Оттек сезгіш қарсы шығарындыларда қандай рөл атқарады?

Оттегі сезгіштері қалай қажетсіз газдарды бақылайды және двигательді басқаруды қолдайды

Оттегі сезгіштері қалай қажетсіз газдардағы оттегі деңгейін өлшейді

Оттегі сезгіштері жанармай қоспасындағы оттегі мөлшерін қозғалтқыштан тыс ауадағы оттегі мөлшерімен салыстыру арқылы жұмыс істейді. Бұл сезгіштер, әдетте, екі жағындағы оттегі деңгейінде айырмашылықты тіркегенде электрлік сигналдар құратын цирконий немесе титаниялық материалдардан тұрады. Егер сезгіш 0,1-ден 0,2 вольтқа дейінгі төмен кернеу шығарса, бұл жану процесінен кейін көп мөлшерде оттегі қалғанын білдіреді - қозғалтқыш өте аз жанармаймен жұмыс істеп тұрғанын көрсетеді. Керісінше, егер көрсеткіштер 0,8-ден 1 вольтқа дейін болса, бұл оттегінің өте аз қалғанын және отын қоспасының бай екенін білдіреді. Қозғалтқышты басқару блогы бұл көрсеткіштерді лезде қабылдап, жүріс шарттары өзгерген сайын жанармай беру жүйесін дереу түзетуі мүмкін, сонымен қатар жану процесін ең тиімді түрде сақтайды.

Цирконий мен Титаниялық Сезгіштер: Оттегіні Қалай Анықтайды

• Цирконий сезгіштері ең кең тарайған керамикалық цирконий тотығы элементін пайдаланады, оттегінің айырмашылығына қарай кернеу тудырады.
• Титаниялық датчиктер кедергі өзгерістерін өлшеу арқылы жұмыс істейді және сыртқы кернеу көзін талап етеді, сондықтан олар сиректеу кездеседі және негізінен кейбір еуропалық көліктерде ғана пайдаланылады.
  Әртүрлі ауа-отын қатынасын бақылауға дәл көмек көрсетсе де, циркониялық датчиктер жылдамырақ жауап қайтарады және заманауи шығарындылар жүйесімен жақсы ықшамдалады.

Оттегі датчигі мен ECU арасындағы Нақты Уақыттағы Кері Байланыс Контурлары

Жанармайды басқару блогы оттегі сенсорларының көрсеткіштеріне сәйкес жіберілетін жанармай мөлшерін әрбір секунд сайын 50-100 рет бейімдейді. Бұл инженерлердің нақты уақыт режимінде барлық жүйелердің бірігіп жұмыс істеуін қамтамасыз ететін тұйық циклді жүйе деп атайды. Әрбір бөлік жанармайға 14,7 бөлік ауа қатынасын сақтау двигательдің таза жұмысын және жанармайдың аз қолданылуын қамтамасыз етеді. Зерттеулердің нәтижесінде осындай жүйелер дұрыс жұмыс істесе, жүргізушілер жанармай шығыны бойынша 10%-дан 15%-ға дейін үнемдеуі мүмкін екенін көрсетті. Бірақ сенсорлар істен шықса, жағдай тез нашарлайды. Олар істен шыққан кезде, ECU-ның таңдауы болмай ашық циклді режим деп аталатын алдын ала бағдарламаланған негізгі параметрлерге қайта оралуы керек. Нәтижесінде двигатель тозаңданып, ластануы артады және жөндеу жасалғанға дейін газдың қорқыныштандыратын жылдамдықпен шығындалуы басталады.

Тар жолақты және кең жолақты оттегі сенсорлары: Қазіргі заманғы двигательдердегі қолданысы

2008 жылдан бері көліктерде кең жолақты датчиктер стандарт болып табылады, себебі олар жоғары дәлдікпен деректерді (0,01–0,02λ) ұсынуға мүмкіндік береді, соның арқасында ауа-отын қоспасын дәл реттеуге, катализатордың жұмысын тиімді ұйымдастыруға және тікелей отын енгізу сияқты алдыңғы қозғалтқыш технологияларын қолдануға болады.

Оттегі сезгіші арқылы ауа-отын қоспасы мен жану тиімділігін тиімділендіру

Оттегі датчигінің ауа-отын қоспасын ең тиімді пайдалану үшін реттеуде атқаратын рөлі

Оттегі сенсорлары қозғалтқыштар үшін химиялық кері байланыс құрылғылары ретінде қызмет етеді, олар қозғалтқыштың жанармай беру мөлшерін реттеу үшін электрондық басқару блогіне (ECU) қажетті ақпаратты қажет ететін шығару жүйесіндегі оттегі деңгейін үнемі тексеріп отырады. Бұл сенсорлар ауа-отын қоспасында отын көп болса (бай қоспа) немесе оттегі көп болса (кедей қоспа), оларді 14,7:1 қатынасына дейінгі дәл орта нүктеге тез түзету енгізуге мүмкіндік береді, бұл қатынаста бензинді қозғалтқыштар тиімді жұмыс істейді. Бұл қатынасты дұрыс ұстау қозғалтқыш цилиндрлерінде толық жану процесін қамтамасыз етеді. Нәтижесінде қозғалтқыштан көбірек қуат алуға болады және жалпы энергия шығыны азаяды. Қозғалтқыштарды шығарушылар мен қозғалтқышпен жұмыс істейтін жұмысшылар үшін осындай дәлдік тиімді жұмысты немесе ресурстардың орынсыз шығындалуын ажыратып тұрады.

Нақты уақыт режиміндегі оттегі сенсорларының деректері арқылы стехиометриялық тепе-теңдікті сақтау

Қазіргі заманғы көліктерде оттегі датчигі 100 миллисекунд сайын ЕСU-ға кернеу өлшемдерін жібереді, ол отынның қоспасын бірден реттеуге мүмкіндік береді. Бұл тұйықталған контурлы басқару катализатордың тиімділігі үшін маңызды – «Томорроу'с Технициан» зерттеуі бойынша, ауа-отын қоспасының идеалды мәнінен 0,5% ауытқу катализатордың тиімділігін 20–30% дейін төмендетуі мүмкін.

Ауа-отын қоспасының дұрыс еместігінің қозғалтқыштың жұмысы мен отын шығынына әсері

Дұрыс емес қоспамен ұзақ уақыт жұмыс істеу отын үнемдеуді 18% (SAE 2023) дейін төмендетіп, NOx шығарындыларын төрт есе арттырып, үйкелісті үдетіп және шығарындыларға сәйкестікті бұзады.

Жағдай: Оттегі датчигін ауыстырғаннан кейінгі отынның тиімділігін арттыру

2024 жылғы талдау оттегі датчиктерін ауыстыру нәтижесінде мынаны көрсетті:

• 12–15% 1000 миль жүрген жолдың алғашқы кезеңінде MPG-ді жақсарту
• көміртегі тотығының 41% азаюы
• 27% жылдам катализатордың қыздыру уақыты

Бұл нәтижелер датчиктерді ұстау отын тиімділігін тікелей арттыратынын, шығарындыларды азайтатынын және жүйенің сенімді жұмыс істеуін қолдайтынын көрсетеді.

Зиянды шығарындыларды азайту: оттегі датчигінің CO, HC және NOx деңгейін төмендетудегі рөлі

Дәлме-дәл оттегі датчигі деректерінің CO, HC және NOx шығарындыларын азайтуға қалай ықпал ететіні

Оттегі сенсорлары шығарылатын газдарды бақылауда маңызды рөл атқарады, өйткені олар шығындалатын газдағы оттегі деңгейі туралы тұрақты ақпарат береді. Бұл сенсорлар дұрыс жұмыс істесе, двигатель басқару блогіне ауа-отын қоспасының 14,7:1 қатынасына жақын мәнде жұмыс істеуіне көмектеседі. Бұл отын толық жануына әкеліп соғады және сәйкесінше көміртегі сутегі (HC) мен көміртегі тотығы (CO) аз шығарылады. Тағы бір пайдалы жағы – жану температурасын тұрақты ұстау. Дәл осындай жұмыс режимінде двигательдер азот тотықтарын (NOx) да анағұрлым аз шығарады – 2023 жылғы EPA деректеріне сәйкес дұрыс басқарылмайтын двигательдерге қарағанда шамамен 63% аз.

Дәл оттегіні бақылау арқылы катализатордың тиімділігін арттыру

Тазалау катализаторлары тазалау процесінде оттегі деңгейін бақылау үшін жоғарғы және төменгі ағындағы оттегі сенсорларына сүйенеді. Төменгі ағындағы сенсор негізінен тазалау процесінен кейінгі оттегі деңгейін тексеру арқылы жүйенің дұрыс жұмыс істеуін бақылайды. Бұл сенсорлардың жағдайы құрылғылардың тиімділігін сақтау үшін маңызды. Барлық сенсорлар дұрыс жұмыс істесе, құрылғылар зиянды шығарындыларды 98% дейін азайта алады. Алайда сенсорлар істен шыққан жағдайда тиімділік 72% дейін төмендейді. Бүгінгі таңда жолдарда болып жүрген көліктердің санын ескерсек, ауаның тазалығы үшін бұл айырмашылық өте үлкен.

Оттегі сенсорларының дұрыс жұмыс істеуінен шығарындыларды азайту бойынша EPA деректері

EPA тексеруі жұмыс істейтін оттегі сенсорлары бар көліктер шығаратын азот оксидтерінің шығарындылары 43%-ке, ал көмірсутектердің шығарындылары 37%-ке аз екенін көрсетті. Бұл әрбір көлік үшін жылына шамамен 1,2 тонна озон түзетін ластануды болдырмауға мүмкіндік береді. Сондықтан оттегі сенсорларының жұмыс істеуі қалалық ауаның сапасын жақсартудың маңызды факторы болып табылады.

Сенсордың техникалық талаптардан асып кетуі туралы пікірталас: Қазіргі оттегі сенсорлары шынайы әлемде пайдалануға деген шамадан тыс сезімтал болып кетті ме?

Жалпы диапазонды датчиктердің отын реттеу дәлдігі шамамен 0,1% құрайды, бұл біз ертеңгі күндері пайдаланған 3% шектің ескі тар диапазонды үлгілеріне қарағанда анағұрлым жақсы. Кейбір механиктер кейде осындай датчиктердің кейде өте сезімтал екеніне шағымданады, әсіресе көліктер жүктеме немесе жылдамдық өзгерістерін тез өткізген кезде. Олар күтіп тұрғаннан бұрын ақау кодтарын көреді. Бірақ үкіметтік агенттіктер Euro 7 және EPA Tier 4 талаптарын орындау үшін осындай дәлдікті қажет етіп отыр. Бұл реттеулер көліктер жолда 150 мың миль жасағаннан кейін де шығарындылардың 10% ауытқуынан аспауын талап етеді. Ұзақ мерзімді қоршаған орта әсерін қысқа мерзімді ыңғайлылықпен салыстырғанда оңай түсінуге болады.

Шығыс және келесі оттегі датчиктерін пайдаланып шығарындылар жүйесінің жағдайын бақылау

Қалай өндірістік (каталитикалық алдындағы) және келесі (каталитикалықтан кейінгі) оттегі датчиктері бірге жұмыс істейді

Бүгінгі күндері көліктер екі оттегі сенсорымен жабдықталған, олар шығарындыларды бақылауға көмектеседі. Біріншісі катализатордан дәл бұрын орналасқан және двигательден түсетін шикі шығын газдардағы оттегі деңгейін өлшеу жұмысын атқарады. Бұл ақпарат көліктің компьютеріне жіберіледі, содан кейін отын қоспасына лездік түзетулер енгізіледі. Катализатордан кейін орналасқан тағы бір сенсор басқа жағынан шығып келе жатқан затты тексереді. Бәрі дұрыс жұмыс істесе, екінші сенсор тұрақты көрсеткіштер береді, себебі катализатор зиянды газдарды тазалау жұмысын орындап болған болады. Егер жүріс барысында бірінші сенсордың көрсеткіштері күрт өзгеріп тұрса, ал екінші сенсорда ешқандай аномалиялар кездеспесе, онда борттық компьютерге шығарынды жүйесінің жұмысында қате бар екенін білдіреді.

Оттегі сенсоры сигналдарын салыстыру арқылы катализатордың тиімділігін диагностикалау

Каталитикалық түрлендіргіш оттегінің ауытқуларын тегістеу арқылы жұмыс істейді, сондықтан төменгі бағытта оттегінің тұрақты сигналын, әдетте 0,5 вольттан төмен көреміз, ал жоғары бағытта оттегінің 0,1-ден 0,9 вольтқа дейінгі тербелісін байқаймыз. Механиктер екі датчиктің де ұқсас тербеліс көрсетуін байқағанда, каталитикалық түрлендіргіш дұрыс жұмыс істемей тұр деген белгі болып саналады және бұл кезде көптеген қазіргі заманғы көліктерде P0420 сияқты кодтар пайда болады. Зерттеулерге сәйкес, каталитикалық түрлендіргіштің шамамен оннан сегіз проблемасы оттегі датчиктерінің сигналдарын қарау арқылы анықталады. Осындай ерте анықтау жолмен 10 мың көлік үшін жылына шамамен үш тонна азот оксидінің қосымша ластануын болдырмақшы болады.

Оттегі датчигінің деректері ұзақ мерзімді эмиссиялық жүйе жұмысының негізгі көрсеткіші ретінде

Төменгі датчик кернеуі 0,3 вольтқа дейінгі қалыпты деңгейден тұрақты түрде ауытқыса, 2022 жылы SAE International жариялаған зерттеулерге сәйкес, катализаторлардың ыдырауы 19% артатыны анықталды. Бұл датчиктердің қаншалықты тез әрекет ететінін және олардың сигналдары тұрақты болып қала ма дегенін бақылау техникалық қызмет көрсету жоспарлауында айтарлықтай айырмашылық жасайды. Алдын ала бақылау арқылы шығарындылар жүйесінің қызмет ету мерзімі жөндеу жүргізілмейінше 28% ұзақ болады. Шындығында, 2008 жылдан бастап нормалар көп өзгерді. Қазіргі кезде көпшілік бензиндік көліктерге біреуінің орнына екі оттегі датчигі қажет болып отыр, бұл жолдағы барлық модельдердің 98% қамтиды. Бұл өндірушілердің уақыт өте шығарындылар стандарттарын орындауына көмектеседі.

Оттегі датчигінің жұмыс сапасы мен көліктің шығарындыларын тексеру бойынша сәйкестігі

Оттегі датчигінің жұмысы мен мемлекеттік шығарындылар мен тұмандылық тексерісінен өту арасындағы байланыс

Жұмыс істейтін оттегі сенсоры болуы шығарындыларды тексеру кезінде бәрін анықтайды. Сенсор двигательді басқару блогының (ECU) жану процесін дұрыс ұстап тұруына көмектеседі, сондықтан көмірсутектер шағын мөлшерде - 1 миль сайын 4 грамнан аспайды, ал азот тотықтары - 1 миль сайын 0,7 грамнан аспайды. Бұл көрсеткіштер 2023 жылғы EPA Tier 3 стандарттарына сәйкес негізгі шектеулер болып табылады. Бірақ сенсорлар тозып кеткен кезде бәрі бұзылады. Олар қызмет етпей қалған кезде, ECU-ның жанармай беру параметрлерін негізгі схема бойынша қолдануға мәжбүр болады, ол көміртегі монооксидінің деңгейін 5%-дан асырып кетуіне әкеліп соғады. Бұл көрсеткіш қалыпты жағдайда двигательдерде 0,1%-дан 0,3%-ға дейінгі аралықта болады.

Неге ақаулы оттегі сенсоры жоғары NOx шығарындылары мен тестен өте алмауға әкеліп соғады

Сенсорлар істен шыққан кезде, олар катализаторлардың жұмысына қатты әсер етеді. CARB-тың кейбір зерттеулері шығарындылардағы NOx деңгейінің нормадан үш есе артуын көрсетті. Сенсорлар баяу жауап қайтарған сайын мәселе одан әрі артады. Бұл отынның артық мөлшеріне (бай қоспа) немесе жетіспеуіне (әлсіз қоспа) әкеліп соғады. Бай қоспалар отынның толық жанбауына әкеліп соғады, ал әлсіз қоспалар ысып кету температурасын қалыптыдан жоғарылатады. Екі жағдай да қоршаған ортаға зиян келтіретін NOx ластануларын қоздырады. Көптеген жүргізушілер көліктері техникалық тексеруден өтпес бұрын-ақ көлікпен бәрі жақсы еместігін байқайды. Қозғалтқыштың тұрақсыз жұмысы мен шіріген жұмыртқға ұқсас иістің пайда болуы жиі кездеседі. Бұл белгілер көлік иесіне қосымша шығарындылармен байланысты мәселелердің болуы мүмкіндігі туралы ескертеді.

OBD-II және оттегі сенсорлары деректерінің автоматтандырылған шығарындылар бағдарламаларында атқаратын рөлінің артуы

Қазіргі уақытта Құрама Штаттардың 41 штаты эмиссиялық тексеру кезінде ОБД-II деректерін пайдаланады, дәстүрлі құбыр өлшеулерінен нақты уақыттағы жүйе диагностикасына көшті. Бұл даму жүйелерді үздіксіз бақылау мен пайда болып жатқан ақауларды ерте анықтауға мүмкіндік береді.

Калифорнияның техникалық жақсартылған түтін тексеру бағдарламасы (2025) бұл тенденцияны көрсетеді, үлкен қалалық аудандарда статикалық шығарындыларды тексерудің орнына датчик дайындық кодтары мен кернеу үлгілерін талдау қолданылады, сонымен қатар ұзақ мерзімді сәйкестікті дәлдік пен орындауды жақсартады.

Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

Қозғалтқыштағы оттегі датчиктерінің рөлі қандай?

Оттегі датчиктері жану үшін ең тиімді ауа-отын қоспасын сақтау және шығарындыларды азайту үшін қажетті шығын газдарындағы оттегі деңгейін өлшейді.

Цирконий мен титан датчиктерінің айырмашылығы неде?

Цирконий датчиктері оттегінің айырмашылығына негізделіп кернеу генерациялайды, ал титан датчиктері кедергі өзгерістерін өлшейді және сыртқы кернеу көзін талап етеді.

Оттегі датчигі істен шыққан жағдайда не болады?

Оттегі датчиктері істен шыққан кезде ECU ашық контурлы режимге ауысады, ол қозғалтқыштың тұрақсыз жұмысына, ластану көбеюіне және отын тиімділігінің төмендеуіне әкеліп соғады.

Қазіргі қозғалтқыштарда неге кеңжолақты оттегі датчиктері қолданылады?

Кеңжолақты датчиктер қатаң шығарынды стандарттары мен жоғары өнімділіктегі қозғалтқыштарға сәйкес ауа-отын қоспасын дәл басқаруға мүмкіндік береді.