МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет "Львівська політехніка" ІКТА
З В І Т до лабораторної роботи З КУРСУ «ДАВАЧІ АВТОМОБІЛЬНИХ СИСТЕМ» на тему: «Лямбда-зонд з підігрівачем електронної системи керування автомобіля» Зміст Вступ 1. Загальні відомості і принцип дії давача кисню.......................................................2 2. Контур лямбда-регулювання.....................................................................................5 3. Конструкція і принцип дії лямбда-зондів................................................................7 3.1. Двоступеневий лямбда-зонд........................................................................7 3.2. Давач LSH25 трубчатого (пальцевого) типу..............................................8 4. Лямбда-зонди з підігрівом і без підігрів..................................................................9 4.1. Трубчатий лямбда-зонд без підігріву LS21................................................9 4.2. Трубчатий лямбда-зонд з підігрівом LSH2...............................................10 Висновки.........................................................................................................................12 Вступ Сьогодні все більш гостро стоїть питання покращення екологічної чистоти і зниження забруднення навколишнього середовища. Але так як техніка прогресує і автомобілей стає все більше і більше, виробники почали працювати над зменшенням шкідливих викидів під час експлуатації автомобіля. Щоб зменшити кількість шкідливих викидів потрібно максимально точно регулювати склад горючої суміші автомобіля. Для більш точного регулювання горючої суміші в залежності від якості згоряння (наявності вільного кисню) і більш високого ступеня очищення відпрацьованих газів необхідне регулювання коефіцієнта надлишку повітря, щоб склад суміші був близький до стехіометричного. З цією метою в двигунах застосовують системи, основою яких є спеціальний давач, який визначає наявність кисню у відпрацьованих газах (лямбда-зонд), що встановлюється у випускній системі. Такі системи називають системами зі зворотним зв'язком. 1.Загальні відомості і принцип дії давача кисню Зонди використовуються у бензинових двигунах від 1979 року, щораз більша кількість автомобілів і мотоциклів має більше ніж один лямбда-зонд, які розташовані перед і за каталітичним нейтралізатором. Від 1992 року, щоб забезпечити відповідність вимогам щодо обмежень викидів вихлопних газів, зонди стали стандартним елементом автомобіля. Приблизно з 2000 року лямбда-зонди почали встановлювати і в системах випуску відпрацьованих газів дизельних двигунів. Давач кисню являє собою елемент з порошку двоокису цирконію, спеченого у формі пробірки, зовнішня і внутрішня поверхня якої покриті пористою платиною або її сплавом, що виконує роль каталізатора і струмопровідних електродів. Зовнішня поверхня давача покрита тонким захисним шаром кераміки. Двоокис цирконію при високих температурах набуває властивість електроліту, а давач стає гальванічним елементом. Зовнішня поверхня давача стикається з відпрацьованими газами, а внутрішня з атмосферним повітрям. / Рис.1 Давач кисню Давач кисню: 1 - твердий електроліт двоокису цирконію; 2 - платиновий зовнішній електрод; 3 - платиновий внутрішній електрод; 4 - контакти; 5 - корпусний контакт; 6 - випуск відпрацьованих газів Принцип роботи давача кисню показаний на малюнку. На поверхні електродів 1 і 2 (пориста платина) завжди присутній залишковий кисень, пов'язаний з воднем, вуглецем або азотом. При високих температурах (понад 350 ° С) у разі збагачення суміші в граничному діапазоні Е виникає нестача кисню. Негативно заряджені іони кисню починають переміщатися до електрода 1, заряд на якому по відношенню до електрода 2 стає негативним, що призводить до виникнення е.р.с. / Рис.2 Принцип роботи давача кисню Внутрішній опір цирконієвого давача тим вищий, чим нижча його температура. Тому генерування е.р.с. давачем починається тільки при прогріванні його до температури 350 °С. До цього часу потенціал на виході давача складає 0,0 ... 0,50 В - це опорна напруга, що подається від вхідного каскаду блоку управління. Наявність опорної напруги на вході блоку дозволяє визначити готовність давача до роботи. На режимах пуску, прогріву холодного двигуна, прискорення і режимі максимальної потужності датчик не працює і склад суміші визначається блоком управління. Для розширення діапазону дії датчика і прискорення швидкості його прогрівання, особливо на режимах холостого ходу і в умовах низьких температур, застосовують підігрів давачів або їх встановлення в безпосередній близькості від двигуна. При появі у відпрацьованих газах кисню (коефіцієнт надлишку повітря λ більше одиниці - бідна суміш) на контактах давача падає напруга. / Рис.3 Вихідний сигнал давача кисню Вихідна напруга давача U змінюється від 0 до 1 В протягом дуже короткого проміжку часу (кілька разів за 1 сек.) і свідчить про швидке реагування як самого давача, так і всієї системи паливоподачі на сталих режимах. Якщо вона збільшується, тоді горюча суміш переходить в зону стехіометричного складу (від збідненої до збагаченої) і тривалість вприскування (τвпр) палива форсункою вприскування змінюється. Таким чином, давач працює в релейному режимі і дозволяє застосувати його в системі автоматичної стабілізації складу суміші в зоні стехіометричного складу. 2.Контур лямбда-регулювання Для того щоб в системах, оснащених тільки трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, підтримувався максимальний рівень перетворення всіх трьох токсичних компонентів відпрацьованих газів - ці компоненти повинні перебувати в хімічній рівновазі. Для цього необхідно забезпечувати склад робочої суміші зі стехіометричним співвідношенням (= 1,0). Тому «вікно», в якому повинно знаходитися співвідношення палива і повітря в суміші, дуже вузьке. Єдиним вирішенням такої проблеми є застосування замкнутого контуру управління для регулювання цього співвідношення в суміші. Розімкнутий контур управління достатньої точності дозування палива не забезпечить. Двигуни з безпосереднім уприскуванням палива працюють на сумішах, склад яких відхиляється від стехіометричного співвідношення. Для регулювання складу робочих сумішей в цих системах може також використовуватися замкнутий контур управління. Лямбда-зонд 3а (рис.4) розташовується в системі випуску до переднього каталітичного нейтралізатора 4. Сигнал зонда