Лямбда зонд (датчик кислорода) - особенности работы, диагностики и ремонта

Функции и задачи лямбда-датчика — чтобы двигатель оставался чистым

Лямбда-датчики изнашиваются, помимо прочего, из-за загрязнения. Неисправные датчики могут привести к явным признакам своей неисправности, таким как — потеря производительности.

Лямбда-зонд используется в бензиновых двигателях с конца 1970-х годов. Только использование датчика отработавших газов (в сочетании с неэтилированным бензином) позволило использовать регулируемый каталитический нейтрализатор. С помощью лямбда-датчика электроника двигателя рассчитывает содержание кислорода в выхлопных газах. Контроллер смеси, таким образом, может оптимально регулировать соотношение топливо-воздух для сгорания посредством продолжительности впрыска впрыскивающих клапанов. Содержание кислорода в отработавших газах должно быть по возможности нулевым, поскольку кислород предотвращает восстановление токсичных оксидов азота до азота в каталитическом нейтрализаторе. Пока что нет бензинового двигателя, который может обойтись без зонда. С начала 2000-х годов лямбда-зонд также используется в дизельных двигателях и также помогает соблюдать допустимые значения выбросов. Дизельные двигатели с лямбда-зондом (-ами) также лучше защищены от дефектов, поскольку опасные дефекты могут быть обнаружены и остановлены. Лямбда-зонд также контролирует каталитические нейтрализаторы-накопители NOX: он предоставляет данные для управления каталитическим нейтрализатором, который необходимо периодически регенерировать, чтобы сохранить эффект накопления.

Проверка лямбда-зонда тестером:

Берём электронный милливольтметр постоянного напряжения и подсоединяем его параллельно ЛЗ («+» «-» к ЛЗ, — к массе), причём лямбда зонд должен быть подключен к контроллеру.

Когда двигатель прогреется (5-10 мин) затем нужно смотреть на стрелку вольтметра. Она должна периодически ходить между 0,2 и 0,8 В (т.е. 200 и 800 мВ, причём, если за 10 секунд произойдёт менее 8-и циклов — ЛЗ пора менять. Также к замене если напряжение «стоит» на 0,45 В.

Когда же напряжение всё время 0,2 или 0,9 В — то что-то со впрыском — смесь слишком бедная или слишком богатая. Поскольку напряжение датчика кислорода все время должно изменятся и скакать от ≈0,2 до 0,9V.

Имеется еще один быстрый способ проверки лямбда зонда. Следует сделать так:

Аккуратно прокалывается плюсовым контактом тестера (чёрный провод лямбды), другой контакт — на массу. На работающем моторе показания должны колебаться от 0,1 до 0,9V. Постоянные показания (к примеру, всё время 0,2) или показания, выходящие за эти рамки, или колебания с меньшей амплитудой говорят о неисправности зонда.

всё время 0,1 — мало кислорода
всё время 0,9 — много кислорода
Зонд исправен, проблема в чём-то другом.

Если есть время и желание позаморачиватся можно провести несколько тестов на богатую и бедную смесь и дополнительно проверить датчик лямбда зонд.

Отключите кислородный датчик от колодки и подключите его цифровому вольтметру. Заведите автомобиль, и, нажав педаль газа, увеличьте обороты двигателя до отметки 2500 оборотов в минуту. Используя устройство для обогащения топливной смеси, устройте снижение оборотов до 200 в минуту.
При условии, что ваш автомобиль оборудован топливной системой с электронным управлением, выньте вакуумную трубку из регулятора давления топлива. Посмотрите на показания вольтметра. Если стрелка прибора приблизится к отметке 0.9 В, значит, лямбда зонд находится в рабочем состоянии. О неисправности датчика свидетельствует отсутствие реакции вольтметра, и показания его в пределах меньших отметки 0.8 В.
Сделайте тест на бедную смесь. Для этого возьмите вакуумную трубку и спровоцируйте подсос воздуха. Если кислородный датчик исправен, показания цифрового вольтметра будут на уровне 0.2 В и ниже.
Проверьте работу лямбда зонда в динамике. Для этого подключите датчик к разъему системы подачи топлива, и установите параллельно ему вольтметр. Увеличьте обороты двигателя до 1500 оборотов в минуту. Показатели вольтметр при исправном датчике должны быть на уровне 0,5 В. Другое значение свидетельствует о выходе из строя лямбда зонда.

Проверка напряжения в цепи подогрева

Для проверки наличия напряжения в цепи нужен вольтметр. Включаем зажигание и подсоединяем его щупами к проводам нагревателя (отсоединять разъем не можно, лучше проткнуть острыми иголками). Их напряжение должны быть равно тому, что выдает аккум на не запущенном двигателе (около 12В).

Если нет плюса нужно пройти цепь АКБ-предохранитель-датчик, поскольку он всегда идет напрямую, а вот минус поступает с ЭБУ, так что если нет минуса смотрим цепь до блока.

Проверка нагревателя лямбда зонда

Кроме как померить напряжения мультиметром, можно замерить еще и сопротивления для проверки исправности нагревателя (двух белых проводов), но нужно будет тестер переключить на Омы. В документации к определенному датчику обязательно указывается номинальное сопротивление (обычно оно около 2-10 Ом), ваша задача только проверить его и сделать вывод. На видео показан данный способ:

https://youtube.com/watch?v=CxhGVt5_YUA

Проверка опорного напряжения датчика кислорода

Тестер переключаем на режим вольтметра, затем включив зажигание измеряем напряжение между сигнальным и проводом массы. В большинстве случаев опорное напряжение лямбда-зонда должно быть 0,45В.

Лямбда зонд – это датчик концентрации О₂ (или проще говоря – кислородный датчик), позволяющий оценивать объем несгоревшего кислорода, содержащегося в отработанных газах. Эти показатели крайне важны, так как благодаря поддержанию определенных пропорций топлива и воздуха, происходит наиболее эффективное сгорание топливовоздушной смеси. Самым лучшим соотношением считается 14,7 частей кислорода на 1 часть бензина. Если это соотношение будет нарушаться, то смесь будет бедной или, наоборот, обогащенной, что, в свою очередь, скажется на расходе топлива и мощности мотора.

Хоть внешне датчик кислорода и не выглядит, как «жизненно важная» деталь, он выполняет очень важную функцию, поэтому любая неисправность лямбда зонда, «симптомы» которой мы рассмотрим, должна быть незамедлительно исправлена.

Лямбда-контроль в замкнутом контуре управления

Действующие инструкции регулирования выбросов сделали почти обязательным замкнутый контур управления составом воздушно-топливной смеси в сочетании с каталитическим конвертером. В то же время несмотря на оживленные дискуссии, инженеры не достигли согласия о том, что лямбда-показатель должен обязательно быть ранен единице для всех эксплуатационных режимов.

Лямбда-контроль — система с замкнутым контуром управлении, действующая так, чтобы сигнал от кислородного датчика в выхлопе мог непосредственно влиять на количество вводимого топлива. На рисунке показана блок-схема системы управления по лямбда-показателю.

Результаты управления по лямбда-показателю и действие катализатора приведены на рисунке. Принцип действия системы следующий: лямбда-датчик генерирует напряжение, пропорциональное содержанию кислорода в выхлопе, содержание кислорода, в свою очередь, пропорционально отношению «воздух-топливо». При идеальном регулировании это напряжение составляет приблизительно 450 мВ. Если напряжение, полученное ECU, ниже этого значения (бедная смесь), количество введенного топлива понемногу увеличивается. Если напряжение сигнала выше порога (богатая смесь), количество топлива уменьшается. Это изменение в воздушно-топливном отношении не должно быть слишком резким, поскольку это заставит двигатель «взбрыкивать». Чтобы предотвратить это явление, блок управления двигателем содержит интегратор, который изменяет состав смеси в течение определенного времени.

Существует также задержка между формированием смеси в коллекторе и измерением содержания кислорода в выхлопном газе. Это обусловлено рабочим циклом двигателя и скоростью смеси на впуске, временем, необходимым выхлопным газам, чтобы достигнуть датчика, и временем реакции датчика. Эту задержку иногда называют «мертвым временем», и она может достигать одной секунды на скорости холостого хода и несколько сотен миллисекунд на более высоких скоростях двигателя.

Из-за «мертвого времени» смесь невозможно привести к точному значению лямбда = 1. Если в системе установлен интегратор, который может учитывать скорость двигателя, тогда удается удерживать значение лямбда смеси в диапазоне 0,97—1,03, то есть в области, в которой TWC наиболее эффективен.

Симптомы неисправности

Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:

Повышенная токсичность выхлопных газов;
Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
Увеличение расхода топлива;
Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.

Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.

Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:

Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
Нарушение целостности конструкции датчика.

Принцип работы лямбда-зонда

Конструкция датчика состоит из следующих основных элементов:

металлический корпус;
керамический изолятор;
электрический нагреватель;
электропроводка и токопроводящие контакты.

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания содержание кислорода в атмосферном воздухе и в выпускном коллекторе выхлопной системы разное. Один электрод лямбда-датчика «дышит» наружным воздухом, а второй выхлопными газами. Соответственно, ионы кислорода создают в твердом электролите разность потенциалов. Это напряжение передается на бортовую систему управления подачей топлива, в результате чего в режиме реального времени оптимизируется состав топливно-воздушной смеси.

Корректное измерение отклонения количества кислорода в катализаторе возможно только при температуре не ниже 300 градусов. Это обусловлено тем, что циркониевый электролит при меньшей температуре в качестве проводника не работает. Поэтому при холодном пуске лямбда-датчик не принимает участия, а за состав подаваемой в двигатель топливно-воздушной смеси на этом этапе отвечают иные электронные устройства. В современных датчиках кислорода имеется электрический подогрев управляемых бортовым электронным блоком.

Максимальная температура для работы лямбда-датчика также ограничена и не должна превышать 1000 градусов. Поэтому устройство, установленное для быстрого прогрева на выпускном коллекторе перед катализатором, чувствительно к перегреву вследствие длительной езды на максимальных оборотах двигателя.

Рейтинг производителей лямбда-зондов

Кислородный датчик имеет высокую цену. В его состав входит керамический электролит с диоксидом циркония, а электроды изготовлены из платины. Выпускаются – с подогревом и без подогрева, широкополосные модели. Производят сложное оборудование компании из разных стран мира. Команда VyborExperta.ru решила выяснить, какой лямбда зонд лучше и протестировала продукцию наиболее популярных брендов. При анализе использовались инструментальные методы, учитывались отзывы автовладельцев и профессиональных автослесарей.

При составлении обзора эксперты учитывали:

Репутация – анализаторы выпускают компании с многолетним опытом работы и молодые бренды;
Ассортимент – в каталогах лучших производителей модели для десятков марок автомобилей;
Технологии – на предприятиях используют проверенные методы изготовления кислородных датчиков, внедряются инновационные материалы и конструктивные решения;
Наличие сертификатов – лидеры отрасли сертифицируют свои комплектующие по разным международным стандартам, малоэффективные производители редко имеют хотя бы один сертификат;
Защита продукции – обратной стороной популярности брендов является большое количество контрафактной продукции. Компании, которые заботятся о своей репутации, защищают свой продукт.

Не все производители, представленные на рынке, удовлетворили экспертов качеством своей продукции. Несоответствие технических данных заявленным параметрам, отсутствие сертификатов, слабо развитые сервисные службы – такие бренды исключались из нашего рейтинга.

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)

Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.

Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика — 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси — пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.

Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6

Лямбда-контроль: функции лямбда-зонда

Значение лямбда (λ) обозначает соотношение топлива и воздуха. Значение лямбда, равное единице (λ = 1), является желаемым эталонным значением, также называемым стехиометрическим отношением. Потому что при таком соотношении именно то количество кислорода, которое необходимо для сжигания всего топлива. С бензином премиум-класса (октановое число 95) на кг топлива приходится 14,7 кг воздуха. Если в выхлопных газах содержание кислорода выше, смесь бедна (λ> 1). В случае избытка топлива говорят о богатой смеси (λ <1).

Блок управления стремится поддерживать топливно-воздушную смесь в идеальном соотношении. Для бензиновых двигателей это соотношение находится в так называемом «лямбда-окне» (λ = 0,97–1,03). В результате каталитический нейтрализатор достигает максимальной эффективности очистки. С другой стороны, двигатель достигает максимально возможного крутящего момента с лямбда-значением 0,85 (богатая смесь). Следовательно, значение лямбды лежит вне лямбда-окна, например, в фазах ускорения. Дизельные двигатели работают с обедненной смесью от λ = 1,3 до λ = 6. Кстати, лямбда-датчик не оказывает прямого влияния на количество топлива, которое впрыскивается в дизельный двигатель. Вместо этого лямбда-зонд воздействует на клапан рециркуляции отработавших газов в дизельном топливе, который регулирует топливную смесь посредством скорости рециркуляции отработавших газов.

Диагностика по лямбда зонду

Ведь он может нам многое рассказать о процессах в системе управления двигателем.

Пример №1.

Как я выше писал, лямбда зонд не учитывается во многих режимах работы двигателя. Это касается и разгона, так как в этот момент важна не стехиометрия, а тяговые характеристики двигателя, поэтому экология отбрасывается на задний план и ЭБУ льёт топлива столько, сколько необходимо для успешного разгона.

Но если логически подумать, то хоть лямбда зонд и не учитывается, но сигнал он вырабатывает и мы можем его увидеть.

Так как ЭБУ льет топливо от души, то лямбда зонд должен это показывать, поднявшись максимально вверх и оставаясь там, пока идет разгон. Как на этом графике

Если в Вашем случае лямбда зонд не висит вверху во время интенсивного разгона, как на графике выше, а, наоборот, падает вниз, значит двигателю не хватает топлива

В этом случае обращаем внимание на топливный насос, фильтр, форсунки и т.д. А лучше сразу замерить давление топлива

Пример №2

Это аналогичный пример, только наоборот. Также этот пример разрушает некоторые стереотипы, сложившиеся у людей после некорректного теоретического объяснения — как работает лямбда зонд.

Как объясняют работу лямбда зонда — «исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ» Всё! А нужно примерно так — «исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ на прогретом двигателе в режиме холостого хода или в режиме частичных нагрузок при установившихся оборотах двигателя». Чувствуется разница?

Поэтому очень много раз приходилось отвечать на одни и те же вопросы — «Мой лямбда зонд выходит за пределы и опускается до нуля. Новый датчик ведёт себя также. Что делать?», «Мой лямбда зонд периодически падает до нуля. Замена?», «Лямбда зонд падает в 0. Это же не нормально?»

Причем, некоторые даже после ответа, что это нормально, всё равно не верят и меняют датчики. Ведь убеждение, что сигнал датчика может быть только 0.1В-0.9В, не позволяет принять реальность.

Вот пример графика, где лямбда зонд показывает 0

Я специально вывел режим работы двигателя. В режиме отсечки (принудительный холостой ход, торможение двигателем) ЭБУ довольно серьезно прикрывает форсунки (вплоть до полного закрытия) и, естественно, кислород в камере сгорания не сгорает. Поэтому лямбда зонд падает в ноль. Он практически не видит разницы между количеством кислорода в выхлопных газах и в окружающей среде.

Поэтому если в режиме отсечки сигнал лямбда зонда болтается где-то в верху, значит необходимо обратить на это внимание и разобраться в этом. Возможно какие-то форсунки не герметичны и огромное разрежение (посмотрите на показания ДАД) в режиме отсечки буквально высасывает топливо из них

А может просто прошлый хозяин автомобиля залил супер-пупер прошивку от очередного «гения калибровок».

Пример №3

По второму лямбда зонду можно оценить работу катализатора. А также узнать, установлен ли он вообще.

Если сигнал второго лямбда зонда имеет практически ровную линию, то это значит, что катализатор работает

А если сигнал второго лямбда зонда имеет такой же вид, как и сигнал первого лямбда зонда, то это означает, что катализатор не работает либо отсутствует

Вот такие основные выводы можно сделать, посмотрев на графики сигнала лямбда зонда.

В конце отмечу ещё один важный момент. Если у Вас есть подозрения на неисправность лямбда зонда, то лучше посмотреть на его сигнал в режиме «Тест датчика кислорода». Этот режим позволяет получить из блока управления двигателем только сигнал лямбда зонда. В чем смысл?

А смысл в том, что обмен между ЭБУ и диагностической программой происходит на довольно низкой скорости. И когда параметров очень много, то, естественно, это сказывается на скорости обмена ещё больше.

Поэтому этот режим позволяет вывести на экран только информацию, связанную с лямбда зондом.

Также желательно поднять обороты двигателя до 2000-3000 оборотов в минуту и анализировать график лямбда зонда аналогично приведенным выше примерам.

Всем Мира и ровных дорог!

По теме:

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

Циркониевые;
Титановые;
Широкополосные.

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

Измерительной;
Насосной.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6

Проверка титанового датчика осциллографом

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода титановым датчиком

Система измерения кислорода титановым датчиком:

Цепь делителя напряжения. Внутренний резистор.

Напряжение датчика изменяется по мере изменения содержания кислорода в отработавших газах.

Сопротивление датчика также изменяется по мере изменения содержания кислорода в отработавших газах.

Напряжение подается на аналого-цифровой преобразователь (B).

Блок управления автомобиля производит сравнение цифрового выхода с данными внутренней справочной таблицы.

Для поддержания правильного соотношения топливовоздушной смеси блок управления регулирует сигнал на инжекторы. Напряжение, подаваемое в цепь делителя напряжения, должно быть исключительно стабильным, так как блок управления воспринимает любое изменение как изменение содержания кислорода в отработавших газах.

Схема поддержания стабильного напряжения датчика:

Изменяющееся напряжение аккумуляторной батареи проходит через цепь регулятора (A), при этом цепь регулятора поддерживает напряжение постоянным.

Блок управления использует ШИМ-сигнал для управления температурой датчика (C).

Для производства измерений осциллоскопом измеряется напряжение между точками X и Y указанными на принципиальной схеме.

Где находится лямбда-зонд и сколько их в автомобиле

Для того чтобы определить точное количество датчиков кислорода в вашем автомобиле, можно обратиться за помощью в автосервис, где после специальной диагностики вам выдадут снимок днища машины с отмеченными на нем лямбда-зондами. Но если вы хотите сэкономить свои средства, мы расскажем, где искать лямбда-зонд и как установить количество датчиков самостоятельно.

Стоит отметить, что лямбда-зонды устанавливаются и под капотом автомобиля, и под днищем.

Для начала нужно определиться с точным годом выпуска автомобиля. Если ваше транспортное средство изготавливали еще в XX веке, то, скорее всего, у него имеется только один лямбда-зонд. Более современные модели авто, как правило, оснащены двумя или четырьмя датчиками.

Еще один немаловажный параметр – объем двигателя:

если он меньше 2 л, то автомобиль оснащается двумя датчиками, найти которые не составит особого труда (первый лямбда-зонд располагается под капотом, а второй – под днищем);
если больше 2 л, авто будет иметь четыре лямбда-зонда (два – под капотом и два – под днищем).

Воочию убедиться в наличии и количестве подкапотных датчиков можно следующим образом:

Откройте капот.
Найдите мотор (обычно он располагается прямо посередине подкапотного пространства под пластиковой крышкой с наименованием марки автомобиля).
Найдите выпускной коллектор (это массивные трубы, расположенные рядом с двигателем, одна часть которых прилегает к мотору, а другая уходит вглубь).
На коллекторе найдите небольшой элемент в форме цилиндра, длина которого не превышает 5–7 см. Это и есть лямбда-зонд (если их несколько, то один будет расположен справа, а другой – слева).

Чем же обусловлен интерес автомобилистов к расположению лямбда-зонда? Все дело в том, что датчик кислорода не вечен и требует замены после определенного пробега. Техническая документация большинства транспортных средств свидетельствует о том, что лямбда-зонд необходимо менять на новый после 80 000 км пробега. Как показывает практика, датчик кислорода может функционировать практически вдвое дольше с тем условием, что владелец авто будет придерживаться нескольких простых рекомендаций.

Основные функции лямбда-зонда

Стремительный технологический прогресс и сопутствующее ему ухудшение экологической ситуации привели к установлению четких норм, касающихся максимально допустимого количества выбросов – результата работы транспортных средств. В целях минимизации ущерба, наносимого окружающей среде, автомобили стали оснащать каталитическими нейтрализаторами (катализаторами) – специальными устройствами, уменьшающими количество вредных веществ в выхлопных газах машин с двигателями внутреннего сгорания.

Катализатор – важный элемент устройства автомобиля, но его эффективная работа возможна только при соблюдении нескольких условий. Так, без систематического контроля за составом топливно-воздушной смеси устройство быстро выйдет из строя и утратит свои рабочие функции. Избежать подобной неприятности можно посредством использования датчика кислорода, который также называют лямбда-зонд.

Что такое лямбда-зонд? Основа названия датчика соответствует наименованию греческой буквы λ (лямбда), которой в машиностроении обозначают коэффициент излишка воздуха в топливно-воздушной смеси. Если состав смеси имеет оптимальные пропорции, т. е. на 14,7 частей воздуха приходится 1 часть топлива, лямбда равна 1. Диапазон возможных отклонений, при котором работа катализатора будет оставаться эффективной, в данном случае минимален: от 0,9 до 1,1.

Поддержание такой точности возможно только посредством использования систем питания с электронным впрыском топлива и с учетом наличия лямбда-зонда (схема 1). Получается, что основная функция устройства заключается в информировании компьютера инжекторного транспортного средства о нарушениях в соотношении компонентов топливно-воздушной смеси.

Теперь попробуем разобраться, где находится лямбда-зонд. Располагается лямбда-зонд перед катализатором в выпускном коллекторе и является важнейшим элементом системы определения остаточного содержания кислорода в выхлопных газах. Сигнал датчика поступает на электронный блок управления системы впрыска топлива, который оптимизирует состав смеси в случае изменения объема подаваемого в цилиндры топлива.

В результате взаимосвязанной работы перечисленных механизмов осуществляется регулировка количества топлива относительно количества воздуха, что позволяет максимально увеличить процент сгорания топлива в цилиндрах и обеспечить эффективную работу катализатора. Стоит отметить, что многие современные модели автомобилей оснащаются дополнительным лямбда-зондом или вспомогательными датчиками (к примеру, датчиком температуры, который устанавливается на выходе катализатора). Это позволяет контролировать работу катализатора и поддерживать правильные пропорции воздушно-топливного состава.

Стехиометрическое отношение

В автомобилестроении используется теория функционирования ДВС. По этой теории, необходимо соблюдение так называемого стехиометрического соотношения – так называется оптимальная пропорция кислорода и топлива, благодаря которой топливо горит качественно. Происходит это в цилиндре двигателя. Точнее, в камере, находящейся в таком цилиндре. Следовательно, стехиометрическое отношение считается важнейшим параметром, от которого во много зависит налаженная работа всей топливной системы.

С учетом такого показателя происходит работа режима работы мотора. Оптимальным соотношением этих двух компонентов считается 14,7:1. Первая из цифр обозначает массу кислорода, а вторая – топлива в килограммах. Поступление данной топливовоздушной смеси в указанной пропорции происходит в определенный отрезок времени.

Типы датчика кислорода

Помимо оксида циркония используются также широкополосные и титановые датчики кислорода.

Титановые. Этот вид сенсора имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается с 700 ° C. Титановые лямбда-зонды не требуют атмосферного воздуха, так как их принцип действия основан на изменении выходного напряжения в зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах.
Широкополосный. Это улучшенная модель лямбда-зонда. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах и регистрирует напряжение, вызванное разностью потенциалов. Затем измеренное значение сравнивается с эталонным значением (450 мВ), и в случае отклонения подается ток, в результате чего ионы кислорода впрыскиваются из выхлопных газов. Так продолжается до тех пор, пока напряжение не будет соответствовать заданному.

Лямбда-зонд — очень важный элемент системы управления двигателем и его неисправность может затруднить управление автомобилем и вызвать больший износ других частей двигателя. А поскольку он не подлежит ремонту, его нужно сразу же заменить на новый.