Что такое лямбда в авто. Все о датчике кислорода – принцип работы, виды, предназначение лямбда-зонда

Количество выбросов вредоносных веществ в атмосферу регулируются жесткими экологическими нормами большинства стран мира, включая РФ. Чтобы снизить уровень пагубных испарений были созданы каталитические нейтрализаторы (или как их еще называют катализаторы). Эти устройства снижают объем вредных веществ, которые попадают в воздух вместе с выхлопными газами, образующимися в процессе работы ДВС.

Несомненно, катализаторы являются необходимыми узлами автомобиля, однако эффективность их работы обусловлена определенными условиями. В процессе работы нейтрализатора необходимо контролировать состав топливно-воздушной смеси, иначе полезный элемент перестанет выполнять свои функции. Чтобы устройство работало как можно дольше используются специальные датчики кислорода, также известные как кислородные датчики, датчики концентрации О 2 или лямбда-зонды (ЛЗ).

Что такое лямбда-зонд

Если говорить о том, за что отвечает лямбда-зонд, то проще всего охарактеризовать его как прибор, определяющий уровень кислорода, который содержится в отработанных газах.

Дело в том, недостаточный объем воздуха в топливной системе (λ > 1 - бедная смесь) обычно приводит к тому, что углеводороды и образовывающийся угарный газ не будут полностью окисляться. Если же кислорода будет, наоборот слишком много в этой смеси (λ < 1 - богатая смесь), то оксиды азота не будут разлагаться на кислород и азот. Поэтому наличие ЛЗ в любой системе просто необходимо.

Если рассматривать, что такое лямбда-зонд в автомобиле, исходя из его конструкции, то датчик кислорода состоит из следующих элементов:

• Керамического наконечника (обычно изготавливается на основе двуокиси циркония), оснащенного защитными экранами, а также отверстиями для забора выхлопных газов и атмосферного воздуха. Именно эти экраны являются рабочими элементами ЛЗ.
• Теплопроводящих нагревательных элементов, которые находятся внутри керамических наконечников.
• Токосъемников электрического сигнала, расположенных в средней части кислородных датчиков.

Все эти составляющие (кроме чувствительных частей наконечников) закрыты металлическим корпусом с резьбой, благодаря которой деталь фиксируется на корпусе приемной трубы.

Принцип работы лямбда-зондов

Кислородные датчики оснащены проводкой, один конец которой подключается к бортовой системе автомобиля, что позволяет «запрашивать» данные у ЛЗ о состоянии топливной смеси раз в 2 секунды. При повышении оборотов частота обновления увеличивается.

По сути ЛЗ функционирует также как гальванический элемент. После установки в выпускном коллекторе датчик разогревается до 400 градусов под влиянием потоков выхлопных газов, идущих из двигателя. В таком состоянии циркониевый наконечник «активируется» и начинает «дышать» одной своей стороной наружным воздухом, а другой - выхлопными газами. Как только один из электродов фиксирует изменение количества кислорода, на управляющую систему машины передается соответствующий сигнал.

Полученная информация об объеме кислорода в смеси анализируется системой управления, которая позволяет поддерживать оптимальное (стехиометрическое) соотношение воздуха и топлива в камерах сгорания автомобиля.

Полезно! Стехиометрическое соотношение кислорода по отношению к топливу должно составлять порядка 14,7:1.

Чтобы обеспечить более точную регулировку данных используется второй датчик, который размещается за катализатором. Однако количество лямбда-зондов может быть и больше.

Как определить, сколько датчиков кислорода установлено в автомобиле

Чтобы выяснить, сколько лямбда-зондов находится в вашем автомобиле, можно обратиться в автосервис, где вам выдадут распечатку с данными о диагностике ЛЗ (обычно это снимок днища машины с выделенными датчиками). Однако можно сэкономить и найти их самостоятельно.

В первую очередь необходимо выяснить в каком году был изготовлен автомобиль. Если вы являетесь владельцем АТС, произведенного до 2000 года, то, скорее всего, в нем установлен только 1 ЛЗ. В более современных машинах, выпущенных после «нулевых» обычно находится 2 или 4 датчика.

Чтобы определить их количество еще точнее необходимо уточнить объем двигателя. Если он составляет:

• меньше 2 литров, то в машине вы найдете 2 ЛЗ (один будет расположен в подкапотном пространстве, где вы легко его заметите, а второй - под днищем авто);
• больше 2 литров, то в авто будет 4 датчика (2 верхних, расположенных в подкапотном пространстве и 2 нижних - под днищем машины).

Найти верхние датчики довольно просто (именно их чаще всего меняют), для этого:

• Откройте капот авто.
• По центру подкапотного пространства под пластиковой крышкой с наименованием марки машины вы найдите мотор авто.
• Осмотрите пространство вокруг двигателя и найдите массивные трубы (выпускной коллектор), которые одной стороной примыкают к мотору, а другой уходят вглубь.
• На выпускном коллекторе найдите небольшую деталь цилиндрической формы, длина которой будет порядка 5-7 сантиметров. Это и будет лямбда-зонд (или несколько, в этом случае один датчик будет расположен справа, а другой - слева).

Стоит отметить, что информация о том, для чего нужен лямбда-зонд и где он расположен, интересует автовладельцев далеко не из-за праздного интереса. Дело в том, что согласно сервисным книжкам разных автомобилей эти элементы нужно менять после определенного пробега. Обычно замене подлежат ЛЗ поработавшие более 80 тысяч километров, однако, исходя из практики, датчики способны выдерживать нагрузки вдвое больше, если вы будете придерживаться нескольким рекомендациям.

Как продлить срок службы лямбда-зондов и когда его менять

Зная, на что влияет лямбда-зонд, довольно просто определить неисправность этого элемента. Например, если вы заметили, что:

• на холостых оборотах или на малом газу мотор неустойчиво работает или вовсе глохнет;
• расход топлива значительно увеличился;
• динамические характеристики авто резко ухудшились;
• после выключения двигателя появилось своеобразное потрескивание в области катализатора, сопровождающееся неприятным запахом сероводорода (или как говорится в простонародье «тухлых яиц»);

то, скорее всего, пришло время менять ЛЗ и продлить «жизнь» этому элементу не получится. Однако, если все системы работают исправно то увеличить срок службы датчика можно если:

• Использовать только качественный бензин, рекомендованный для вашего автомобиля.
• Выбирать проверенные жидкости с присадками, сопровождающиеся сертификатами соответствия.
• Никогда не использовать герметики для фиксации датчиков (особенно это касается силиконовых составов).
• Не запускать двигатель многократно за короткий отрезок времени.
• При проверке работоспособности цилиндров, не отключать свечи зажигания.
• Не перегревать выхлопную систему машины (кислородные датчики способны выдерживать только до 950 градусов).
• Не использовать для обработки наконечников датчиков химически активные составы.
• Следить, чтобы место соединения датчика и трубы оставалось герметичным.

Придерживаясь этим советам, вы сможете дольше эксплуатировать ЛЗ на своем автомобиле.

В заключении

Не стоит пренебрегать таким, казалось бы, простым с точки зрения конструкции элементом, как лямбда-зонд, так как он играет не последнюю роль в функционировании основных систем машины. Стоимость нового ЛЗ составляет порядка 1 500 - 2 000 рублей, поэтому вы сможете сэкономить на его замене, если будете эксплуатировать автомобиль, учитывая рекомендации специалистов и своевременно производить диагностику.

Датчик кислорода - это устройство в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, позволяющее оценить сколько свободного кислорода осталось в выхлопной смеси.

Этот датчик имеет еще и другое название. Лямбда зонд что это за конструкция и откуда появилось это название. Основу датчика составляет твердый керамический электролит выполненный из диоксида циркония, который в свою очередь покрыт оксидом иттрия. Поверх всего по керамическому элементу произведено напыление пористых, токопроводящих электродов из платины.

Принцип действия у него как у гальванического элемента. После установки в выпускной коллектор он разогревается в потоке выхлопных газов до 300 - 400 градусов. Именно в разогретом состоянии циркониевый электролит получает проводимость и обеспечивается его нормальное функционирование. Установлен лямбда зонд таким образом, что один из электродов дышит наружным воздухом, второй - смесью выхлопных газов. Когда на одном из электродов меняется количество кислорода, возникает разница потенциалов передающаяся в виде сигнала на управляющую систему двигателя, которая регулирует подачу топлива на впрыск.

В науке о соотношениях элементов в природе, стехиометрии, лямбда означает соотношение реального количества воздуха к необходимому.

Теоретически оптимальное соотношение - это когда лямбда равна 1, то есть реального воздуха в смеси столько же, сколько необходимого.

Если лямбда больше единицы - это бедная смесь, если это значение меньше единицы - богатая смесь, то есть в смеси избыток бензина, не хватает кислорода для его сжигания.

Для силового агрегата автомобиля оптимальным считается лямбда равное 14,7: 1, то есть бедная смесь. Это объясняется тем, что для эффективного сжигания СО и СН на катализаторе требуется определенное количество кислорода. Современный лямбда зонд ВАЗ 2114 работает как пороговый элемент.

Датчик кислорода ВАЗ 2114, конструкция и особенности применения

Поскольку датчик кислорода включается в работу после нагрева рабочего элемента до 350 градусов, первые его образцы старались размещать как можно ближе к выпускному коллектору. Со временем датчик модернизировали и встроили в него нагревательный элемент, который намного быстрее приводил его в рабочее состояние и теперь, вопрос — где находится лямбда зонд в выхлопной системе, не так уж важен. Конструктивно современный датчик кислорода состоит из следующих элементов.

1. Керамические наконечники с защитными экранами и отверстиями для отбора, с одной стороны выхлопных газов, с другой - атмосферного воздуха, заключенные в средней части в керамический изолятор. Они являются основным рабочим элементом всего устройства. Это как раз и есть электроды с которых снимается разность потенциалов.
2. Внутри этих наконечников размещен токопроводящий нагревательный элемент.
3. В средней части находится токосъемник электрического сигнала.
4. Все элементы, за исключением чувствительных частей керамических наконечников, заключены в металлический корпус с резьбой, который предназначен для фиксации датчика в корпусе приемной трубы.
5. В настоящее время современные датчики снабжены комплектом проводов, закрепленных уплотнительной манжетой. Такие датчики называются - четырехпроводной лямбда зонд. Два белых провода - это контакты системы подогрева, один черный - сигнальный и черный (или белый) с полосой - «земля». На более ранних образцах которые применяют до сих пор, разница потенциалов определялась между проводом, который шел от датчика к ЭБУ и массой на корпусе датчика. Для этого перед закручиванием в месте крепления датчик намазывался специфической токопроводящей смазкой. Однако от воздействия высокой температуры смазка выгорала и чувствительность датчика страдала. Теперь этот недостаток устранен.

Комплект проводов датчика кислорода своим другим концом, через штекерную коробочку, подключается к электронному бортовому устройству, которое запрашивает у лямбда зонда данные о состоянии смеси с частотой 2 раза в одну секунду на холостом ходу и чаще при повышении оборотов. Анализируя полученные данные о наличии кислорода в смеси выхлопных газов, ЭБУ корректирует количество впрыскиваемого топлива в двигатель, делая смесь богаче или беднее, в зависимости от поступающих сигналов датчика кислорода. Стремится он к оптимальному значению 14,7: 1, которое заложено в его программе.

Работоспособность датчика проверяется тестированием с измерительным прибором. Нижний уровень сигнала должен быть 0,1 - 0,2 В, верхний - в пределах 0,8 - 0,9 В. Гарантированная работоспособность этих датчиков очень высокая. Признаки неисправности лямбда зонда изготовленного в соответствие с ГОСТ начинают проявляться не раньше чем после пробега 80 тысяч километров, а в среднем они выдерживают нагрузку в 160 тысяч километров. Однако согласно сервисной книжки ВАЗ 2114 рекомендована после пробега 80 тыс. км. Дело в том что он хоть и продолжает сохранять свою работоспособность, но чувствительность его все равно существенно снижена, а значит ухудшаются показатели по расходу топлива, например.

Как влияет лямбда зонд на работу двигателя, признаки его неисправности

Датчик кислорода лямбда зонд оказывает непосредственное влияние на устойчивую работу двигателя поддерживая нужный состав смеси для работы двигателя:

• двигатель устойчиво, без колебаний, работает на холостых оборотах;
• при резком нажатии педали газа, происходит своевременная перестройка в питании двигателя смесью соответствующей изменяющимся оборотам, поэтому нет рывков и троения;
• в атмосферу выбрасываются наилучшим образом сгоревшие выхлопные газы, за счет эффективной работы катализатора, который осуществляет дожиг вредных веществ в выхлопной трубе.

Чтобы обеспечить нормальные условия для работы датчика и продлить его ресурс необходимо соблюдать ряд условий:

1. Применять только тот бензин, который рекомендован для ВАЗ 2114.
2. При работе с присадками проверять их качество и разрешение на использование.
3. Ни в коем случае не применять для крепления датчика герметики, особенно силиконовые.
4. Не допускать многократных попыток запуска за короткий промежуток времени.
5. Не отключать свечи зажигания при проверке работы цилиндров.
6. Не допускать перегрева выхлопной системы из-за скопления не сгоревшего топлива в ней, датчик выдерживает температуру только до 950 градусов.
7. Нельзя обмывать наконечники любой из химически активных жидкостей.
8. Следить за соблюдением герметичности в месте соединения датчика с трубой.

Признаками по которым можно определить, что нужна замена датчика кислорода ВАЗ 2114 могут быть:

• на малом газу двигатель работает неустойчиво, обороты плавают или двигатель глохнет;
• наблюдается устойчивый повышенный расход топлива в стандартных условиях;
• произошло ухудшение динамических характеристик автомобиля;
• характерные потрескивания в районе катализатора после выключения двигателя, а также специфический запах тухлых яиц по причине попадания в катализатор большого количества не сгоревшего бензина;
• сигнал на бортовом компьютере об ошибках связанных с отказами в работе лямбда зонда.

Чаще всего с неисправным датчиком кислорода все перечисленные признаки должны проявиться и, когда возникнет ситуация с его заменой, встанет вопрос какой датчик кислорода стоит на ВАЗ 2114. В зависимости от года выпуска автомобиля в выхлопной системе могут стоять как однопроводные датчики с массой от корпуса, так и четырехпроводные. Цена лямбда зонд ВАЗ 2114 в этом случае может колебаться от 1200 до 3000 тысяч рублей.

При замене датчика следует проверить его тестированием на соответствующем приборе, может быть произошло повреждение контактов в линии прогрева и тогда возможен ремонт датчика кислорода.

Если на датчике после снятия обнаружен сильный нагар и он показывает, что разница потенциалов не очень сильно отличается от допустимых, то можно убрать этот нагар. Для этого сильно нагреть датчик, а затем его резко охладить. Нагар должен потрескаться и облететь, обмести его мягкой косточкой.

Некоторые автомобилисты интересуются у автослесарей как отключить лямбда зонд ВАЗ 2114. Сама процедура несложная, вот только необходимость в этом под большим сомнением. В этом случае ЭБУ начинает подавать бензин на впрыск в усредненных значениях и это сразу же скажется на устойчивой работе двигателя, повышении расхода топлива и ухудшении характеристик выхлопа. Не говоря о том, что потребуется перепрошивка бортового компьютера, так как он будет постоянно выдавать ошибку связанную с отсутствием датчика кислорода.

Вы наверняка знаете, что в вашем автомобиле установлен кислородный датчик (или даже два!)… Но зачем он нужен и как он работает? На часто задаваемые вопросы отвечает Стефан Верхоеф (Stefan Verhoef), менеджер DENSO по продукту (кислородные датчики).

B: Какую работу выполняет датчик кислорода в автомобиле?
O: Датчики кислорода (также называемые лямбда-зондами) помогают контролировать расход топлива вашего автомобиля, что способствует снижению объема вредных выбросов. Датчик непрерывно измеряет объем несгоревшего кислорода в выхлопных газах и передает эти данные в электронный блок управления (ЭБУ). На основании этих данных ЭБУ регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, что помогает каталитическому нейтрализатору (катализатору) работать более эффективно и уменьшать количество вредных частиц в выхлопных газах.

B: Где находится датчик кислорода?
O: Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г., оснащены датчиком кислорода. Обычно датчик установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местоположение датчика кислорода зависит от типа двигателя (V-образное или рядное расположение цилиндров), а также от марки и модели автомобиля. Для того чтобы определить, где расположен датчик кислорода в вашем автомобиле, обратитесь к руководству по эксплуатации.

В: Почему состав топливовоздушной смеси нужно постоянно регулировать?
O: Соотношение «воздух - топливо» крайне важно, поскольку оно влияет на эффективность работы каталитического нейтрализатора, который снижает содержание оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NOx) в выхлопных газах. Для его эффективной работы необходимо наличие определенного количества кислорода в выхлопных газах. Датчик кислорода помогает ЭБУ определить точное соотношение «воздух - топливо» в смеси, поступающей в двигатель, передавая в ЭБУ быстроизменяющийся сигнал напряжения, который меняется в соответствии с содержанием кислорода в смеси: слишком высокого (бедная смесь) или слишком низкого (богатая смесь). ЭБУ реагирует на сигнал и изменяет состав топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда смесь слишком богатая, впрыск топлива уменьшается. Когда смесь слишком бедная - увеличивается. Оптимальное соотношение «воздух - топливо» обеспечивает полное сгорание топлива и использует почти весь кислород из воздуха. Оставшийся кислород вступает в химическую реакцию с токсичными газами, в результате которой из нейтрализатора выходят уже безвредные газы.

В: Почему на некоторых автомобилях устанавливаются два кислородных датчика?
O: Многие современные автомобили дополнительно кроме датчика кислорода, расположенного перед катализатором, оснащаются и вторым датчиком, установленным после него. Первый датчик является основным и помогает электронному блоку управления регулировать состав топливовоздушной смеси. Второй датчик, установленный после катализатора, контролирует эффективность работы катализатора, измеряя содержание кислорода в выхлопных газах на выходе. Если весь кислород поглощается химической реакцией, происходящей между кислородом и вредными веществами, то датчик выдает сигнал высокого напряжения. Это означает, что катализатор работает нормально. По мере износа каталитического нейтрализатора некоторое количество вредных газов и кислорода перестает участвовать в реакции и выходит из него без изменений, что отражается на сигнале напряжения. Когда сигналы станут одинаковыми, это будет указывать на выход из строя катализатора.

В: Какие бывают датчики?
О: Существует три основных типа лямбда-сенсоров: циркониевые датчики, датчики соотношения «воздух - топливо» и титановые датчики. Все они выполняют одни и те же функции, но используют при этом различные способы определения соотношения «воздух - топливо» и разные исходящие сигналы для передачи результатов измерений.

Наибольшее распространение получила технология на основе использования циркониево-оксидных датчиков (как цилиндрического, так и плоского типов). Эти датчики могут определять только относительное значение коэффициента: выше или ниже соотношение «топливо - воздух» коэффициента лямбда 1.00 (идеальное стехиометрическое соотношение). В ответ ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество впрыскиваемого топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение изменилось на противоположное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся «плавание» вокруг коэффициента лямбда 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00. В итоге в изменяющихся условиях, таких как резкое ускорение или торможение, в системах с циркониево-оксидным датчиком подается недостаточное или избыточное количество топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора.

Датчик соотношения «воздух - топливо» показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбда 1.00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбда 1.00 практически мгновенно.

Датчики соотношения «воздух - топливо» (цилиндрические и плоские) впервые были разработаны DENSO для того, чтобы обеспечить соответствие автомобилей строгим стандартам токсичности выбросов. Эти датчики более чувствительны и эффективны по сравнению с циркониево-оксидными датчиками. Датчики соотношения «воздух - топливо» передают линейный электронный сигнал о точном соотношении воздуха и топлива в смеси. На основании значения полученного сигнала ЭБУ анализирует отклонение соотношения «воздух - топливо» от стехиометрического (то есть Лямбда 1) и корректирует впрыск топлива. Это позволяет ЭБУ предельно точно корректировать количество впрыскиваемого топлива, моментально достигая стехиометрического соотношения воздуха и топлива в смеси и поддерживая его. Системы, использующие датчики соотношения «воздух - топливо», минимизируют возможность подачи недостаточного или избыточного количества топлива, что ведет к уменьшению количества вредных выбросов в атмосферу, снижению расхода топлива, лучшей управляемости автомобиля.

Титановые датчики во многом похожи на циркониево-оксидные датчики, но титановым датчикам для работы не требуется атмосферный воздух. Таким образом, титановые датчики являются оптимальным решением для автомобилей, которым необходимо пересекать глубокий брод, например полноприводных внедорожников, так как титановые датчики способны работать при погружении в воду. Еще одним отличием титановых датчиков от других является передаваемый ими сигнал, который зависит от электрического сопротивления титанового элемента, а не от напряжения или силы тока. С учетом данных особенностей титановые датчики могут быть заменены только аналогичными и другие типы лямбда-зондов не могут быть использованы.

В: Чем отличаются специальные и универсальные датчики?
O: Эти датчики имеют разные способы установки. Специальные датчики уже имеют контактный разъем в комплекте и готовы к установке. Универсальные датчики могут не комплектоваться разъемом, поэтому нужно использовать разъем старого датчика.

B: Что произойдет, если выйдет из строя датчик кислорода?
O: В случае выхода из строя датчика кислорода ЭБУ не получит сигнала о соотношении топлива и воздуха в смеси, поэтому он будет задавать количество подачи топлива произвольно. Это может привести к менее эффективному использованию топлива и, как следствие, увеличению его расхода. Это также может стать причиной снижения эффективности катализатора и повышения уровня токсичности выбросов.

B: Как часто необходимо менять датчик кислорода?
O: DENSO рекомендует заменять датчик согласно указаниям автопроизводителя. Тем не менее следует проверять эффективность работы датчика кислорода при каждом техобслуживании автомобиля. Для двигателей с длительным сроком эксплуатации или при наличии признаков повышенного расхода масла интервалы между заменами датчика следует сократить.

Ассортимент кислородных датчиков

412 каталожных номеров покрывают 5394 применения, что соответствует 68 % европейского автопарка.
Кислородные датчики с подогревом и без (переключаемого типа), датчики соотношения «воздух - топливо» (линейного типа), датчики обедненной смеси и титановые датчики; двух типов: универсальные и специальные.
Регулирующие датчики (устанавливаемые перед катализатором) и диагностические (устанавливаемые после катализатора).
Лазерная сварка и многоэтапный контроль гарантируют точное соответствие всех характеристик спецификациям оригинального оборудования, что позволяет обеспечить эффективность работы и надежность при длительной эксплуатации.

В DENSO решили проблему качества топлива!

Вы знаете о том, что некачественное или загрязненное топливо может сократить срок службы и ухудшить эффективность работы кислородного датчика? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700 °C загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары. Они влияют на работу датчика, образуя отложения или разрушая его электроды, что является распространенной причиной выхода датчика из строя. DENSO предлагает решение этой проблемы: керамический элемент датчиков DENSO покрыт уникальным защитным слоем оксида алюминия, который защищает датчик от некачественного топлива, продлевая срок его службы и сохраняя его рабочие характеристики на необходимом уровне.

Дополнительная информация

Более подробную информацию об ассортименте кислородных датчиков DENSO можно найти в разделе Кислородные датчики , в системе TecDoc или у представителя DENSO.

Что это за элемент? Почему у него такое странное название и для чего нужен лямбда зонд в принципе?

Любой современный автомобиль скрывает внутри себя электронику. Даже у сверхбюджетной машины, не имеющей никаких благ цивилизации в салоне, под капотом найдётся блок управления двигателем (ЭБУ), напичканный микросхемами.

Это дань технологического прогресса. Чтобы контролировать работу мотора, электронике нужно получать информацию о том, что с ним происходит, и для этого, как вы уже могли догадаться, используются различные датчики.

В этой статье мы уделим внимание одному из самых важных представителей этого семейства — лямбда зонду. Читайте дальше, не пожалеете.

Этот элемент, иногда называют датчиком концентрации кислорода. Нужен лямбда, для определения количества кислорода в выхлопе.

Зачем ЭБУ данная информация? Всё просто объяснить по работе двигателя внутреннего сгорания.

Главное условие — это горение смеси топлива с воздухом, причём для максимально эффективной работы силового агрегата, данные компоненты должны смешиваться в определённой пропорции..

Отвечает за это блок управления, а свои вычисления и, как следствие, команды на впрыск строго определённой дозы горючего и запускf воздуха. Он делает выводы на основе информации, поступившей от датчиков, среди которых лямбда играет ключевую роль.

Датчик лямбда зонд реагирует на количество оставшегося после сгорания смеси кислорода — если его много в выхлопных газах, значит смесь обеднённая и можно впрыснуть больше горючего, если же слишком мало — наоборот, сэкономить.

Другими словами, благодаря этому элементу удаётся оптимально скорректировать подачу бензина или солярки, что влияет не только на характеристики мотора, но и на количество выбрасываемых вредных веществ.

Чтобы он мог исполнять свою важную миссию, его располагают в выхлопной системе, иногда даже по нескольку штук.

Кстати, в технической литературе греческой буквой λ (лямбда) обозначают коэффициент избытка воздуха в смеси — отсюда и название датчика.

Лямбда зонд, что внутри

Теперь, уважаемые читатели, мы знаем, для чего нужен лямбда зонд, нам же остаётся познакомиться с ним ближе, дабы составить полную картину о данном элементе.

Внешне это самый «лямбда» чем-то похож на свечу зажигания — датчик имеет цилиндрический корпус и резьбу на нём для ввинчивания в посадочное место. Внутри него находятся следующие детали:

• гальванический элемент;
• электроды с напылением из платины;
• камера с воздухом;
• контакты, выводы и различные втулки;
• подогреватель (в современных образцах).

Главным среди всех вышеперечисленных деталей в кислородном датчике лямбда зонд является гальванический элемент.

В старых образцах он изготавливался на основе двуокиси титана, новые же датчики делают из диоксида циркония. Разные материалы диктуют и разные подходы к снятию информации, но миссию выполняют одинаковую.

Неисправности датчика и способы их устранения

Нет ничего вечного среди узлов автомобиля и кислородный датчик не исключение. Как определить, что он вышел из строя?

Итак, лямбда зонд признаки неисправности данной детали:

• загорелся символ Check Engine на приборной панели — хотя свидетельствовать он может о целой куче разных проблем с мотором и систем с ним связанных, поломанный датчик лямбда зонд также может вызвать эту надоедливую иконку;
• нестабильная работа мотора;
• повышенный расход топлива;
• если заглушить и сразу попробовать снова завести двигатель, то он стартует с трудом, хотя после остывания («на холодную») таких проблем не наблюдается;
• из выхлопной трубы вырывается чёрный дым.

Все эти проблемы возможны из-за того, что ЭБУ не знает как правильно сформировать топливно-воздушную смесь, а значит наш сегодняшний герой статьи может быть тут замешан.

Лямбда зонд, катализатор и обманки

Что делать, если обследование у специалистов подтвердило выход из строя кислородного датчика?

Вариантов может быть несколько: замена, которая станет в копеечку, так как эти элементы очень дорогие, или же установка обманки, которая будет создавать для блока управления ложные сигналы.

Конечно же, первый способ предпочтительнее, ведь от правильной работы всей электронной системы зависит и здоровье двигателя, но если вам по душе второй вариант, то кое-какие нюансы данной процедуры стоит раскрыть.

Стоит отметить, что обманки применяют и при исправных лямбда, а всё из-за того, что современные выхлопные системы комплектуют ещё одним дорогостоящим компонентом — .

Катализатор должен очищать газы, выходящие из мотора, а для контроля его работы ставят два датчика — один перед ним, а второй после.

Признаком исправности узла являются различные показания двух зондов, а если катализатор удалён, то понадобится создать эмуляцию его работы, и тут вам без вышеупомянутых обманок не обойтись

Два способа симуляции лямбда зонда

Механическая обманка

Механическая обманка применяется при исправных датчиках, но удалённом катализаторе .

Чтобы создать правильную разность показаний, на один из зондов монтируется миниатюрная проставка, наполненная теми же материалами, что и катализатор.

Таким образом датчик «думает», что находится после исправного катализатора, хотя на самом деле нет.

Электронная обманка

Электронная обманка делается для генерации правильных показаний для мозга двигателя , иногда применяются отдельные микроконтроллеры, симулирующий сигналы датчика. А иногда обходятся простейшими схемами.

Могут также использоваться специальные прошивки для ЭБУ.

На этом всё по теме. Разрешите откланяться, и пожелать вам только исправной и надёжной автомобильной техники, которая будет радовать приятными поездками и путешествиями.

Используются показания лямбда-зонда для корректировки качества и количества топливной смеси в инжекторных системах. Карбюраторные не оснащаются такими приборами, так как в них отсутствует электронное управление - топливо поступает в камеры сгорания под действием разрежения. Справедливости ради стоит отметить, что датчик выхлопа не устанавливается на некоторые модификации инжекторных моторов. Но это очень старые машины, которые не соответствуют стандартам Евро.

Особенности систем управления

Инжекторные моторы считаются на сегодняшний день самыми экономичными и эффективными. Но это если сравнивать с карбюраторными двигателями. Достичь высоких показателей получается за счет того, что осуществляется полный контроль за тем, как подается топливо и воздух в камеры сгорания. Для этого устанавливается на двигателе и системе впуска несколько датчиков. С их помощью происходит проверка всех параметров работы силового агрегата. Далее данные поступают к электронному блоку управления с микроконтроллером. Он позволяет анализировать все данные, чтобы по ним скорректировать работу системы.

И нужно отметить, что устанавливаются датчики не только во впускном тракте, но и в выпускном. Правда, там всего один прибор - датчик, измеряющий содержание кислорода в выхлопных газах. От его работы зависит то, сколько воздуха будет подано в цилиндры. Следовательно, произойдет изменение состава топливо-воздушной смеси.

Конструкция датчика

А теперь давайте подробнее рассмотрим лямбда-зонд, что это такое и каков его состав. Конструкция прибора состоит из таких компонентов:

1. Корпус из металла, имеет резьбу и шестигранник (для выкручивания ключом).
2. Кольцо для уплотнения.
3. Токосъемник - для замера сигнала.
4. Изолятор из керамики.
5. Соединительные провода.
6. Уплотнительная манжета для проводов.
7. Контакт для подачи напряжения питания к нагревательному элементу.
8. Внешний экран защиты. В нем же имеется небольшое отверстие для поступления воздуха из атмосферы.
9. Чувствительная часть датчика.
10. Наконечник из керамики.
11. Экран для защиты. В нем присутствует отверстие, в которое поступает отработавший газ.

Из того, какое назначение у прибора, можно понять, где находится лямбда-зонд в автомобиле. В некоторых системах предусмотрено два датчика - они ставятся до и после катколлектора. Некоторые же оснащаются всего одним прибором.

Для чего нужен прибор?

В задачи устройства входит оценка количества кислорода, не сгоревшего во время работы двигателя. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд. По сути, нет прибора, который смог бы измерить количество кислорода. И показания лямбда-зонда указывают не на то, сколько кислорода в выпускном тракте, а на то, какая разница между напряжением на «эталонной» части и активной (расположенной в выпускном тракте).

Эффективнее всего топливовоздушная смесь будет сгорать только при условии, что соотношение двух главных компонентов (воздуха и бензина) будет всегда одинаково. На сгорание одного литра бензина потребуется объем воздуха 14,7 л. Смесь называется обедненной, если количество воздуха больше, чем необходимо, а бензина - меньше. И смесь считается обогащенной, если бензина больше, а воздуха меньше. Любое из таких состояний влияет на расход бензина, приемистость автомобиля, мощность мотора.

Режимы работы двигателя

Так как двигатель не работает в одном установившемся режиме, нагрузки постоянно меняются, поэтому пропорция соблюдается далеко не всегда. Для контроля количества воздуха в дроссельную заслонку устанавливается лямбда-зонд.

Только по показаниям лямбда-зонда электронный микропроцессорный блок управления оценивает состав топливовоздушной смеси. Если качество не соответствует норме, то производится корректировка, подается смесь, более подходящая для конкретного режима работы двигателя. Для этого на форсунки подается сигнал для увеличения или уменьшения времени их открытия. По сути, количество подаваемого в камеры сгорания топлива зависит полностью от того, как долго будут открыты электроклапаны форсунок.

Основные элементы датчика

Конструктивно датчик О2 состоит из таких компонентов:

1. Платиновый наружный электрод, который контактирует с отработавшими газами.
2. Корпуса.
3. Внутреннего платинового электрода, который контактирует с атмосферным воздухом (он принимается за эталон).
4. Защитной трубы.

Платина - это достаточно чувствительный металл, который может реагировать на любые изменения состава воздуха. Кстати, нужно отметить, что датчик не измеряет напрямую количество кислорода в выпускном тракте. А какие протекают процессы при работе - узнаете далее.

Как работает датчик

Если присмотреться внимательно, то принцип работы лямбда-зонда не очень сложный. Вот только реализовать процесс, чтобы на выходе появились данные о составе выхлопных газов, очень сложно. Начать нужно с того, что датчику необходимо наличие эталонного воздуха - это требуется для «понимания» того, что появились какие-то изменения в составе газа. Именно по этой причине один датчик состоит, по сути, из двух - один измеряет состав воздуха в атмосфере, а другой в выпускном тракте.

Благодаря такой несложной системе датчик «чувствует» разницу соотношения кислорода. Но для того чтобы управлять работой двигателя, необходимо на ЭБУ подавать электрические сигналы. Конструкция датчика состоит из электродов и твердых электролитов, поэтому при воздействии на них возникает реакция. Можно даже сравнить лямбда зонд (что это, вы уже знаете) с обычной батарейкой. Только в качестве активного элемента выступает кислород, который содержится как в атмосферном воздухе, так и в выхлопных газах (правда, в меньшей пропорции).

Химические реакции в датчике

Если присмотреться внимательнее, то показания лямбда-зонда - это некоторое напряжение. Оно изменяется в зависимости от того, какое процентное содержание кислорода в выпускной системе. На двух электродах появляется потенциал. При уменьшении количества кислорода происходит увеличивается напряжение, при возрастании - снижается. Импульс, который появляется на выходе устройства, поступает к электронному блоку управления.

Микропроцессорный блок управления имеет встроенную память, в которой прописаны все основные параметры, в том числе и работы лямбда-зонда. Контроллер сравнивает записанные в памяти показания с теми, которые поступили от датчика, на основании чего производит корректировку работы системы впрыска топлива.

При работе используются химические реакции, что позволяет упростить конструкцию прибора. В основе находится наконечник из керамики. Как правило, его делают из диоксида циркония или титана. Покрывается наконечник слоем платины (именно поэтому стоимость датчиков высокая). Наконечник и напыление - это два элемента, которые вступают в реакцию, именно они являются электродами.

Подогрев датчика: зачем нужен?

Датчики в системах впрыска топлива используются двух типов - с подогревом и без. Приборы без дополнительного подогрева разделяются на два вида:

1. С одним проводом черного цвета - по нему передается сигнал.
2. С двумя проводами: черный - сигнальный, серый - масса (минус питания).

Если имеется нагревательный элемент, то датчики имеют такие выводы:

1. Три провода: черный - сигнальный, белые (2 шт.) - нагревательный элемент.
2. Четыре провода: черный - сигнал, серый - масса, белые - питание нагревательного элемента.

Зачем нужен прогрев датчика? Проблема в том, что произвести эффективный замер содержания кислорода можно только лишь в том случае, если температура более 300 градусов (иногда необходимо и сильнее прогревать). Только при такой температуре наконечник может получить необходимую проводимость.

Как работает система впрыска с датчиком

Для того чтобы обеспечить нужный режим работы, датчик ставится как можно ближе к коллектору выпускной системы. Благодаря этому осуществляется прогрев лямбда-зонда, датчик выходит на нормальный режим работы. Как можно видеть, в работе системы устройство не участвует до тех пор, покуда не произойдет прогрев двигателя.

До включения в работу датчика электронный блок управления ориентируется только на сигналы, поступающие от других приборов. Минус работы в таком режиме - невозможно достичь идеального образования топливовоздушной смеси. Следовательно, нельзя добиться полного сгорания смеси - это приводит к тому, что выбросы от автомобиля увеличиваются.

А так как современные машины должны соответствовать стандартам экологичности Евро (иначе их не выпустят ни на рынок, ни на дороги), приходится усложнять систему впрыска. Между прочим, это позволяет уменьшить расход топлива за счет того, что с помощью лямбда-зонда (цена его не менее 1500 руб) удается достичь полного сгорания всей смеси, поступившей во впускной тракт.

Подогрев устройства

Существуют модели датчиков, оснащенные нагревательными элементами. Благодаря такому несложному устройству получается быстрее достичь оптимальной температуры. Принцип работы лямбда-зонда на ВАЗ и иномарках одинаков, система подогрева позволяет выйти на рабочий режим в более короткие сроки. Следовательно, уменьшается количество вредных выхлопов. Это гарантирует, что автомобиль будет удовлетворять нормам экологичности, принятым в странах Европы. Питание нагревательного элемента производится непосредственно от бортовой сети машины.

Разновидности устройств

Существует несколько видов датчиков, отличаются они только по типу произведения замеров. Двухточечные - это датчики, которые позволяют осуществлять измерения одновременно в двух местах. Активно использовались в старых автомобилях. Более современные системы управления двигателями комплектуются широкополосными устройствами, которые являются более функциональными и современными.

По сути, широкополосные датчики состоят из двухточечного и заканчивающего керамического элемента. Суть работы не меняется - при увеличении или уменьшении концентрации кислорода происходит подача соответствующего сигнала на электронный блок управления.

Два датчика в системе

Большая часть современных автомобилей комплектуется не только лямбда-зондом (цена от 2000 руб и выше), но и каталитическим нейтрализатором. Это устройство, которое позволяет существенно уменьшить количество вредных веществ, поступающих в атмосферу. И в этом случае в выпускном тракте устанавливается сразу два датчика - на входе и выходе. По сути, они позволяют производить замер содержания кислорода и СО до и после нейтрализатора. Следовательно, таким образом оценивается эффективность работы всей системы выпуска.

Особенности работы системы

В инжекторных системах впрыска топлива может использоваться и две лямбды. Эти датчики производят замер содержания кислорода и дают понять электронному блоку управления, в какую сторону необходимо скорректировать зажигание или состав топливной смеси, чтобы количество вредных веществ в выхлопе оказалось минимальным.

Системы с двумя датчиками гарантируют, что в выхлопе окажется крайне мало загрязняющих веществ. Но усложнение конструкции приводит к тому, что ее надежность ухудшается. Пару раз заправили автомобиль некачественным топливом - испортили катализатор. А дальше - неверные показания датчиков, нарушение работы системы впрыска.

И даже если вы будете соблюдать все требования, катализатор рано или поздно сломается, так как ресурс у него не очень большой. А стоимость этого элемента даже на самых бюджетных машинах заоблачная. Поэтому многие автомобилисты, чтобы сэкономить, вырезают катализатор и заменяют его пламегасителем. По сути, это обычный кусок трубы подходящих размеров. А чтобы второй лямбда-зонд не выдавал ошибку, ставят обманку. Это проставка, которая монтируется на датчике.

При помощи обманки получается отдалить от наконечника датчика поток газов. Это и влияет на показания элемента, поступающие к электронному блоку управления. Следовательно, микроконтроллер улавливает разницу показаний и не замечает отсутствия катализатора.

Основные неисправности

Существует несколько основных признаков, по которым можно судить о неисправности лямбда-зонда:

1. Снижение динамики.
2. Существенное увеличение расхода топлива.
3. Нестабильная работа двигателя в режиме холостого хода.
4. Наличие треска и щелчков после остановки двигателя.

Минус в том, что поломки этого прибора не всегда распознаются системой самодиагностики. А проверить простыми измерительными приборами в гаражных условиях датчик просто нереально, потребуется наличие осциллографа. Ремонт тоже нельзя сделать. Только лишь обрыв проводки можно устранить.