В связи с ужесточением требований по нормированию состава отработавших газов становится понятно, почему автопроизводители уделяют столь пристальное внимание процессу сгорания и контролю над уровнем выбросов.

Стратегии, которым следовали ранее, не соответ­ствуют действующим требованиям по нормированию состава автотранспортных выбросов. Мы уже привыкли к системам с замкнутым контуром и соответствующим топливом. Система управления двигателем полагается на многочисленные датчики, которые должны работать правильно, предоставляя все необходимые данные для обеспечения максимальной эффективности работы двигателя.

Когда были внедрены каталитические нейтрализаторы отработавших газов, их функция состояла в строгом контроле коэффициента соотношения воздуха/топлива 14,7:1 или лямбды ?=1,0. Это означало, что система управления двигателем нуждалась в способе определения концентрации топливовоздушной смеси. Необходимые данные удалось получить путем измерения количества кислорода в выхлопных газах после завершения процесса сгорания.

Закрытая система, или система с замкнутым контуром представляет собой стратегию, при которой система управления двигателем полагается только на те данные, которые были предоставлены кислородными датчиками с целью регулирования продолжительности впрыска топлива. Во время прогрева двигателя система управления двигателем полагается на запрограммированную продолжительность впрыска топлива, не воспринимая сигналы, поступающие от кислородных датчиков.

Самым распространенным типом датчика, установленным на системах впрыска бензинового топлива, является циркониевый. До того, как появился каталитический нейтрализатор отработавших газов (Pre cat — «предварительный каталитический нейтрализатор»), существовал один датчик; другой датчик был разработан после того, как появился каталитический нейтрализатор отработавших газов (Post cat). Сам датчик изготовлен из двуокиси циркония, одна часть элемента открывается в атмосферу, а другая взаимодействует с отработавшими газами. Платиновый контакт присоединен к каждой из сторон элемента из двуокиси циркония.

Кислород содержит отрицательно заряженные ионы, которые собираются на платиновых электродах, и когда датчик достигает температуры около 400°C, любая разность потенциалов образует электрическое напряжение. В случае если смесь бедная, содержание кислорода в отработавших газах высокое. При сравнении с содержанием кислорода в атмосфере существует только очень маленькая разность потенциалов, и, как следствие, возникает небольшое напряжение (около 0,2–0,3 В).

В случае если смесь богатая, то содержание кислорода в отработавших газах низкое. Создается большая разность потенциалов, поэтому возникает относительно более высокое напряжение (0,7–0,9 В). Система управления двигателем будет непрерывно подстраивать длительность импульсного сигнала под форсунки с целью выйти на среднее напряжение, составляющее около 0,4–0,6 В при значении лямбда около 1.0. Поскольку в процессе движения режимы работы двигателя по­стоянно изменяются, значение напряжения колеблется в обе стороны от среднего значения. Поэтому данный датчик в силу своей неспособности определить небольшие изменения в содержании кислорода известен как узкополосный.

Датчик, установленный после каталитического нейтрализатора отработавших газов, действует по тому же способу, что и датчик перед ним, но с одним очень большим отличием. После того, как газы были обработаны каталитическим нейтрализатором, содержание кислорода в них остается на неизменном уровне. Это обеспечивает постоянное напряжение около 0,4–0,6 В. Теперь система управления двигателем может эффективно отслеживать работу каталитического нейтрализатора отработавших газов.