В выпускной системе двигателя размещены 4 кислородных датчика. Два передних датчика (UHEGO) расположены перед каталитическим нейтрализатором, а два задних (HEGO) - после каталитического нейтрализатора. Датчики измеряют содержание кислорода в отработавших газах. Полученные данные используются для регулирования состава рабочей смеси. Нахождение датчика в потоке отработавших газов каждого ряда цилиндров позволяет ECM (блок управления двигателем) раздельно регулировать подачу топлива в цилиндры каждого ряда и точнее поддерживать состав рабочей смеси, что повышает эффективность работы нейтрализатора.
Правильная работа кислородных датчиков возможна только, если они разогреты до высокой температуры. Для достижения требуемых высоких температур датчики снабжены нагревательными элементами, управляемыми сигналами PWM (широтно-импульсной модуляции) , которые передает блок ECM (блок управления двигателем) . Нагревательные элементы начинают работать сразу после запуска двигателя. Они работают также при низких нагрузках, когда температура отработавших газов недостаточна для нагрева датчиков. Отказ нагревателя приводит к увеличению продолжительности периода подготовки датчика к работе, что задерживает переход на замкнутый цикл управления и увеличивает выброс токсичных веществ. Скважность PWM (широтно-импульсной модуляции) -сигналов непрерывно контролируется для предотвращения термического удара холодных датчиков.
Датчики UHEGO (универсальные подогреваемые кислородные датчики) имеют характеристику, близкую к линейной, и формируют сигнал напряжения постоянного значения с переменной силой тока, пропорциональной содержанию кислорода в отработавших газах. Это позволяет реализовать замкнутое управление (с обратной связью) составом рабочей смеси, например в режиме прогрева двигателя (после прогрева кислородного датчика до уровня готовности). Это позволяет точнее регулировать содержание токсичных веществ в отработавших газах.
Датчики HEGO содержат циркониевый элемент и формируют выходное напряжение, которое зависит от соотношения концентраций кислорода в отработавших газах и атмосфере. Датчик представляет собой гальванический элемент, заключённый в пористую керамическую рубашку. Напряжение, образуемое керамическим элементом, зависит от кислорода, диффундирующего сквозь рубашку. Номинальное напряжение при стехиометрическом составе смеси (I =1) составляет от 300 до 500 мВ. Когда смесь становится богаче (l<1) напряжение вырастает до 900 мВ, когда беднее (l>1) - падает до 0 В. Наконечник датчика выдерживает нагрев до 1000 градусов Цельсия на протяжении не более 100 часов.
С ростом пробега автомобиля происходит старение датчика, из-за чего увеличивается время отклика при переходе с богатой смеси на бедную и наоборот. Увеличение времени отклика влияет на работу замкнутого контура управления ECM (блок управления двигателем) и приводит к постепенному повышению токсичности выхлопа. Измерение времени отклика на переход состава смеси через единицу используется для диагностики состояния передних датчиков.
Диагностика электрических цепей переднего и заднего кислородных датчиков ведётся непрерывно. Диагностика осуществляется сравнением максимального и минимального пороговых признаков обрыва и короткого замыкания.
Кислородные датчики требуют предельно бережного обращения и перед установкой и при её выполнении. Керамические детали датчика могут треснуть при падении, ударе по датчику или при превышении момента затяжки. Затяжку датчиков следует проводить проверенным динамометрическим ключом, момент затяжки равен 40-50 Нм. Следует предохранять наконечник датчика от загрязнения антиприхватной смазкой, применяемой на резьбовой части датчика.
Виды отказов
- Механическое повреждение датчика и неправильная установка.
- Обрыв в цепи/отсоединение датчика.
- Короткое замыкание на цепь питания или на «массу».
- Состав смеси находится за пределами рабочего диапазона.
- Датчики рядов А и В кроссированы (перепутаны разъёмы).
- Загрязнение («отравление») датчика от использования этилированного топлива или по иным причинам.
- Изменение характеристик датчика.
- Повреждение проводного жгута.
- Подсос воздуха в выпускную систему.
Признаки неисправностей
- Переход по умолчанию на управление подачей топлива в цилиндры определённого ряда без обратной связи
- Высокое содержание СО.
- Сильный запах сероводорода (запах тухлых яиц) до перехода в режим по умолчанию.
- Повышенный выброс токсичных веществ.