Датчик измерения содержания кислорода в выхлопных газах, т.е. лямбда-зонд, был создан благодаря идее точной дозировки соответствующего количества воздуха и топлива для получения наиболее оптимальной топливной смеси. Было подмечено, что когда количество кислорода в смеси очень мало, оно слишком богато, а когда кислорода гораздо больше, то смесь становится бедной. Для лучшего и эффективного сжигания топлива на 1 кг топлива должно приходиться 14,7 кг воздуха. Тогда говорят, что топливно-воздушная смесь является стехиометрической, а лямбда, или коэффициент избытка воздуха, равен 1. Вот почему датчик кислорода выхлопных газов получил свое название, потому что его задача – передавать информацию на компьютер о составе выхлопных газов, чтобы постоянно поддерживать соответствующие пропорции смеси.
Почему лямбда-зонд так важен?
Кроме вопроса обеспечения оптимального сгорания топлива, упомянутого во поступлении, и, таким образом, правильной работы каталитического нейтрализатора датчик кислорода также отвечает за состав появляющихся в них выхлопных газов и вредных соединений. Это оказывает непосредственное влияние на выбросы выхлопных газов. Если топливно-воздушная смесь слишком богата, образуются углеводороды и угарный газ. Когда в смеси слишком много кислорода, образуются вредные окислы серы.
Лямбда зонд – принцип действия
Лямбда-зонд – разновидность небольшой батареи, расположенной в выхлопной системе. Измерительная часть кислорода заключена в стальной корпус и расположена внутри выхлопного канала, что позволяет контактировать с выхлопными газами. Внешняя часть датчика неэкранирована и расположена вне воздуховода, чтобы контактировать с окружающим воздухом. Для работы лямбда-зонда необходима определенная температура. Он должен быть нагрет примерно до 350 градусов Цельсия и может выдерживать температуру до 800 градусов Цельсия. Современные датчики оснащены обогревателями, благодаря чему время прогрева сокращено до 20-30 секунд после запуска двигателя. Работа датчика кислорода зависит от напряжения. Когда напряжение низкое, это означает, что в смеси слишком много топлива, а когда оно высоко, это снова означает, что смесь слишком богата. Напряжение создается потоком ионов кислорода, который в свою очередь создается разницей в количестве молекул кислорода в окружающей среде и молекул кислорода в выхлопных газах. Информация о напряжении поступает на контроллер, принимающий решение о впрыске топлива. Электронная система соответственно корректирует дозировку топлива. Чтобы избежать неравномерной работы двигателя, топливо подается с небольшой задержкой. Помимо состава смеси контроллер также должен учитывать нагрузку приводного агрегата, диапазон открытия дроссельной заслонки и обороты двигателя. Короче говоря, измерения производятся примерно 100 раз в секунду, тогда как коррекция дозы происходит 300 раз в минуту. Лямбда-зонды чаще всего узкополосные или широкополосные. Последние также оснащены кислородным насосом, отвечающим за регулировку количества кислорода в датчике, что позволяет более точно измерять состав смеси. Контроллер не всегда учитывает показания датчика кислорода, отключаемого при мягкой езде, торможении двигателем или резком ускорении. Тогда колебания пропорций смеси естественны. Большинство современных автомобилей оснащены как минимум двумя датчиками кислорода. Первый находится перед катализатором и отвечает за передачу информации о необходимости коррекции дозы топлива, а лямбда-зонд за катализатором контролирует его правильную работу.
Симптомы и последствия неисправности лямбда-зонда
Благодаря своему расположению датчик может быть поврежден из-за загрязнения, например слишком богатой топливно-воздушной смесью, моторным маслом или охлаждающей жидкостью из-за течения прокладки головки двигателя. Он подвергается воздействию не только химических факторов, но и термических факторов, потому что его рабочая температура очень высока, и контакт с холодной водой (например, при проезде через лужу) может вызвать термический удар. Датчик кислорода в ОГ также является расходным элементом с ориентировочным сроком службы 90 000-100 000 км, а датчики с нагревательными элементами – до 160 000 км. Симптомами неисправности лямбда-зонда являются прежде всего горение лампочки двигателя, повышенный расход топлива (иногда изменения можно заметить только при езде по городу), неравномерная работа двигателя на холостом ходу, пропуски зажигания и общее ухудшение работы привода. Поврежденный датчик может привести к повреждению катализатора, когда топливо сжигается в выхлопной системе. Если неисправность не проявляется в течение длительного времени, это может привести к возгоранию каталитического нейтрализатора из-за повышения температуры в системе. Для правильной работы лямбда зонда большое значение имеет тип и качество залитого в бак топлива, а также добавлена ли присадка, содержащая свинец, который разрушительно действует на зонд. Если топливо загрязнено и низкое качество, это может необратимо повредить датчик. Также отсутствие корпуса на его наружной части делает его уязвимым к механическим повреждениям, например, вылетающими из-под колес камнями. Неисправность лямбда-зонда влечет дальнейшие последствия не только посредством риска выхода из строя других смежных компонентов (например, каталитического нейтрализатора) или компонентов двигателя, но также увеличивает выброс вредных веществ в атмосферу вместе с выхлопными газами. Поэтому следует время от времени ходить в мастерскую и проверять состав смеси. Цена такой услуги или даже замены датчика значительно ниже затрат, связанных с приобретением и установкой нового катализатора.
Проверка лямбда зонда
Для исправной работы лямбда-зонда следует проверять его каждые 30 000 км, хотя срок службы можно оценить в 100 000 км, а в случае датчиков с обогревом даже до 160 000 км. Проверка датчика включает в себя считывание ошибок с компьютера и проверку соответствующих рабочих значений с помощью диагностического инструмента. Также проверяется внутреннее сопротивление нагревателя, источник питания, электрические соединения, электропроводка и сила сигналов, посылаемых зондом. Если во время диагностики отмечаются тревожные симптомы, датчик откручивается и начинается визуальный осмотр. Многие дефекты можно определить по цвету покрытия на измерительном элементе датчика кислорода. Черно-жирный налет свидетельствует о быстром расходе масла. Затем следует дополнительно проверить его уровень и состояние сальников и поршневых колец, а также направляющих клапанов. Если лямбда-зонд имеет темно-коричневый налет на поверхности, значит топливно-воздушная смесь слишком богата. После этого следует проверить, правильно ли работает система впрыска и давление топлива на должном уровне. Повреждение прокладки головки блока цилиндров и связанная с этим утечка охлаждающей жидкости приводят к появлению зеленого налета. В свою очередь, красный или белый цвет – это отложения, появляющиеся на зонде из-за использования неподходящих присадок к топливу. Помимо периодической диагностики, также следует время от времени использовать автомобиль в пути, чтобы любые загрязнения сожгли датчик кислорода. Высокая температура способствует самоочищению.
Ламбда зонд – замена
Замена датчика, измеряющего кислород в выхлопных газах, может быть достаточно сложной, особенно для неопытных водителей. Поэтому следует доверить это специалистам мастерской. Проблема в значительной степени заключается в расположении зонда, часто установленного таким образом, что доступ к нему возможен только благодаря специальным угловым крышкам для клавиш. Ржавчина на выпускном коллекторе также может усложнить разборку. Тогда силовое откручивание датчика может привести к повреждению гнезда. Повторная сборка требует момента затяжки, указанного в руководстве по эксплуатации автомобиля (или 40-50 Нм при отсутствии этой информации), а резьбу датчика следует покрыть высокотемпературной пастой, чтобы облегчить повторную сборку.
