Вопрос
Zaid
Вчера 18:56
Влияет ли давление выхлопных газов на производительность узкополосных лямбда-зондов?
В процессе написания этого ответа я узнал, что выходной сигнал широкополосных лямбда-зондов чувствителен к давлению выхлопных газов.
В этом техническом документе для широкополосных датчиков Bosch LSU 4.2 объясняется, как изменение абсолютного давления газа влияет на сигнал тока.
10.6 Зависимость сигнала датчика от давления
Изменение давления измеряемого газа приводит к отклонению выходного сигнала датчика на:
Ip(P) = Ip(P0) * P/(k+P) * (k+P0)/P0
Есть также наглядное графическое представление отклонения, которое я могу опубликовать позже.
Интересно, верно ли то же самое для узкополосных датчиков. Они работают совсем не так, как широкополосные, но известно, что некоторым автомобилям не нравятся узкополосные датчики определённых марок/моделей, хотя форма сигнала не должна меняться.
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/24596/does-exhaust-gas-pressure-impact-the-output-of-narrowband-lambdas
1
В настоящее время используются два типа узкополосных датчиков: на основе диоксида титана (NTK) и на основе диоксида циркония (Bosch). В этом ответе речь идёт только о наиболее распространённых датчиках на основе диоксида циркония.
Если обратиться к схеме (которая была создана Майклом Хэндричем и опубликована под лицензией Creative Commons), то можно увидеть, что датчик представляет собой гальванический элемент, который генерирует так называемое напряжение Нернста, пропорциональное натуральному логарифму отношения двух различных концентраций кислорода. В частности, уравнение напряжения Нернста выглядит следующим образом:
Где k_B — постоянная Больцмана в Дж/К, T — температура в К, e_0 — заряд электрона в Кл. c1 и c1 — концентрации ионов.
Ещё один важный физический закон — закон Дальтона, который гласит, что общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений.
Таким образом, отношение парциального давления кислорода с одной стороны клетки к парциальному давлению кислорода с другой стороны идентично отношению концентрации ионов. Очевидно, что парциальное давление любого газа прямо пропорционально общему давлению (при прочих равных условиях).
Это означает, что более высокое общее давление на стороне выхлопных газов должно означать более высокую концентрацию кислорода и, следовательно, более высокое напряжение по сравнению с напряжением, которое было бы при отсутствии перепада давления. Именно об этом говорится в вашем уравнении (хотя, как ни странно, в нём речь идёт о силе тока, а не о напряжении).
Я не могу найти авторитетный источник, в котором были бы указаны точные коэффициенты для узкополосного циркониевого датчика, но я предполагаю, что они идентичны приведённому вами уравнению, с той лишь разницей, что константы имеют другие значения.
Кроме того, поскольку в данном случае речь идёт о узкополосном датчике, эффект будет наблюдаться только в узком линейном диапазоне датчика — «слишком бедные» или «слишком богатые» смеси не изменятся. Слегка сместятся только точки, в которых кривая переходит из горизонтального положения в линейное.