Главная Промышленная автоматика.

границах диапазона рабочих температур исключает применение в качестве нагрузки резистора постоянного сопротивления вместо терморезистора. Терморезистор на уплотненной керамике изТЮг сохраняет некоторые особенности, свойственные кислородному элементу, но изменения в нем происходят со значительно меньшей скоростью, чем в пористом кислородном элементе. В результате меньшей скорости реагирования на кислород сопротивление терморезистора никогда не достигает установившейся величины в обычных условиях эксплуатации.

Время стабилизации в пропановой горелке изменяется в диапазоне от нескольких минут при повышенной температуре до нескольких часов при пониженной температуре, как показано на рис. 8. На этом рисунке также указан диапазон изменения сопротивления терморезистора при колебании с частотой 1 Гц коэффициента избытка воздуха а для пропановой горелки (частота порогового регулирования системы с обратной связью обычно находится в диапазоне 1-2 Гц). Не были выявлены условия движения автомобиля, при которых нарушался бы баланс делителя «апряжений - кислородный элемеит-терморезистор.

На рис. 9 показаны типичные результаты измерения выходного напряжения датчика (в процентах величины напряжения питания Уэ) в зависимости от отношения К (коэффициента избытка воздуха а), которое определяется как

действительное В/Т-отношение стехиометрическое В/Т-отношение

Эти измерения были выполнены на установке с пропановой го- релкой с использованием схемы измерения, показанной нарис. 7

100 80 60

5 с.

го о

jsor

850°G ]

i i i i

350C 85(fc

1,1 Л

WO- -

о 5б0°С • 700 "С

Рис. 9. Зависимость выходного напряжения датчика на Ti02 от величины X, измеренной при применении пропановой горелки, отрегулированной на изменение Я от 0,95 (богатая смесь) до 1,05 (бедная смесь)

Рис. 10. Зависимость выходного напряжения датчика на ТЮе от Л, измеренная при динамометрических испытаниях двигателя (замкнутый цикл)



Таблица 2

Типичное время установления для новых датчиков на ТЮг

Богатая смесь

Температура,

Время установления (мс) Лля переходов смеси

богатая-бедная

бедная - богатая

350 850

20 35

15 Ю

Бедная смесь

Рис. И. Типичная переходная характеристика датчика на TiOa

Температурная компенсация, примененная ,в диапазоне температуры 350-850° С, была отличной. На рис. 10 приведена характеристика датчика, измеренная при динамометрических испытаниях в двигателе с рабочим объемом 5,8 л и с испарительным карбюратором [17] (одной из основных особенностей экспериментального испарительного карбюратора является сведенный к минимуму эффект от неравномерного распределения топливной смеси по цилиндрам). При проведении этих измерений датчик был соединен с электронной схемой, имеющей обратную связь, и использован для регулирования работы двигателя по замкнутому циклу.

Точки на рис. 10 были получены экспериментально путем варьирования системы контрольных точек и измерения соответствующей им средней величины а посредством обычного газоанализатора.

Погрешность в определении абсолютной величины а составляла 0,1. Эти измерения проводились на двух режимах работы двигателя, различающихся по частоте вращения и нагрузке, и при температуре газа в месте расположения датчика соответственно около 500 и 700° С. Изменение выходного напряжения датчика происходила очень резко при обоих значениях температуры и Х= 1 в пределах погрешности эксперимента).

Кривая переходного режима датчика изображена на рис. И. В опыте, проведенном с использованием испарительного карбюратора, 7,-отношение периодически менялось с амплитудой ±1,5 относительно стехиометрического значения Х=1 при частоте приблизительно 1 Гц для последующей записи показаний датчика.

Двигатель работал с частотой вращения 1600 об/мин и с крутящим моментом на валу 137 Н-м, при которых температура газа у датчика составляла примерно 700° С. Как видно, время установления для перехода от полностью обогащенной к полностью обед-пенной смеси и обратно меньше 70 мс. В табл. 2 приведены средние значений времени установления, полученные по большому числу дачтиков, испытанных в пропановой горелке при температурах 350 и 850° С.



Испытания на надежность

Проверка надежности датчика на TiOg проводилась как в лабораторных условиях, так и при динамометрических и дорожных испытаниях. На рис. 12 обобщены результаты одного из таких испытаний, полученные во время проведения динамометрических испытаний двигателя, которые отражают типичные характеристики старения датчика. Испытание было проведено на двигателе с рабочим объемом 3,3 л, имеющим карбюратор с обратной связью (рис. 13). Испытание на долговечность проводилось по циклической программе Объединения автомобилестроительных фирм (АМА), которая использовалась для режима работы двигателя с рабочим объемом 3,3 л, установленного на автомобиле f системой обратной связи. Во время испытаний применялось топ ливо с содержанием 0,0025 г/л свинца; 0,0002 г/л фосфора и 0,03% серы. В течение всего цикла программы АМА датчик находился при температуре отработавших газов, изменяющейся от 350 до 850° С. Периодически проверялась работа двигателя в режиме порогового регулирования цикла, а характеристики датчика измерялись через каждые 8-16 тыс. км на установке с пропановой

горелкой. На рис. 12 приве-


60 ты с. км

80 тыс.км

16 32 т 61 вОтыскм Пробег по стандарту АМА

Рис. 12. Средние характеристики старения датчика на ТЮг (число датчиков 23; испытание пробегом по стандарту АМА):

О-350°С; А -850°С "

дены средние значения и средние квадратические отклонения ±3и выходного напряжения для переходов бедная - богатая и богатая - бедная смеси при температурах наконечника датчика 350 и 850° С в зависимости от пробега. Несколько датчиков из члела подвергнутых процессу старения были Впоследствии установлены на автомобили с рабочим объемом двигателя 2,3 л и системой регулирования с обратной связью и использованы для проведения дорожных и стендовых испытаний по циклу 75 С VS.

Результаты показывают, что датчики на TiOg, подвергшиеся процессу старения, не привели к существенному нарушению peгyлиJ-ровки системы с обратной связью как по показателям точности, так и по экономии топлива.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

0.0036