Датчик, який вимірює вміст кисню у вихлопних газах, тобто лямбда-зонд, був розроблений з метою точного дозування потрібної кількості повітря і палива для отримання найбільш оптимальної суміші. Це пов’язано з тим, що було помічено, що коли в суміші дуже мало кисню, вона занадто багата, а коли кисню набагато більше, то суміш стає бідною. Для найкращого та найефективнішого згоряння палива на один кілограм палива має припадати 14,7 кг повітря. Тоді паливно-повітряна суміш вважається стехіометричною, а лямбда, або коефіцієнт надлишку повітря, дорівнює 1. Звідси і пішла назва датчика кисню вихлопних газів, адже його завдання – передавати в комп’ютер інформацію про склад вихлопних газів, щоб постійно підтримувати правильне співвідношення суміші.
Чому лямбда-зонд такий важливий?
На додаток до згаданого у вступі питання забезпечення оптимального згоряння палива і, таким чином, правильної роботи каталітичного нейтралізатора, датчик кисню також відповідає за склад вихлопних газів і шкідливі сполуки, які в них з’являються. Це безпосередньо впливає на рівень викидів вихлопних газів. Якщо паливно-повітряна суміш занадто багата, утворюються вуглеводні та чадний газ. Якщо в суміші занадто багато кисню, утворюються шкідливі оксиди сірки.
Лямбда-датчик – це своєрідна маленька батарейка, розташована у вихлопній системі. Частина, яка використовується для вимірювання кількості кисню, укладена в сталевий корпус і розташована в центрі вихлопного каналу таким чином, щоб контактувати з вихлопними газами. Зовнішня частина датчика оголена і розташована зовні каналу, так що вона контактує з навколишнім повітрям. Для роботи лямбда-зонду потрібна відповідна температура. Він повинен бути нагрітий приблизно до 350 градусів за Цельсієм і може витримувати температуру до 800 градусів за Цельсієм. Сучасні датчики оснащені нагрівачами, які скорочують час нагрівання до 20-30 секунд після запуску двигуна. Робота кисневого датчика базується на його напрузі. Коли напруга низька, це означає, що в суміші занадто багато палива, а коли висока – знову ж таки, що суміш занадто багата. Напруга створюється потоком іонів кисню, який, в свою чергу, створюється через різницю в кількості молекул кисню з навколишнього середовища і молекул кисню у вихлопних газах. Інформація про напругу надходить до контролера, який приймає рішення про впорскування палива. Електронна система відповідно коригує дозування палива. Щоб двигун не працював нерівномірно, паливо подається з невеликою затримкою. Крім складу суміші, контролер також повинен враховувати навантаження на привід, діапазон відкриття дросельної заслінки і частоту обертання двигуна. На перший погляд, вимірювання проводяться приблизно 100 разів на секунду, тоді як регулювання дози здійснюється 300 разів на хвилину. Лямбда-зонди зазвичай бувають вузько- або широкосмугові. Останні також оснащені кисневим насосом, який відповідає за регулювання кількості кисню в датчику, що дозволяє більш точно вимірювати склад суміші.
Контролер не завжди враховує показання кисневого датчика, який відключається під час плавної їзди, гальмування двигуном або різкого прискорення. Тоді коливання складу суміші є природними.
Більшість сучасних автомобілів оснащені щонайменше двома датчиками кисню. Перший розташований перед каталітичним нейтралізатором і відповідає за передачу інформації про необхідність коригування дозування палива, тоді як лямбда-зонд, розташований за каталітичним нейтралізатором, контролює його правильну роботу.
Симптоми та наслідки несправності лямбда-зонда
Через своє розташування датчик може бути пошкоджений забрудненнями, наприклад, занадто багатою паливно-повітряною сумішшю, моторним маслом або охолоджувальною рідиною через нещільність прокладки головки блоку циліндрів. Він піддається впливу не тільки хімічних, але й термічних факторів, оскільки його робоча температура дуже висока і при контакті з холодною водою (наприклад, при проїзді через калюжу) може статися термічний шок. Датчик кисню вихлопних газів також є витратним компонентом з орієнтовним терміном служби 90 000-100 000 км, а датчики з нагрівальною спіраллю – до 160 000 км пробігу.
Симптомами, що вказують на несправність лямбда-зонда, є, перш за все, загоряння контрольної лампочки двигуна, підвищена витрата палива (іноді зміни можна помітити тільки в міських умовах), грубий холостий хід, пропуски і загальне погіршення роботи двигуна. Несправний датчик також може призвести до поломки каталітичного нейтралізатора, коли паливо спалюється у вихлопній системі. Якщо несправність залишається невиявленою протягом тривалого періоду часу, каталізатор може навіть загорітися через підвищення температури в системі. Велике значення для безперебійної роботи лямбда-зонда має тип і якість палива, що заливається в бак, а також те, чи не додається присадка, що містить свинець, який руйнівно впливає на лямбда-зонд. Якщо паливо забруднене і неякісне, воно може непоправно пошкодити датчик. Крім того, відсутність корпусу на зовнішній стороні датчика робить його вразливим до механічних пошкоджень, наприклад, від каміння, що вилітає з-під коліс.
Несправний лямбда-зонд не тільки має подальші наслідки з точки зору ризику виходу з ладу інших суміжних компонентів (наприклад, каталітичного нейтралізатора) або компонентів двигуна, але й збільшує викид шкідливих речовин в атмосферу з вихлопними газами. З цієї причини бажано час від часу відвідувати майстерню і перевіряти склад суміші. Ціна такої послуги, або навіть заміни датчика, насправді набагато нижча, ніж витрати, пов’язані з купівлею та встановленням нового каталізатора.
Перевірка лямбда-зонда
Для того, щоб лямбда-зонд функціонував належним чином, варто перевіряти його кожні 30 000 км, хоча термін його служби можна оцінити приблизно в 100 000 км, а для датчиків з підігрівом – навіть до 160 000 км. Перевірка датчика полягає в зчитуванні помилок з комп’ютера і перевірці відповідних робочих значень за допомогою діагностичного інструменту.
Також перевіряється опір внутрішнього нагрівача, джерела живлення, електричних роз’ємів, електропроводки і сила сигналів, що надсилаються датчиком. Якщо під час діагностики помічені тривожні симптоми, датчик викручується і починається візуальний огляд. Багато несправностей можна розпізнати за кольором відкладень на вимірювальному елементі кисневого датчика. Чорні та жирні відкладення вказують на швидку витрату оливи. Рівень оливи слід перевіряти на додаток до стану поршневих ущільнень і кілець, а також напрямних клапанів. Якщо на поверхні лямбда-зонда з’явився темно-коричневий наліт, це означає, що паливно-повітряна суміш занадто багата. Тоді варто перевірити, чи правильно функціонує впорскування і чи знаходиться тиск палива на належному рівні. З іншого боку, пошкодження прокладки головки блоку циліндрів і пов’язаний з цим витік охолоджувальної рідини призведе до появи зеленого нагару. Червоний або білий колір, з іншого боку, є відкладенням, яке з’являється на датчику через використання невідповідних паливних присадок.
Окрім періодичної діагностики, варто також час від часу виїжджати на дорогу, щоб будь-які домішки могли вигоріти з кисневого датчика. Це пов’язано з тим, що високі температури сприяють його самоочищенню.
Лямбда-зонд – заміна
Заміна датчика, який вимірює вміст кисню у вихлопних газах, може бути досить складною, особливо для недосвідчених водіїв. Тому бажано, щоб це робили в спеціалізованій майстерні. Проблема значною мірою полягає в розташуванні датчика, який часто встановлений таким чином, що доступ до нього можливий лише за допомогою спеціальних кутових заглушок на ключ. Іржа на випускному колекторі також може ускладнити його зняття. У таких випадках відкручування датчика силою може призвести до пошкодження його гнізда. Для зворотного монтажу необхідно дотримуватися моменту затягування, зазначеного в інструкції з експлуатації автомобіля (або 40-50 Нм, якщо такої інформації немає), а також змастити різьбу датчика високотемпературною пастою, щоб зменшити кількість проблем при повторному монтажі.
