Ο αισθητήρας οξυγόνου «λ» είναι απαραίτητος για την καλή απόδοση των σύγχρονων κινητήρων των αυτοκινήτων, διασφαλίζοντας αποτελεσµατική καύση και λιγότερους ρύπους. Ενώ οι συµβατικοί αισθητήρες οξυγόνου είναι διακριτικοί διακόπτες που απλώς ενεργοποιούν και απενεργοποιούν, πράγµα που σηµαίνει ότι η συγκέντρωση οξυγόνου είναι πάνω ή κάτω από ένα ορισµένο επίπεδο, οι περισσότεροι σύγχρονοι αισθητήρες είναι σε θέση να µετρήσουν την ακριβή συγκέντρωση οξυγόνου. Αυτοί οι αισθητήρες ονοµάζονται γραµµικοί αισθητήρες.
Σε αντίθεση µε τους αισθητήρες οξυγόνου «δύο θέσεων», οι γραµµικοί αισθητήρες µπορούν να προσφέρουν προηγµένες λειτουργίες αισθητήρων που παρέχουν βελτιωµένο έλεγχο στην απόδοση του κινητήρα του αυτοκινήτου. Με την ακριβέστερη παρακολούθηση των καυσαερίων, αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν στα Συστήµατα Διαχείρισης Κινητήρα (EMS) να προσαρµόσουν την απόδοση του κινητήρα, καθιστώντας τον πιο αποδοτικό από πλευράς καυσίµου, πιο φιλικό προς το περιβάλλον και ακόµη και έξυπνο. Αυτό σηµαίνει ότι η ανάπτυξη προηγµένων λειτουργιών αισθητήρων οξυγόνου αποφέρει οφέλη τόσο για τον κατασκευαστή όσο και για τον ιδιοκτήτη του αυτοκινήτου, καθιστώντας το αυτοκίνητο πιο οικολογικό, πιο αποδοτικό από πλευράς καυσίµου και ακόµα πιο αξιόπιστο σε ένα ευρύτερο φάσµα εφαρµογών και περιστάσεων. Αυτό το άρθρο θα εξετάσει πώς λειτουργούν αυτοί οι προηγµένοι αισθητήρες οξυγόνου και πώς αυτό επιτρέπει στους σύγχρονους κινητήρες των αυτοκινήτων να αποδίδουν πιο αποτελεσµατικά.

Έλεγχος τρόπου λειτουργίας µε πλούσιο και φτωχό µείγµα
Στα σύγχρονα οχήµατα, έχουν τοποθετηθεί πολλοί έλεγχοι εκποµπών στους κινητήρες των αυτοκινήτων για να εξασφαλιστεί, ότι τα καυσαέρια τους παραµένουν εντός καθορισµένων ορίων. Ένας από αυτούς τους ελέγχους είναι ένας 3-οδικός καταλυτικός µετατροπέας, ο οποίος καθαρίζει τους καπνούς της εξάτµισης.  Αυτό το τµήµα λειτουργεί σε πολύ συγκεκριµένες συγκεντρώσεις καυσαερίων, πράγµα που σηµαίνει ότι εάν οι συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων ή οξυγόνου είναι πολύ υψηλές ή πολύ χαµηλές, τότε ο καταλυτικός µετατροπέας µπορεί να υποστεί βλάβη. Οι γραµµικοί αισθητήρες βοηθούν στην προστασία του καταλυτικού µετατροπέα από βλάβες βοηθώντας τη Μονάδα Ελέγχου Κινητήρα (ECU) να προσδιορίσει την πραγµατική παρουσία οξυγόνου στον καταλυτικό µετατροπέα. Αυτό σηµαίνει ότι εάν ο κινητήρας είτε βρίσκεται σε κίνηση, δηλαδή παρέχει πλούσιο µείγµα, είτε είναι στο ρελαντί, που σηµαίνει ότι έχει ένα πιο φτωχό µείγµα, οι γραµµικοί αισθητήρες µπορούν να αναφέρουν αν οι συγκεντρώσεις οξυγόνου είναι υψηλότερες ή χαµηλότερες από τον µέσο όρο, επιτρέποντας στη µονάδα ECU να λάβει τα ανάλογα µέτρα.  Με την ανίχνευση όχι µόνο αν τα καυσαέρια περιέχουν οξυγόνο, αλλά και σε ποια αναλογία, η ECU µπορεί να προστατεύσει τον καταλυτικό µετατροπέα από υπερβολική ή µειωµένη έκθεση σε οξυγόνο ή υδρογονάνθρακες. Αυτός ο έλεγχος εξασφαλίζει ότι ο κινητήρας λειτουργεί αποτελεσµατικά, ανεξάρτητα από τη σύνθεση του µείγµατος αέρα-καυσίµου, αποτρέποντας υψηλά επίπεδα εκποµπών και ζηµιά στο καταλυτικό µετατροπέα.

Ανίχνευση ανισορροπίας κυλίνδρων
Καθώς ο κινητήρας παλιώνει, οι κύλινδροί του µπορεί να αρχίσουν να έχουν διαφορετική απόδοση. Με την ανίχνευση της ανισορροπίας κυλίνδρων, οι αισθητήρες µπορούν να παρακολουθούν αυτές τις αλλαγές στην απόδοση και να «προτρέπουν» την ECU να αναλάβει δράση.  Αρχικά, αυτοί οι αισθητήρες (οι οποίοι είναι υψηλής ακρίβειας και γρήγορης απόκρισης) ανιχνεύουν τους ξεχωριστούς διερχόµενους παλµούς της εξάτµισης και ειδοποιούν την ECU για οποιεσδήποτε αλλαγές. Η µονάδα ECU µπορεί στη συνέχεια να συσχετίσει κάθε παλµό µε κάθε µεµονωµένο κύλινδρο και να ελέγχει τις µετρήσεις στέλνοντας βεβιασµένα ένα ειδικό σήµα, για παράδειγµα, προκαλώντας βεβιασµένα κενά καύσης, µη αναφλέγοντας έναν από τους κυλίνδρους. Όταν ανιχνεύεται ένα ανώµαλο σήµα, τότε η ECU µπορεί να αντισταθµίσει την έλλειψη απόδοσης του κυλίνδρου, διορθώνοντας το πρόβληµα χωρίς να πιέσει τους άλλους κυλίνδρους. Αυτό σηµαίνει ότι η απόδοση διατηρείται χωρίς να επηρεάζεται ο κινητήρας.  Επιπλέον, η ECU µπορεί να χρησιµοποιήσει τις πληροφορίες από αυτά τα ανώµαλα σήµατα για να αναφέρει τυχόν µη φυσιολογικές µεµονωµένες αποκλίσεις των κυλίνδρων στο Ενσωµατωµένο Διαγνωστικό Σύστηµα (OBD). Στη συνέχεια, αυτά µεταφράζονται σε Κωδικούς Βλάβης Διαγνωστικού Ελέγχου (DTC), οι οποίοι επιτρέπουν στους µηχανικούς να εντοπίζουν τις αιτίες και να επισκευάζουν τον κινητήρα γρήγορα και αποτελεσµατικότερα.

Αισθητήρες στα συστήµατα µετεπεξεργασίας καυσαερίων
Καθώς έχουν ασκηθεί περισσότερες πιέσεις στους κατασκευαστές αυτοκινήτων για να µειώσουν τις εκποµπές καυσαερίων τους, έχουν εισαχθεί και συστήµατα µετεπεξεργασίας. Αυτά τα συστήµατα περιλαµβάνουν την επανακυκλοφορία των καυσαερίων, καταλυτικούς µετατροπείς οξειδίου του αζώτου και φίλτρα σωµατιδίων ντίζελ (DPF), τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να µειώνουν τις παραγόµενες εκποµπές καυσαερίων. Οι αισθητήρες οξυγόνου χρησιµοποιούνται παράλληλα µε αισθητήρες πίεσης και θερµοκρασίας για την παρακολούθηση των συνθηκών λειτουργίας αυτών των συστηµάτων. Μετρούν τη συγκέντρωση οξυγόνου και συνεπώς επιτρέπουν στη µονάδα ECU να κρίνει εάν οι συνθήκες βρίσκονται εντός των κατάλληλων λειτουργικών προδιαγραφών των συγκεκριµένων συστηµάτων, π.χ. η διαδικασία αναζωογόνησης των φίλτρων DPF απαιτεί υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου και υψηλές θερµοκρασίες. Οι αισθητήρες οξυγόνου όχι µόνο εξασφαλίζουν ότι αυτά τα συστήµατα µπορούν να λειτουργήσουν, αλλά είναι θεµελιώδους σηµασίας για την αποτροπή δυνητικά πολύ δαπανηρών ζηµιών.  Τα συστήµατα αυτά περιλαµβάνονται κυρίως στα σύγχρονα οχήµατα µε κινητήρα ντίζελ, µε ένα ή περισσότερα συστήµατα να υποστηρίζονται από έναν ή περισσότερους αισθητήρες οξυγόνου. Ωστόσο, τα νέα προγράµµατα DENSO OE εκµεταλλεύονται ήδη τους τελευταίους αισθητήρες, διευκολύνοντας αυτές τις προηγµένες λειτουργίες σε βενζινοκινητήρες, φέρνοντας έτσι αυτά τα οχήµατα σε συµφωνία µε τους κανονισµούς εκποµπών.

Οι προηγµένες λειτουργίες αισθητήρα µειώνουν εκποµπές και κατανάλωση
Ως βασικό στοιχείο του EMS, αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν στα οχήµατα να έχουν µεγαλύτερο έλεγχο επί των εκποµπών τους, χωρίς να επηρεάζουν τις επιδόσεις του κινητήρα. Στην πραγµατικότητα, οι ικανότητες αυτοδιάγνωσης του οχήµατος βελτιώνονται αισθητά, πράγµα που σηµαίνει ότι βελτιώνεται και η απόδοση του κινητήρα. Εποµένως, επιτρέποντας τον ποσοτικό έλεγχο και την παρακολούθηση των επιδόσεων του κινητήρα σε πραγµατικό χρόνο, οι προηγµένες λειτουργίες των αισθητήρων οξυγόνου, µαζί µε άλλα µέρη του κινητήρα, όπως η µονάδα ECU ή τα συστήµατα µετεπεξεργασίας, επιτρέπουν στους κατασκευαστές και τους οδηγούς να επωφεληθούν από την καλύτερη απόδοση του κινητήρα.

www.denso-am.eu