Что такое лямбда-зонд автомобиля – особенности и функции

Vasilenkov 03.02.2021

0 456 6 минут

Особенности и назначение лямбда-зонда в автомобиле: что такое лямбда-зонд, исправность датчиков, экологические нормы. Видео про лямбда-зонд автомобиля.

Современные модификации автомобилей состоят из различных систем, узлов и деталей. Каждый элемент имеет свое назначение и выполняет конкретные функции в работе транспортных средств. Особенно следует выделить работу лямбда-зондов, установленных в топливных системах авто. По-другому их называют датчиками кислорода.

Назначением таких деталей является измерение в выхлопах количества газов. Подобные измерения необходимы для надежного функционирования двигателей. Кроме этого, лямбда-зонды помогают минимизировать количество вредных выбросов в атмосферу. Кроме мощности, транспортные средства должны отвечать конкретным экологическим требованиям.

Происхождение кислородных датчиков

Название такой детали происходит от греческого символа «лямбда». Используется такой символ для измерения содержания кислорода в воздушно-топливной смеси. Вообще, в машинах немало элементов, отвечающих за регулярный контроль различных автомобильных узлов и систем. Датчики кислорода можно сравнить с дыхательной системой человеческого организма.

Чаще всего встречаются электромеханические виды лямбда-зондов. Однако существуют и иные виды этих деталей. Отличительной особенностью электромеханических моделей является внутренний электрод. Изготовлен он из циркония. Материал выбран создателями лямбда-зонда неслучайно – н может выдержать воздействие 1000-градусной жары.

Месторасположение лямбда-зондов

Устанавливается кислородный датчик на выпускном коллекторе. Так называются большие трубы на двигателе. Точнее, лямбда-зонд находится прямо перед катализатором. Последний отвечает за минимизацию вредных выхлопов. В случае износа датчика кислорода начинаются нежелательные процессы:

увеличивается расход топлива;
падает динамика;
двигатель работает нестабильно;
растет токсичность выхлопов;
снижается мощность мотора.

При незначительном износе или повреждении данного элемента возможен его ремонт. Однако если повреждения серьезные, датчик кислорода придется полностью менять.

Функции лямбда-зонда

Основным назначением датчика является замер не сгоревшего кислорода, а также топливных носителей в выхлопах. Благодаря этому происходит подготовка оптимального соотношение топливно-горючей смеси. Кроме того, лямбда-зонд минимизирует количество токсических отходов горения в воздух. Эта небольшая деталь является неотъемлемой частью выхлопной системы ТС.

Измерение концентрации кислорода происходит очень интересным методом. Датчик определяет в выхлопах количество кислорода, выдавая достаточно точные показатели. Именно по этой причине он является неотъемлемой частью выхлопной системы, основным назначением которого является полное сгорание подаваемого топлива.

От качества работы топливного датчика зависит и расход ГСМ. При оптимальной концентрации топливной смеси минимизируется ее расход. А в атмосферу попадет минимальное количество токсинов. В случае отклонений автоматически увеличивается расход топлива и отравляющих выхлопов. В случае игнорирования проблемы со временем произойдет поломка ДВС.

Сколько датчиков кислорода в авто

В зависимости от модификации автомобиля, устанавливаются разное количество лямбда-зондов. В выхлопной системе встречается 1, 2 или 4 датчиков, контролирующих кислород. Если в транспортном средстве присутствует два лямбда-зонда, эксплуатационные расходы растут.

Стоят эти детали достаточно дорого. А замену, согласно рекомендациям производителей, необходимо проводить каждый три года. Если приборная панель отобразит увеличенное содержание кислорода, придется заливать больше топливных носителей. В случае сокращения концентрации кислорода, подача смеси должна быть уменьшена. Информация о содержании кислорода поступает на электронный блок управления мотора. Регулировка подготовки смеси происходит через электронный впрыск.

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.

Коэффициент избытка кислорода

Данный параметр показывает соотношение реального количества воздуха, подаваемого в мотор, и стехиометрической нормы, которая необходима для качественного сгорания топливного носителя. Обозначается такой параметр греческим символом «лямбда». Значение «лямбда» предопределяет соотношение воздух/топливо в смеси. Существует всего 3 вида такой смеси:

Стехиометрическая смесь.
Богатая смесь с избытком топливного носителя и недостатком кислорода.
Бедная смесь с избытком кислорода и недостатком топливного носителя.

Современные модификации моторов работают с использованием любого типа смеси. Зависит это от конкретных задач, стоящих перед авопроизводителями:

интенсивность ускорения;
экономия топлива;
соблюдение норм экологической безопасности.

Для обеспечения достаточной мощности мотора достаточно богатой смеси. Значение датчика кислорода должно равняться при этом 0.9. А чтобы сократить расход топливных носителей, потребуется стехиометрическая смесь. С такой смесью эффективно будет функционировать и катализатор.

В большинстве случаев современные модели авто оснащаются двумя лямбда-зондами. Это касается рядных двигателей. Первый устанавливается перед катализатором. По-другому его называют лямбда-зондом. Второй датчик размещен после каталитического нейтрализатора. Это нижний кислородный датчик.

Обе детали имеют идентичную конструкцию, и различий между ними нет. Однако каждый из них имеет разные функции. Верхний лямбда-зонд отвечает за измерение количества воздуха в отработанных выхлопах. Он отправляет сигнал блоку управления мотора. Умная система понимает, какая топливовоздушная смесь подается в агрегат. Данный сигнал также предопределяет количество подаваемого топливного носителя. За корректировку объема смеси отвечает ЭБУ. За образец используется стехиометрическое соотношение.

Необходимо учесть, что во время прогрева мотора сигналы, поступающие с лямбда-зонда блокируются ЭБУ. Следовательно, необходимо дождаться прогрева двигателя до рабочей температуры. Нижний кислородный датчик выполняет дополнительную корректировку. Параллельно он «следит» за работой катализатора.

Конструкция лямбда-зонда

Сегодня в автомобилестроении используется несколько разновидностей датчиков кислорода. Наиболее распространенными являются модели, работающие на диоксиде циркония. Среди основных элементов лямбда-зонда необходимо выделить:

наружный электрод;
внутренний электрод;
нагревательный элемент;
твердый электролит;
корпус.

Первый элемент непосредственно контактирует с выхлопами. С атмосферой взаимодействует внутренний электрод. А нагревательный элемент отвечает за прогрев детали, пока температура не достигнет 300-градусного показателя. Это рабочая температура лямбда-зонда. Твердотельный электролит изготовлен из диоксида циркония, он находится между электродами. Корпус детали отличается наличием перфорация. Через такое отверстие проходят отработанные выхлопы. Для защиты электродов использовано платиновое напыление. Кроме того, платина отличается чувствительностью к воздуху.

Как проверить исправность датчиков кислорода

Чтобы установить, в каком состоянии находится лямбда-зонд, мастера используют диагностические сканеры. Существуют разные виды таких специальных устройств. Также меняется цена в зависимости от модели и производителя сканеров. Наиболее бюджетной считается модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition. От других модификаций она отличается высококачественной сборкой.

С использованием данного оборудования возможна проверка не только датчиков кислорода, но и разных узлов автотранспортного средства. Сканер позволяет контролировать сигналы каждого датчика и совместим с разными диагностическими программами. В случае поломки датчика, он моментально отобразит отклонения от эталонных показателей.

Основные неисправности

Основные неисправности лямбда-зонда

Повреждение или выход из строя лямбда-зонда происходит по разным причинам. Наиболее распространенной из них является износ. Это явление на жаргоне называют «старением» датчика. Уязвимой частью такой детали является нагревательный элемент. Часто обрывается электрическая цепь, что в конечном итоге приводит к отказу датчика.

Не менее распространенной причиной неисправной работы такой детали является загрязнение. Причина таких проблем заключается в заливке низкокачественного топлива. Также неисправности могут быть вызваны следующими причинами:

перегрев;
различные присадки;
чистящие средства;
масла.

При обнаружении проблем с работой лямбда-зонда или его полном выходе из строя необходимо срочно обратиться в автомастерскую.

Потеря работоспособности кислородного датчика проявляется разными способами. Поэтому водитель должен быть максимально внимательным, чтобы не упустить явные признаки отказа данной детали. Среди них необходимо выделить:

Появление на панели приборов надписи check engine.
Потеря мощности.
Ослабление отклика на газовой педали.
Неровная работа мотора на холостом ходу.

В любом из этих случаев нужна качественная диагностика. Автовладелец должен в точности знать, в каком состоянии находится лямбда-зонд, нужно ли его менять или ремонтировать. Игнорирование проблем с таким элементом может привести к серьезным последствиям, вплоть до поломки двигателя.

Виды датчиков кислорода

Наиболее распространенными являются циркониевые модели. Сравнительно реже используются титановые аналоги, которые работают на диоксиде титана. Показатель рабочей температуры подобных лямбда-зондов достигает 700 градусов. Функционируют они без атмосферного воздуха.

Титановые модели выполняют корректировку состава топливовоздушной смеси по показателям концентрации воздуха в выхлопах – с учетом этих показателей они меняют выходное напряжение.

Также в автомобилестроении используются широкополосные кислородные датчики. Это усовершенствованные модели, в основу которых использованы циркониевые датчики. Функцией циркониевого датчика является контроль концентрации воздуха в отработанных газах. Параллельно они фиксируют напряжение, которое скачет по причине разницы потенциалов. После этого показатели сравниваются с эталонным показателем, составляющим 450 мВ. При отклонениях датчик регулирует содержимое смеси.

Экологические нормы

Одним из важнейших требований к современному автомобилестроению является наличие катализаторов и систем контроля выхлопов. Однако каталитический нейтрализатор не может полноценно функционировать без регулярного контроля состава топливовоздушной смеси. Именно эту функцию выполняют кислородные датчики.

В случае износа или повреждения таких деталей происходит быстрое загрязнение и амортизация катализаторов. Кислородные датчики являются важнейшим элементом топливной системы авто. Они отвечают за управление двигателем, представляя важнейшее звено в большой цепочке.

Заключение

Отказ лямбда-зондов приводит к быстрому износу разных элементов двигателя. А поломка такого агрегата требует огромных расходов на ремонтные работы или полную замену. Поэтому за исправностью датчиков, контролирующих концентрацию кислорода, необходимо следить постоянно. Лучше доверить это дело профессионалам во время планового техосмотра, которые работают с высокотехнологичным оборудованием, выявляющим даже малейшие отклонения от норм. Подобный контроль позволит увеличить эксплуатационный срок такой важной детали, как каталитический нейтрализатор.

Список возможных неисправностей кислородного датчика довольно обширный. Некоторые отображаются на панели приборов, другие можно определить только в автомастерских. Специалисты быстро определят проблему и порекомендуют решения ее решения.

Нельзя менять оригинальную деталь имитаторами. В подобных ситуациях ЭБУ не сможет распознать сигналы, поступающие от чужеродного устройства. В результате коррекция топливовоздушной смеси не будет выполняться.

Следует учесть, что средний ресурс нового лямбда-зонда не превышает 80 тыс. км. пробега. Однако износ может произойти и раньше. Зависит это от эксплуатационных условий и состояния мотора. Наиболее уязвимы такие контроллеры к качеству топливных носителей, которые использует автовладелец. Если вы зальете в бак низкокачественный бензин несколько раз, датчик выйдет из строя. Поэтому лучше переплатить и использовать качественные ГСМ, чем менять такую деталь после каждой заправки.

Видео про лямбда-зонд автомобиля: