Датчик, который измеряет содержание кислорода в выхлопных газах, то есть лямбда-зонд, был разработан с целью точного дозирования нужного количества воздуха и топлива для получения наиболее оптимальной смеси. Это связано с тем, что было замечено, что когда в смеси очень мало кислорода, она слишком богата, а когда кислорода намного больше, то смесь становится бедной. Для наилучшего и эффективного сгорания топлива на один килограмм топлива должно приходиться 14,7 кг воздуха. Тогда топливно-воздушная смесь считается стехиометрической, а лямбда, или коэффициент избытка воздуха, равна 1. Отсюда и пошло название датчика кислорода выхлопных газов, ведь его задача — передавать в компьютер информацию о составе выхлопных газов, чтобы постоянно поддерживать правильное соотношение смеси.
Почему лямбда-зонд так важен?
В дополнение к упомянутому во введении вопросу обеспечения оптимального сгорания топлива и, таким образом, правильной работы каталитического нейтрализатора, датчик кислорода также отвечает за состав выхлопных газов и вредные соединения, которые в них появляются. Это напрямую влияет на уровень выбросов выхлопных газов. Если топливно-воздушная смесь слишком богата, образуются углеводороды и угарный газ. Если в смеси слишком много кислорода, образуются вредные оксиды серы.
Лямбда-датчик — это своеобразная маленькая батарейка, расположенная в выхлопной системе. Часть, которая используется для измерения количества кислорода, заключена в стальной корпус и расположена в центре выхлопного канала таким образом, чтобы контактировать с выхлопными газами. Внешняя часть датчика оголена и расположена снаружи канала, так что она контактирует с окружающим воздухом. Для работы лямбда-зонда требуется соответствующая температура. Он должен быть нагрет примерно до 350 градусов по Цельсию и может выдерживать температуру до 800 градусов по Цельсию. Современные датчики оснащены нагревателями, которые сокращают время нагрева до 20-30 секунд после запуска двигателя. Работа кислородного датчика базируется на его напряжении. Когда напряжение низкое, это означает, что в смеси слишком много топлива, а когда высокое — опять же, что смесь слишком богата. Напряжение создается потоком ионов кислорода, который, в свою очередь, создается из-за разницы в количестве молекул кислорода из окружающей среды и молекул кислорода в выхлопных газах. Информация о напряжении поступает к контроллеру, который принимает решение о впрыске топлива. Электронная система соответственно корректирует дозировку топлива. Чтобы двигатель не работал неравномерно, топливо подается с небольшой задержкой. Помимо состава смеси, контроллер также должен учитывать нагрузку на привод, диапазон открытия дроссельной заслонки и частоту вращения двигателя. На первый взгляд, измерения проводятся примерно 100 раз в секунду, тогда как регулировка дозы осуществляется 300 раз в минуту. Лямбда-зонды обычно бывают узко- или широкополосные. Последние также оснащены кислородным насосом, который отвечает за регулировку количества кислорода в датчике, что позволяет более точно измерять состав смеси.
Контроллер не всегда учитывает показания кислородного датчика, который отключается во время плавной езды, торможения двигателем или резкого ускорения. Тогда колебания состава смеси являются естественными.
Большинство современных автомобилей оснащены как минимум двумя датчиками кислорода. Первый расположен перед каталитическим нейтрализатором и отвечает за передачу информации о необходимости корректировки дозировки топлива, тогда как лямбда-зонд, расположенный за каталитическим нейтрализатором, контролирует его правильную работу.
Симптомы и последствия неисправности лямбда-зонда
Из-за своего расположения датчик может быть поврежден загрязнениями, например, слишком богатой топливно-воздушной смесью, моторным маслом или охлаждающей жидкостью из-за неплотности прокладки головки блока цилиндров. Он подвергается воздействию не только химических, но и термических факторов, поскольку его рабочая температура очень высока и при контакте с холодной водой (например, при проезде через лужу) может произойти термический шок. Датчик кислорода выхлопных газов также является расходным компонентом с ориентировочным сроком службы 90 000-100 000 км, а датчики с нагревательной спиралью — до 160 000 км пробега.
Симптомами, указывающими на неисправность лямбда-зонда, являются, прежде всего, загорание контрольной лампочки двигателя, повышенный расход топлива (иногда изменения можно заметить только в городских условиях), грубый холостой ход, пропуски и общее ухудшение работы двигателя. Неисправный датчик также может привести к поломке каталитического нейтрализатора, когда топливо сжигается в выхлопной системе. Если неисправность остается невыявленной в течение длительного периода времени, катализатор может даже загореться из-за повышения температуры в системе. Большое значение для бесперебойной работы лямбда-зонда имеет тип и качество топлива, заливаемого в бак, а также то, не добавляется ли присадка, содержащая свинец, который разрушительно влияет на лямбда-зонд. Если топливо загрязненное и некачественное, оно может непоправимо повредить датчик. Кроме того, отсутствие корпуса на внешней стороне датчика делает его уязвимым к механическим повреждениям, например, от камней, вылетающих из-под колес.
Неисправный лямбда-зонд не только имеет дальнейшие последствия с точки зрения риска выхода из строя других смежных компонентов (например, каталитического нейтрализатора) или компонентов двигателя, но и увеличивает выброс вредных веществ в атмосферу с выхлопными газами. По этой причине желательно время от времени посещать мастерскую и проверять состав смеси. Цена такой услуги, или даже замены датчика, на самом деле намного ниже, чем расходы, связанные с покупкой и установкой нового катализатора.
Проверка лямбда-зонда
Для того, чтобы лямбда-зонд функционировал должным образом, стоит проверять его каждые 30 000 км, хотя срок его службы можно оценить примерно в 100 000 км, а для датчиков с подогревом — даже до 160 000 км. Проверка датчика заключается в считывании ошибок с компьютера и проверке соответствующих рабочих значений с помощью диагностического инструмента.
Также проверяется сопротивление внутреннего нагревателя, источника питания, электрических разъемов, электропроводки и сила сигналов, посылаемых датчиком. Если во время диагностики замечены тревожные симптомы, датчик выкручивается и начинается визуальный осмотр. Многие неисправности можно распознать по цвету отложений на измерительном элементе кислородного датчика. Черные и жирные отложения указывают на быстрый расход масла. Уровень масла следует проверять в дополнение к состоянию поршневых уплотнений и колец, а также направляющих клапанов. Если на поверхности лямбда-зонда появился темно-коричневый налет, это означает, что топливно-воздушная смесь слишком богата. Тогда стоит проверить, правильно ли функционирует впрыск и находится ли давление топлива на должном уровне. С другой стороны, повреждение прокладки головки блока цилиндров и связанная с этим утечка охлаждающей жидкости приведет к появлению зеленого нагара. Красный или белый цвет, с другой стороны, является отложением, которое появляется на датчике из-за использования неподходящих топливных присадок.
Кроме периодической диагностики, стоит также время от времени выезжать на дорогу, чтобы любые примеси могли выгореть из кислородного датчика. Это связано с тем, что высокие температуры способствуют его самоочищению.
Лямбда-зонд — замена
Замена датчика, который измеряет содержание кислорода в выхлопных газах, может быть достаточно сложной, особенно для неопытных водителей. Поэтому желательно, чтобы это делали в специализированной мастерской. Проблема в значительной степени заключается в расположении датчика, который часто установлен таким образом, что доступ к нему возможен только с помощью специальных угловых заглушек на ключ. Ржавчина на выпускном коллекторе также может затруднить его снятие. В таких случаях откручивание датчика силой может привести к повреждению его гнезда. Для обратного монтажа необходимо соблюдать момент затяжки, указанный в инструкции по эксплуатации автомобиля (или 40-50 Нм, если такой информации нет), а также смазать резьбу датчика высокотемпературной пастой, чтобы уменьшить количество проблем при повторном монтаже.
