быть обеспечено разложение NOх на кислород и азот. Именно для это в выхлопную систему двигателя устанавливается датчик концентрации кислорода (Oxygen Sensor или лямбда-зонд).
Этот датчик определяет количество кислорода в отработавших газах, а его электронный сигнал используется ЭБУ, который соответственно изменяет количество впрыскиваемого топлива. Принцип действия датчика заключается в способности пропускать через себя ионы кислорода. Если содержание кислорода на активных поверхностях датчика (одна из которых контактирует с атмосферой, а другая с отработавшими газами) значительно отличается, происходит резкое изменение напряжения на выводах датчика. Сегодня часто устанавливаются два датчика концентрации кислорода: до и после катализатора. Первый датчик (Bank1 Sehsor1, Bank2 Sensor1) является регулирующим. Он корректирует длительность импульса впрыска, реагируя на количество кислорода в выхлопных газах. Второй датчик (Bank1 Sensor2 или Bank2 Sensor2) служит для отслеживания токсичности выхлопных газов и проблем в работе каталитического нейтрализатора. При правильной смеси, отсутствии утечек вакуума, выхлопных газов, исправных датчиках расхода, детонации, а также при исправном катализаторе, он должен выдавать сигнал, отличающийся от первого, регулирующего датчика. Если сигналы обеих датчиков становятся одинаковыми, тогда ЭБУ выдает ошибку P0420 (низкая производительность катализатора). Самая распространенная ошибка, выдаваемая ЭБУ, это P0135, обрыв нагревательного элемента датчика. При обнаружении неисправности самого датчика, ЭБУ переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение топливной смеси в сравнении с обычным ее составом, что как правило приводит к повышенному расходу топлива.
Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах или наоборот снижает пороговое значение при высоком уровне кислорода. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. Длительность фронта должна быть не более 120 мс. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда ЭБУ не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки осциллографом. На осиллограмме показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на холостом ходу:
На этой осциллограмме показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика:
И на последней осциллограмме представлена наиболее распространенная неисправность лямбда-зондов, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мс. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее как правило не фиксирует.
Для того чтобы катализатор и датчик кислорода могли эффективно работать, они должны быть прогреты до оптимальной температуры. Минимальная температура, при которой задерживается 90% всех вредных веществ, составляет порядка 300 градусов. Необходимо также избегать перегрева нейтрализатора, поскольку это может привести к повреждению наполнителя и частично блокировать выход газов. Если двигатель работает с перебоями, то несгоревшее топливо догорает в катализаторе, резко увеличивая его температуру, что приводит к выходу из строя катализатора. Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации.
Наиболее распространенные четырехпроводные датчики на основе диоксида циркония, которые используются в автомобилях ММС, имеют следующую цветовую маркировку проводов: синий - сигнал, белый - общий (масса), два белых - нагреватель (полярность не имеет значения). На двухпроводных датчиках отсутствуют провода нагревателя. Как правило, оригинальные датчики, установленные на наших автомобилях, произведены компанией Denso. В качестве заменителей оригинальных датчиков, можно использовать универсальные четырехпроводные датчики, производимые компаниями BOSCH и NGK/NTK.
Использованы материалы с сайтов: http://sanekua.ru/; http://www.upsolute.ru; http://forum.amadeus-project.com/; http://www.negudit.ru/
