Генерируют ли датчики кислорода электричество?

Apr 16, 2023

Вы когда-нибудь задумывались, где в ремонтном цеху может пригодиться урок химии или физики? Знания, полученные в результате этих исследований, могут помочь вам понять сложную проблему, связанную с системой подачи топлива.

Если бы вы могли построить достаточно большой кислородный датчик и разница в кислороде между воздухом внутри и снаружи датчика была бы достаточно велика, он бы генерировал электричество. Чем больше датчик, тем больше вырабатываемой энергии. Это очень похоже на основной принцип топливного элемента, используемого в ракетной программе «Аполлон».

Датчик кислорода изготовлен из оксида циркония (ZrO2), химического соединения, используемого для формирования электрохимического топливного элемента датчика с термическим приводом. Энергия генерируется за счет разницы содержания кислорода внутри и снаружи.

Два платиновых (Pt) электрода размещены на ZrO2 для обеспечения подключения выходного напряжения к модулю управления. Выходное напряжение 0,2 В (200 мВ) постоянного тока соответствует бедной смеси, в которой в потоке выхлопных газов содержится много кислорода. Показатель постоянного тока 0,8 В (800 мВ) указывает на богатую смесь, при которой в потоке выхлопных газов мало или совсем нет кислорода. Идеальная точка — 0,45 В (450 мВ) постоянного тока — здесь количество воздуха и топлива находится в оптимальном или стехиометрическом соотношении.

Контроллер использует напряжение 450 мВ в качестве средней точки диапазона напряжения для управления подстройкой подачи топлива для импульсного цикла форсунки. Аналоговый входной сигнал датчика на контроллер преобразуется в цифровую команду обогащения или обеднения для управления программой настройки топлива. Иногда называемый «Block Learning», он регулирует время цикла топливной форсунки. Напряжение, генерируемое датчиком, должно быть больше или меньше, чем напряжение зоны демпфирования, чтобы послать контроллеру сигнал о обогащении или обеднении.

Зона демпфирования действует как амортизатор подвески, предотвращая колебания сигнала напряжения. Плоский топливно-воздушный датчик представляет собой комбинацию стандартного датчика кислорода на основе оксида циркония и насосной ячейки для поддержания постоянного измерения стехиометрического соотношения воздух-топливо в экстремально богатых и бедных условиях. Ячейка насоса представляет собой диффузионный зазор в оксиде циркония датчика, подключенный к цепи управления.

Насосная ячейка контролирует концентрацию кислорода в датчике, добавляя или удаляя кислород из диффузионного зазора. Входные данные электронной схемы изменяют концентрацию кислорода, изменяя полярность тока в ячейке насоса. Изменение полярности входного и подстроечного тока приводит к тому, что схема управления посылает сигнал о обогащении или обеднении в модуль управления двигателем.

Кто сказал, что ремонт автомобилей – это не ракетостроение?