Принцип работы лямбда зонда после катализатора

Обновлено: 08.01.2025

Сегодня поговорим, что такое лямбда-зонд и зачем он нужен в автомобили. Разберем принцип его работы, где его устанавливает. Постараюсь все рассказать простым языком.

Назначение

Он предназначен для измерения количества кислорода в выхлопных газах автомобиля. Происходит его название от греческой буквы «Лямбда» - коэффициент остаточного содержания кислорода.

Где находится

Следуя из его назначения можно предположить, где он устанавливается. Так как он призван измерять выхлопные газы, значит, его необходимо ставить в выпускном коллекторе двигателя.

Он вкручивается в трубу. Передней частью он находится внутри ее, где протекают отработанные газы. Они его «омывают», нагревают. Именно нагрев – одна из особенностей его работы.

Как он функционирует

Лямбда-зонд работает на основе гальванического элемента, погруженного внутрь выхлопной трубы. На поверхности элемента протекают химические реакции, вырабатывающие внутри его электрический ток. Этот сигнал усиливается самим зондом. Он подается через провод к блоку управления двигателем.

При холодном запуске двигателя зонд не функционирует. Ему нужно время для его разогрева . Поэтому, на рынке автозапчастей существуют датчики с подогревом и без него. В первом случае к лямбда-зонду подается электрический ток, внутри его находится нагревательный элемент. За счет этого напряжения повышается температура рабочей поверхности датчика.

Зачем он нужен в автомобиле

Его устанавливают для двух случаев:

Правильно организовать приготовление топливовоздушной смеси;
Правильная работа катализатора.

Разберем подробно эти случаи.

Если в выхлопных газах содержится кислород, значит, неправильно была приготовлена топливовоздушная смесь. С чем это связано? Для того, чтобы в камерах сгорания произошел взрыв топливной смеси, требуется подать определенное количество кислорода. Когда эти пропорции соблюдены, то происходит правильное сгорания смеси. Она превращается в выхлопные газы.

Поэтому, если в выхлопе присутствует кислород, это говорит о том, что не хватает топлива. Его содержание выше, чем бензина. Этот датчик, измеряя содержание кислорода, подает сигнал в блок управления двигателем, который принимает решение об изменении состава топливовоздушной смеси. Он добавляет больше топлива в камеру сгорания.

Если бензина будет больше, то в выхлопных газах содержание кислорода будет снижаться. Ниже определенного порога, датчик сообщит «мозгам» двигателя, что нужно увеличить его содержание в топливной смеси.

Так регулируется работы мотора автомобиля. Поэтому, если не работает лямбда-зонд, наблюдается эффекты:

Повышенного расхода топлива;
Снижение мощности;
Нестабильная работа силового агрегата.

Второй случай – катализатор. Его устанавливают для приведения химического состава выхлопа к определенным экологическим нормам. Он дожигает выхлопные газы до определенной нормы, позволительные требованиями экологии.

Для контроля качества «догорания» газов устанавливается два лямбда-зонда – один на входе в катализатор, второй на выходе. Таким образом, происходит анализ работы каталитического нейтрализатора. Блок управления двигателем понимает, насколько эффективно он работает, на основании этого изменяет подачу топлива в мотор.

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

Назначение датчиков кислорода

Стандартно в современных автомобилях используется два датчика кислорода (для рядного двигателя). Один перед катализатором (верхний лямбда-зонд), а второй после него (нижний лямбда-зонд). Различий в конструкции верхнего и нижнего датчиков нет, они могут быть одинаковыми, но выполняют разные функции.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Ресурс кислородника и его неисправности

Данный сканер корейского производства отличается от аналогов высоким качеством сборки и возможностью диагностики всех узлов и агрегатов автомобиля, а не только двигателя. Также он способен отслеживать показания всех датчиков (в том числе и кислородного) в режиме реального времени. Сканер совместим со всеми популярными диагностическими программами и, зная допустимые по вольтажу значения, можно судить об исправности датчика.

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Признаки неисправности кислородника:

Индикация сигнальной лампы неисправности на приборной панели.
Потеря мощности.
Слабый отклик на педаль газа.
Неровная работа двигателя на холостых оборотах.

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

Титановые. Этот вид кислородников имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается от 700 °C. Титановые лямбда-зонды не требуют наличия атмосферного воздуха, поскольку принцип их работы основан на изменении выходного напряжения, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
Широкополосный лямбда-зонд представляет собой усовершенствованную модель. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, фиксируя напряжение, вызванное разницей потенциалов. Далее происходит сравнение показания с эталонной величиной (450 мВ), и, в случае отклонения, подается ток, провоцирующий закачивание ионов кислорода из выхлопа. Это происходит до тех пор, пока напряжение не станет равным заданному.

Лямбда-зонд является очень важным элементом системы управления двигателем, а его неисправность может привести к сложностям в управлении автомобилем и стать причиной повышенного износа остальных деталей двигателя. А поскольку он не подлежит ремонту, его необходимо сразу заменить на новый.

Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).

Где находится датчик кислорода

Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.

Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.

На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.

ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.

Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.

Как работает датчик кислорода

Существует несколько типов лямбда-зондов, но для простоты в этой статье мы рассмотрим только обычные генерирующие напряжение датчики кислорода.

Как следует из названия, генерирующий напряжение датчик кислорода генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице в количестве кислорода внутри и снаружи выхлопного газа.

Для правильной работы лямбда-зонд необходимо нагреть до определенной температуры. Типичный современный датчик имеет внутренний электрический нагревательный элемент, который питается от ЭБУ двигателя.

Когда топливовоздушная смесь (ТВС), поступающая в двигатель, бедная (мало топлива и много воздуха), в выхлопе остается больше кислорода, и кислородный датчик создает очень небольшое напряжение (0,1 – 0,2 В).

Если ТВС обогащается (много топлива и мало воздуха), в выхлопе остается меньше кислорода, поэтому датчик будет генерировать бОльшее напряжение (около 0,9 В).

Регулировка соотношения топливовоздушной смеси

Передний датчик O2 отвечает за поддержание оптимального соотношения смеси воздух / топливо, поступающей в двигатель, которая составляет приблизительно 14,7:1 или 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.

Блок управления регулирует топливовоздушную смесь на основе обратной связи от переднего датчика кислорода. Когда передний лямбда-зонд обнаруживает высокий уровень кислорода, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на бедной смеси (недостаточно топлива) и поэтому добавляет топлива.

Когда уровень кислорода в выхлопе становится низким, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива) и уменьшает подачу топлива.

Этот процесс непрерывен. Компьютер двигателя постоянно переключается между обедненным и обогащенным состоянием, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо. Этот процесс называется операцией замкнутого цикла.

Если вы посмотрите на сигнал напряжения переднего датчика кислорода, он будет циклически колебаться где-то между 0,2 вольт (бедная) и 0,9 вольт (богатая).

Когда автомобиль заводится холодным, передний кислородный датчик не прогрет полностью, и ЭБУ не использует сигнал ДК1 для регулировки топлива. Этот режим называется разомкнутым контуром. Только когда датчик полностью прогрелся, система впрыска топлива переходит в режим замкнутого контура.

В современных автомобилях вместо обычного датчика кислорода установлен широкополосный датчик топливовоздушного соотношения. Датчик соотношения воздух / топливо работает по-другому, но служит той же цели — для определения, является ли топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель, обогащённой или обеднённой.

Датчик топливовоздушного соотношения является более точным и может измерять более широкий диапазон.

Задний датчик кислорода

Задний или нижний кислородный датчик установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора. Он измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из катализатора. Сигнал от заднего лямбда-зонда используется для контроля эффективности нейтрализатора.

Контроллер постоянно сравнивает сигналы от передних и задних датчиков O2. Основываясь на двух сигналах, ЭБУ знает, насколько хорошо каталитический нейтрализатор работает. Если катализатор выходит из строя, ЭБУ включает индикатор «Check Engine», чтобы вы знали об этом.

Идентификация датчика кислорода

Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.

Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.

Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».

Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.

Замена датчика кислорода

Проблемы с датчиком кислорода являются распространёнными. Неисправный лямбда-зонд может привести к увеличению расхода топлива, увеличению выбросов в атмосферу и различным проблемам во время вождения (провалы оборотов, плохое ускорение, плавающие обороты и т. д.). Если датчик кислорода неисправен, его необходимо заменить.

В большинстве автомобилей замена ДК является довольно простой процедурой. Если вы хотите заменить кислородный датчик самостоятельно, с некоторыми навыками и руководством по ремонту, это не так сложно, но вам может понадобиться специальная торцевая головка для датчика (на фото).

Иногда может быть трудно вытащить старый лямбда-зонд, так как они часто сильно ржавеют.

Еще одна вещь, о которой следует знать — некоторые автомобили, как известно, имеют проблемы с заменяемыми датчиками кислорода.

Например, есть сведения о неоригинальном датчике кислорода, вызывающем проблемы в некоторых двигателях Chrysler. Если вы не уверены, лучше всегда использовать оригинальный датчик.

Практически на всех современных автомобилях устанавливается специальное устройство лямбда зонд. Оно определяет уровень кислорода в активной зоне двигателя. В статье будут рассмотрены вопросы того, какие функции выполняется это устройство, по каким причинам оно может выйти из строя и как выполнить его замену пошагово.

Лямбда зонд (датчик кислорода в автомобиле): что это

Датчик кислорода в автомобиле ставится на любые ТС. Это автомобили, грузовики, автобусы, спецтехника. Большинство лямбда зондов рассчитаны на 60-80 тысяч километров пробега. При выходе из строя устройство необходимо отремонтировать или заменить. При отсутствии исправного устройства большинство современных автомобилей переходят в аварийный режим работы.

Зачем нужен лямбда-зонд

Сценарии сгорания топлива в зависимости от того, достигается ли там оптимальное соотношение топлива/кислорода:

λ меньше 1. В активной зоне наблюдается недостаток кислорода. Часть топлива не сгорает (недостает кислорода), что приводит к увеличение расходов топлива.
λ равен 1. Это оптимальный сценарий. Топливо полностью сгорает в активной зоне, а мотор работает стабильно, без рывков.
λ больше 1. В активной зоне топливо сгорает быстро, поскольку наблюдается его недостаток (тогда как кислорода наоборот много). Двигатель начинает работать рывками, что ухудшит функционирование машины.

Лямбда зонд не регулирует количество кислорода и топлива в активной зоне. Он оценивает концентрацию кислорода в выхлопных газах и подает эту информацию на ЭБУ двигателя. Если кислорода много или мало, электронный блок уменьшает или увеличивает подачу топлива, что приводит к приведению соотношения топливо/кислород к нормативному показателю λ.

Механика работы лямбда-зонда:

Обратите внимание! В качестве второго лямбда зонда используется тот же самый прибор. Он имеет аналогичное строение, работает по тем же самым принципам, точно так же подключается к автомобилю и так далее. Отличается он функциями и расположением.

Виды лямбда-зондов

Циркониевый. Корпус выполнен на металлической основе (обычно это сталь). Содержит керамический блок, на который напыляется соединение на основе диоксида циркония. Сверху устанавливаются тонкие платиновые пластины, способные генерировать электрический ток (они выполняют функцию электродов). Устройство работает при температуре 300-350 градусов. Подогрев газов не предусмотрен в связи с легкоплавкостью циркония и отдельных элементов лямбда зонда.
Титановый. По конструкции похож на предыдущую модель, однако напыление выполнено на основе титана. Этот металл относится к категории тугоплавких, поэтому на титановый лямбда зонд дополнительно устанавливается нагревательный элемент. Нагреватель увеличивает температуру газа в активной зоне. Это позволяет получать более точные значения для газовой смеси, увеличивает срок годности зонда.
Широкополосной. Циркониевые и титановые лямбда зонды, которые мы рассматривали выше, обычно выполняются в виде узкополосных устройств. Но также существуют широкополосные устройства (на основе циркония и титана). Они содержат две дополнительных ячейки, которые играют ряд вспомогательных, но чрезвычайно важных функций. Они серьезно улучшают качество замеров, увеличивают срок годности устройства и так далее.

При наличии выбора отдать предпочтение следует широкополосным устройствам на титановой основе. Они стоят дорого, однако обеспечивают наиболее высокое качество замеров и обладают большим сроком годности.

Как работает датчик кислорода автомобиля

Чтобы разобраться с режимом работы лямбда зонда, нужно знать его конструкцию. Основные элементы:

Корпус. Имеет полую цилиндрическую форму, внутри которой содержатся функциональные элементы лямбда зонда. Обычно выполняется на основе стали.
Уплотнитель с резьбой. Крепится на одном из краев лямбда зонда. Резьба используется для крепления запчасти на трубе, которая содержит соответствующие выемки.
Керамический наконечник с защитным экраном. Располагается рядом с уплотнителем. Имеет керамическую основу, которая содержит чувствительные элементы на основе оксида циркония/титана и тонкого слоя платины. Нужна для сбора отработанных газов. Может генерировать электрический ток (выступает в качестве электрода).
Наружный экран. Крепится на середину корпуса, содержит напыление на основе диоксида циркония или титана. Может генерировать электрический ток (выступает в качестве электрода).
Выводящие провода. Крепятся на другую сторону корпуса. Передают электрический сигнал при его наличии на ЭБУ двигателя. Общее количество проводов может составлять от 2 до 4.
Нагревательный элемент. Крепится к корпусу лямбда-зонда, способен нагревать корпус. Это улучшает качество анализа газа и продлевает срок годности лямбда зонда.
Датчик также содержит другие вспомогательные элементы. Это электрические провода для передачи импульса внутри зонда, токосъемник, манжета и другие.

Неисправен лямбда зонд: причины и ремонт

Лямбда зонд выходит из строя по различным причинам. Это высокие нагрузки на выхлопную систему машины, повреждение электрической проводки, использование низкокачественного бензина и другие. Ниже рассмотрим основные сценарии возникновения неисправностей, а также узнаем, как эти проблемы с лямбда зондом разрешаются.

Образование нагара

Устанавливается поломка по следующим признакам:

Демонтируйте устройство, аккуратно снимите защитный колпачок.
Налейте в емкость 80-100 мл ортофосфорной кислоты.
Поместите в емкость колпачок, чтобы его край остался снаружи (например, привяжите к чему-либо).
Спустя 20-30 минут достаньте датчик, промойте водой и высушите его.
Установите обратно наконечник, нанесите защитную пасту и приварите конструкцию (например, методом аргонной сварки).

Перегрев устройства

Устанавливается перегрев по таким признакам:

Проблема возникает только при высоких нагрузках (езда на высокой скорости, подъем в гору).
Серьезно растут расходы топлива.
Ухудшается работа системы разгона и торможения.

Повреждение электропроводки

Еще одной популярной причиной выхода из строя лямбда зонда является повреждение проводки. Каждое устройство оборудовано электрическими проводами (от 2 до 4), которые передают сигнал на блок управления мотором. В случае повреждения проводки сигнал становится нестабильным, что приводит к разбалансировке работы мотора. Повреждение проводов часто имеет механическую природу (например, водитель попал в ДТП).

Повреждение электрической проводки устанавливается по таким признакам:

В случае повреждения проводов рекомендуется поставить новый лямбда зонд. Можно выполнить замену поврежденного участка цепи, если у Вас завалялись провода от старого зонда. Для ремонта старый кислородный датчик демонтируется из системы, потом срезается старый поврежденный элемент (с соединительной вилкой или без). На ее место устанавливается неповрежденная электропроводка от старого лямбда зонда.

Выход из строя нагревателя

Нагревательный элемент крепится внутри лямбда зонда прочно, поэтому разобрать запчасть и достать поврежденный нагреватель сложно. Если у Вас возникла такая проблема, купите новый зонд и поставите его взамен старого. Если не планируете ездить при высоких нагрузках, то замену можно не производить. То есть на поврежденном лямбда зонде можно ездить до полного выхода из строя.

Срок службы лямбда-зонда

Срок службы устройства зависит от многих параметров. Это качество комплектующих запчастей, чистота используемого топлива, характер управления машиной водителя, уровень нагрузок. Большинство циркониевых устройств рассчитано на 60-80 тысяч километров пробега. Узкополосные титановые и широкополосные титановые работают до 100 и 120 тысяч километров. Срок службы можно узнать в инструкции к прибору, а также уточнить у продавца при покупке.

В случае обычного некоммерческого использования машины (то есть не для перевозки грузов и для доставки пассажиров) устройство работает 1-3 года. Поэтому рекомендуется держать под рукой парочку запасных устройств, чтобы при необходимости можно было всегда оперативно выполнить замену испортившего прибора. Также придерживайтесь советов и рекомендаций, которые позволят продлить срок службы датчика:

Замена лямбда-зонда

В замене нет ничего сложного. Перед проведением работ поставьте машину на подъемник, а также купить новое устройство. Примерный алгоритм замены детали рассмотрен ниже.

С помощью гаечного ключа отсоедините отрицательно заряженную клемму на аккумуляторе автомобиля. Гайки на электрических элементах не затягиваются сильно, поэтому с их отсоединением проблем быть не должно. Как ослабите гайку, отведите клемму в сторону, чтобы полностью обесточить электрические элементы автомобиля.

Найдите на выхлопной системе лямбда-элемент и аккуратно отсоедините электроразъем. В разъеме старый датчик кислорода сидит плотно, но не туго, поэтому Вы легко сможете отсоединить устройство с помощью нескольких движений руками. Разъем следует развести в сторону, чтобы они располагались друг от друга на расстоянии минимум 20-30 сантиметров.

На завершающем этапе установите обратно металлическую пластину, подключите минусовую клемму к аккумулятору. Сбросьте настройки или обновить память на электронном блоке, который управляет работой двигателя. Обнулить настройки можно на управляющей панели или с помощью программы на смартфоне, если Ваш ЭБУ поддерживает такую функцию. Чтобы активировать датчик, снимите машину с эстакады и проедьте на ней несколько десятков километров. После этого устройство начнет функционировать в обычном режиме.

Работы рекомендуется проводить в плотных чистых перчатках. Многие элементы выхлопной системы будут горячими (перчатки помогут не обжечься). Также перчатки помогут защититься от разрядов электрического тока на этапе демонтажа клеммы.

Какой фирмы лучше лямбда зонд и как его выбрать

В продаже можно встретить сотни различных лямбда зондов. Общее количество производителей в России насчитывает 20-30 компаний. Самыми лучшими фирмами-производителями являются следующие организации:

Обманка лямбда-зонда

Датчики кислорода являются чувствительными приборами, которые обычно рассчитаны на 60-80 тысяч километров пробега. В случае выхода датчика из строя на управляющей панели может появиться сигнал Engine Check. Сам автомобиль может быть переведен в аварийный режим работы. Чтобы восстановить работу авто, следует поставить либо оригинальный зонд, либо прибор-обманку. Она подает на электронную систему ложный сигнал, что позволяет избежать перевода авто в аварийный режим. Существует две категории обманок:

Выводы и итоги:

15 лет я ремонтирую разного рода автомобилей, включая такие марки как Ваз, Уаз, Chevrolet, Mazda, Kia и многие другие. Все что связано с коробкой, двигателем или ходовой. Вы можете написать мне свой вопрос ниже в комментариях и я постараюсь развернуто на него ответить.

Лет 15 назад лямбда-зонд был страшилкой почище «автомата» в первые годы нашего знакомства с иномарками. Увеличившийся вдруг расход топлива, не изучая причин, почти без вариантов вешали на него. Показывали владельцу какие-то «циферки» на экранчике, приговаривали «кислородник» и ставили перед фактом — надо менять. С другой стороны, присадки в бензин тогда на самом деле быстро выводили «лямбды» из строя. А как с этим дела обстоят сейчас? Что, кроме топлива, может приговорить датчик, как его проверить и на что менять?

С ним точнее, чем без него

Как мы недавно рассказывали, MAF и MAP — это первый и основной инструмент, от показаний которого отталкивается блок управления двигателем, приготавливая топливовоздушную смесь. Какое-то время обходились только ими. Но скоро стало понятно, что рассчитывать количество топлива, которое нужно подать, исходя лишь из поступающего в двигатель воздуха, получается не совсем точно. Якобы Bosch, купивший у американцев лицензию на систему впрыска Bendix Electrojector, уже в 60-х (в 1967-м появился немецкий D-Jetronic) работал над кислородным датчиком. Правда, таковой появился только в 1976 году — в рамках механического впрыска K-Jetronic. Считается, что первыми автомобилями, получившими «кислородник», стали Volvo 260-й серии и знаменитый DeLorean.

При этом Bosch продолжал выпускать механическую систему без «лямбды». В 80-х у фирмы был и электронный впрыск, лишенный кислородного датчика. Однако к тому моменту уже стало ясно — с обратной связью блок управления точнее оперирует подачей топлива. Просто не всегда это было необходимо по соображениям экономии и экологии. Тем не менее с начала того десятилетия Bosch запускает LU1- и LU2-Jetronic, которые имеют лямбда-регулирование. А к концу 80-х лямбда-зонд получает повсеместное распространение. Причем тогда же на отдельных моделях, предназначенных для рынков с самыми жесткими эконормами, в датчике появился нагревательный элемент, призванный максимально быстро выводить его на рабочий режим. Разберемся в конструкции «кислородника».

Точность — понятие относительное

Лямбда-зонд — это фактически два электрода, разделенные твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония. Редко — из диоксида титана.

Внешний электрод (скрыт под защитным колпачком с прорезями) находится в потоке выхлопных газов.

Внутренний электрод расположен в воздухе под атмосферным давлением. Воздух попадает внутрь либо через место, где в датчик входит проводка, .

. либо через специальные отверстия, прикрытые неким пористым материалом.

Два электрода с электролитом между ними образуют собой гальванический элемент. Но проводимым диоксид циркония становится только при разогреве до более чем 300 градусов. Иными словами, сразу после пуска лямбда-зонд не работает. Выхлоп «грязнее», чем при выходе «кислородника» на рабочий режим. Именно для этого в датчик стали добавлять нагревательный элемент, который гораздо быстрее, нежели выхлопные газы, доводит его до нужной температуры. Такие датчики отличаются тремя или четырьмя проводами вместо одного либо двух.

При работе зонда, если кислород есть лишь на внутреннем электроде, датчик генерирует соответствующее напряжение, которое видит блок управления. ЭБУ понимает это как «богатая смесь» и корректирует подачу топлива. Если кислород появляется в выхлопных газах, то напряжение, подаваемое с датчика, падает. Для ЭБУ это сигнал о том, что смесь бедная. Конечно, связь идет не по принципу «включено/выключено». Например, «кислородник» видит стехиометрическую (идеальную, с отношением 14,7:1) смесь. И все-таки лямбда-зонд оценивает наличие кислорода довольно грубо — есть он или нет. Коррекция идет в небольшом диапазоне, по напряжению — всего лишь в пределах от 0 до 1 вольта. А состав выхлопных газов, то есть то, насколько смесь отличается от стехиометрической, он определить не в состоянии.

Поэтому еще в начале 90-х NTK (суббренд NGK) предложила так называемый широкополосный лямбда-зонд, или датчик состава смеси. Снаружи он напоминает обычную «лямбду». Но имеет другую конструкцию.

Внутри у него две ячейки — измерительная и насосная. Еще с простых датчиков стехиометрической смеси соответствует напряжение в 0,45 В. Если оно изменяется, насосная ячейка подает в измерительную или откачивает оттуда некое количество воздуха. И по изменению тока, требуемого для этого, блок управления видит состав смеси и корректирует подачу топлива.

Диапазон измерений лежит в пределах до 5 В. Естественно, используется нагревательный элемент. А связь с ЭБУ состоит из пяти или шести проводов. С конца 90-х (эконормы Евро-3) широкополосный датчик стал неотъемлемым атрибутом автомобилей классом выше среднего. А с начала — середины 2000-х, ближе к появлению Евро-4 или уже с этими экотребованиями, датчики состава смеси вытеснили обычные лямбда-зонды. Тогда же или чуть раньше за катализатором, придвинутым вплотную к выпускному коллектору, появился второй датчик.

В первую очередь он оценивает состояние нейтрализатора — какова у того проходная способность, то есть оплавился он или нет. «Лямбда» за конвертером стоит простая. Однако считается, что, по крайней мере в ряде случаев, и она способна оказывать влияние на подготовку ЭБУ топливовоздушной смеси. Шансов того, что этот второй кислородный датчик как-то пострадает, меньше, чем у первого. Все-таки расположен за катализатором и принимает на себя уже очищенные выхлопные газы. Хотя и в отношении него есть определенные правила эксплуатации. Ну а первый «кислородник» тем более в зоне риска. Так от чего может страдать тот и другой?

Ресурс велик, но есть нюансы

Основным врагом кислородного датчика всегда являлись присадки в топливо — в первую очередь октаноповышающие и антидетонационные. И тетраэтилсвинец, который давно не используют. И тем более железосодержащие, покрывавшие его токопроводящим налетом, отчего «лямбда» «путалась в показаниях», если вовсе не выходила из строя.

Сейчас ферроценовыми присадками, если и пользуются, то ограниченно. Хотя нарваться на них где-нибудь в провинции наверняка можно. Впрочем, многие соединения, добавленные в топливо, способны загрязнять внешний электрод, выводя «кислородник» из строя. В состоянии это сделать и приличный (скажем, от нескольких сот граммов на 1000 км) расход масла на угар. Наконец, есть у датчиков определенный ресурс. Правда, по распространенной информации, лежащий в очень широких пределах — от 40 000 до более чем 100 000 км.

Симптомы потери работоспособности датчика могут быть разными. Объединяет едва ли не все системы то, что, скорее всего, загорится check engine. Но и это не обязательное условие. Растет расход топлива, однако не всегда настолько, что владелец это обязательно заметит. От переливов топлива из выхлопной трубы может попахивать бензином. Кроме того, двигатель способен перебоить на холостом ходу и иметь провалы тяги на разгоне. Да попросту глохнуть.

Но это что касается выхода из строя непосредственно основного рабочего органа — гальванического элемента. А ведь бывает так, что у датчика отказывает нагревательный модуль — по сути, пластинка или спиралька, как у чайника-кипятильника. Из-за чего? Бензин или масло здесь уже не упрекнешь. Остается естественное старение. Причем психологически напрячь владельца нагреватель способен — check при его отказе зажжется. А вот почувствовать какие-то изменения, во всяком случае не в пределах смены времени года или стиля езды, удастся вряд ли. Безусловно, будучи без прогрева, какое-то время после пуска «лямбда» не посылает сигнал блоку управления. И теоретически в этот момент двигатель должен потреблять больше топлива. В реальности же его перерасход может оказаться настолько мизерным, что владелец этого не заметит. Впрочем, выслушаем диагностов.

— Теоретически любые примеси в бензине могут вывести лямбда-зонд из строя. Тем более моторное масло, которое, если расход на угар велик, в сгоревшем виде попадает на его внешний электрод. Точных значений последнего не скажу. Отмечу лишь, что сейчас все-таки повальных отказов не наблюдаем.

Последствия выхода из строя могут быть крайне разнообразны. Кто-то даже не заметит изменений в расходе топлива, который сильно зависит от забортной температуры. Он, кстати, может даже несколько снизиться — такие случаи известны. На отдельных моделях — например, современных Mercedes-Benz — при любой ошибке активируется аварийный режим с ограничением тяги. И «кислородник» тут не исключение, пусть даже у него отказал лишь нагревательный элемент. Некоторые Honda 2000-х годов на удивление тоже инициируют «аварию» — всего лишь по причине неработоспособности второй «лямбды».

Без работоспособного датчика перед катализатором блок управления будет неправильно готовить топливовоздушную смесь, переливать или обеднять. В первом случае излишки топлива будут догорать в катализаторе. При бедной смеси в камерах сгорания не будет вспышки и несгоревший бензин опять же отправится в нейтрализатор. Излишне говорить, что с ним в итоге произойдет.

Раньше не все сканеры видели показания «лямбды». Проверяли в основном осциллографом, который до сих пор может дать более полную картину ее работоспособности. Но сейчас острой необходимости пользоваться этим прибором нет. По крайней мере, в ряде случаев увидеть работу датчика позволяет даже диагностическая колодка и соответствующая программа в телефоне.

Покупка универсального датчика — лотерея. Да, они дешевле оригинальных. А гарантии, что будут работать, нет. Во всяком случае, нам известны примеры, когда распиновка в разъемах не совпадала с той, что на автомобиле. Это решаемо. Хуже то, что система может просто не увидеть универсальную «лямбду». При этом продавцы обратно их, как правило, не принимают — видят, что их уже устанавливали, по сплющенной уплотнительной шайбе. Альтернатива оригинальным, хотя бы для автомобилей немолодых и недорогих, — покупка бэушных. Такие нередко еще могут поработать достаточно долго.

Еще одна точка зрения, в основном по «японцам» разных лет выпуска.

— Как обычные лямбда-зонды, так и датчики состава смеси, то есть широкополосные, проверяются элементарно. Осциллограф, конечно, точный и надежный инструмент диагноста. Но грамотный мастер увидит состояние датчика и по значениям на сканере. Тем более что непринципиально, не работает «лямбда» совсем или дает не вполне корректную информацию и неоперативно. Все равно смесеобразование идет неправильно.

Другой пример вероятной возможности приговорить датчик — ехать вброд. Погрузиться достаточно глубоко, чтобы залить первую «лямбду». На автомобилях немолодых катализатор может быть расположен довольно низко, а датчик — непосредственно перед ним.

Второй «кислородник», который контролирует катализатор и также всегда имеет нагрев, находится ниже, и «намочить» его можно даже в глубокой луже. Резкий перепад температуры выведет нагрев из строя.

При этом я бы не сказал, что на замену лямбда-зондов клиенты едут валом. Не попадались мне и датчики в «шубе» из сажи. Вообще ресурс их немал. Например, по мануалам Toyota их нужно проверять на 100 000 км и только при необходимости менять. На моем Harrier с 5S «лямбда» отходила 230 000 км.

Но игнорировать неисправность датчика не получится — она приводит к нарушениям в работе системы управления двигателем. На «японках» 90-х двигатель вполне мог глохнуть. Работал с перебоями, с провалами на разгонах. Правда, некоторые автомобили никак не реагируют на проблемную «лямбду».

На моделях посвежее и тем более современных система запросто может встать в «аварию». Иной раз не «увидев» показаний и со второго лямбда-зонда. В этой ситуации надо смотреть катализатор. Если из строя вышел первый датчик — обязательно менять! ЦПГ переливами топлива по этой причине не загубит. Но сам нейтрализатор, очень вероятно, оплавится.

Покупать «кислородники» малоизвестных брендов не стоит. Хотя и оригинальные, бывало, работали буквально неделю-две. В целом же советую Bosch, Denso, NGK. Универсальные обычно продаются без «фишки». У Bosch с разъемом, но тоже не всегда. Мы используем NGK/NTK — за все время с их отказами по причине низкого качества не сталкивались.

А вот мнение из «конкурирующего лагеря» — из структуры, занимающейся обслуживанием и ремонтом «немцев»:

— Лямбда-зонд — довольно выносливая штука. Конечно, ее может прикончить и паленый бензин, и «масложор». Другое дело, что первый в более-менее крупных городах уже редкость. А второй, если доходит до полулитра-литра на 1000 км, то автовладельца вряд ли будет беспокоить какой-то там датчик. Нередко «кислородники» (особенно вторая «лямбда») расположены достаточно низко и постоянно подвергаются обработке грязью, влагой. И все равно работают! Ресурс? К примеру, Bosch заявляет о работоспособности своих датчиков на протяжении как минимум 150 000 км. Мы это в общем подтверждаем, за исключением редких случаев.

Элемент нагрева лямбда-зондов столь же ресурсен и, как правило, отказывает лишь по причине естественного износа. Однако бывает, что он повреждается механически — например, дорожными камешками или от естественных колебаний при демонтаже-монтаже выхлопа. Ни к каким последствиям, по сути, это не ведет — загорится Check, и лямбда-регулирование состава топливовоздушной смеси или «лямбда-слежка» за чистотой выхлопа будут включаться позже, по мере прогрева зонда естественным путем от выхлопных газов. Выход из строя подогрева второго лямбда-зонда за катализатором не приведет ни к чему, кроме индикатора на панели приборов, но если речь о первой «лямбде», то выхлоп в первые минуты станет чуточку грязнее и на толику вырастет расход топлива. Для владельца первое будет не принципиально, а второе он, скорее всего, не заметит.

Но на неисправность самого лямбда-зонда не обратить внимание трудно. Автомобиль либо «зачекует», либо заработает неровно и из выхлопной трубы запахнет несгоревшим бензином. Также двигатель может глохнуть, троить, не развивать мощность. Для немецких машин с их прецизионными моторами даже загоревшийся безо всяких дополнительных симптомов Check Engine — уже повод ехать на диагностику. А тут такое! Впрочем, переживать за ЦПГ не стоит. Однако если на это плюнуть (вполне возможно, что автомобиль будет как-то передвигаться), рано или поздно произойдет разрушение катализатора — он оплавится.

Мы на автомобили клиентов устанавливаем ремонтные датчики Bosch. Все «немцы» комплектуются лямбда-зондами этого производителя на конвейере, а ремкомплект отличается от оригинала лишь чуть большей универсальностью — длиной проводов и совместимостью разъемов. При этом периодически наблюдаем, как в других сервисах, меняя датчики на V6, V8, V10 и V12, путают правую и левую стороны — нестабильная работа двигателя на холостых и потеря мощности в движении в этом случае гарантированы.

Добавим, что на V-«образниках» или «оппозитниках» при неисправности датчика с одной стороны блока (неважно, от заправки некачественным топливом или подошел к концу ресурс) в скором времени стоит ожидать «окончания» и второго. А менять их надо парами — чтобы исключить вероятность несинхронной работы.

Скажем еще, что далеко не всегда для первой и второй «лямбды» есть аналоги от Bosch, Denso, Delphi, NGK. И даже от производителей из Китая. Последнее, пожалуй, к лучшему. Но отсутствие альтернативы от фактических конвейерных поставщиков заставляет покупать детали под брендами автопроизводителей. А это значительно дороже.

Читайте также: