Какую роль играет лямбда зонд в машине

О том, что такое лямбда зонд и для чего он нужен, к сожалению, знают далеко не все автовладельцы. Лямбда зонд — это кислородный датчик, который позволяет электронной системе контролировать и балансировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. Он способен своевременно исправить структуру топливной смеси и предупредить дестабилизацию рабочего процесса двигателя.

Этот достаточно хрупкий прибор находится в очень агрессивной среде, поэтому его работу необходимо постоянно контролировать, так как при его поломке дальнейшее использование автомобиля невозможно. Периодическая проверка лямбда зонда станет гарантом стабильной работы автотранспортного средства.

Как устроен лямбда-зонд (принцип работы)

Устройство лямбда-зонда

В конструкцию лямбда-зонда входят следующие комплектующие:

  • корпус из металла (с нарезанной резьбой для фиксации);
  • керамический изолятор;
  • уплотнение (кольцо);
  • проводка и специальные манжеты для ее уплотнения;
  • защитный корпус, с просверленным в нем отверстием (обеспечивает вентиляцию);
  • токопроводящий контакт;
  • наконечник из керамики;
  • спираль (помещенная в специальный резервуар);
  • защитный щиток (имеет отверстие, предназначенное для выпуска газов).

Особенностью таких зондов является то, что для их производства применяются исключительно термостойкие материалы, потому как сам лямбда-зонд функционирует в условиях высокой температуры.

Существует 4 типа зондов (зависит от количества проводов, которые к нему подходят):

  • Однопроводной;
  • Двухпроводной;
  • Трехпроводной
  • Четырехпроводной.

Основные причины поломок лямбда-зонда
Причинами неисправностей могут быть как сторонние факторы, так и ненадлежащий уход за некоторыми элементами автомобиля, такие как:

  • Попадание внутрь корпуса тосола или тормозной жидкости;
  • Чистка корпуса с применением средств, которые изначально для этого не предназначены;
  • Слишком высокое содержание свинца в топливе;
  • Перегрев корпуса – данная неприятность возникает в случае заправки некачественным топливом. Это случается при неисправном датчике охлаждающей жидкости, регуляторе давления, а также изношенном топливном фильтре. Все это приводит к тому, что в камеру сгорания попадает загрязненный бензин.

Последствия выхода из строя лямбда-зонда
При поломке лямбда-зонда автовладелец сразу ощущает изменения в поведении машины:

  • рывки в движении;
  • повышенный топливный «аппетит»;
  • некорректная работа катализатора;
  • нестабильные обороты мотора;
  • повышенная концентрация токсинов в выхлопных газах.

Все это заставляет внимательно контролировать работу датчика кислорода. Проводить его проверку стоит не реже чем раз в 10 000 км.

Роль кислородного датчика в системе топливоподачи

Горение углеводородного топлива – бензина и солярки – в цилиндрах двигателя – процесс довольно сложный. Задачи электронного блока управления состоят в следующем:

  • эффективно сжигать горючее и добиваться максимального КПД силового агрегата;
  • обеспечить минимальный расход бензина;
  • изменять количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы мотора.

Для полного сжигания бензина в цилиндрах двигателя его нужно смешать с воздухом в соотношении 1 : 14,7. Тогда практически все молекулы углерода подвергнутся окислению и образуют безвредный углекислый газ СО2, а водород после соединения с кислородом превратится в обычную воду (выделяется в виде пара). Не догоревший углерод тоже объединяется с кислородными частицами и дает на выходе угарный газ – СО. При правильной работе системы его доля невелика и составляет 1–1,5%.

Справка. Когда в силу разных причин расход топлива повышается, количество угарного газа на выходе из камер сгорания увеличивается от 3 до 10%. Визуально это выглядит как черный дым из выхлопной трубы.

Чтобы контроллер готовил оптимальную топливовоздушную смесь, он должен контролировать полноту ее сжигания. Тут и вступает в игру лямбда – зонд, который нужен для измерения количества свободного кислорода в выхлопе автомобиля и передачи информации в виде электрических импульсов на ЭБУ. Последний, сопоставив ее с показаниями других измерителей, отдает соответствующую команду форсункам.

Принцип функционирования датчика кислородаЧто дает измерение количества кислорода в выхлопных газах:

  • Если на выходе двигателя слишком мало кислородных молекул, то в топливной смеси явно не хватает воздуха – она слишком обогащенная.
  • И наоборот, превышение нормы указывает на бедную смесь в цилиндрах. При ее сжигании остается много воздуха, удаляемого вместе с выхлопом.

Блок управления отвечает за качество топливовоздушной смеси и корректирует соотношение компонентов по сигналам лямбда – зонда. Вот зачем нужен кислородный датчик в машинах, оборудованных инжектором.

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.

grafik lambdaЗависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это “на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы”.

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

  • λ = 1 – стехиометрическая смесь;
  • λ < 1 – “богатая” смесь (избыток – топливо; недостаток – воздух);
  • λ > 1 – “бедная” смесь (избыток – воздух; недостаток – топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 (“богатая” смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Как работает лямдазон

Для примера давайте рассмотрим, как работает лямдазон циркониевого типа, поскольку этот тип датчиков наиболее распространен. Принцип работы датчика из диоксида циркония основан на измерении количества кислорода с помощью измерительной части зонда, которая находится в прямом контакте с потоком отработанных газов, проходящих вокруг ее. Другая часть зонда должна находиться в контакте с наружным воздухом для определения контрольных значений кислорода в атмосфере.

Лямдазон начинает работать при температуре выше 300 °C, поскольку только после достижения этого температурного значения керамический материал, покрывающий датчик, становится проницаемым для ионов кислорода, которые содержатся в выхлопных газах. Чем больше ионов в отработавших газах, тем ниже напряжение генерируется зондом.

В случае меньших значений ионов кислорода в выхлопе происходит противоположный эффект – генерация более высокого напряжения. Его значение варьируется с шагом 0,5 Вольт. При значениях 0,1 V электроника определяет, что смесь бедная, а при показаниях 0,9 V – смесь обогащена.

Информация, собранная через лямдазон, отправляются по кабелю на блок управления двигателем. Измерение сигнала осуществляется с поразительной скоростью, а именно 100 раз в секунду. В зависимости от полученных результатов, компьютер корректирует состав смеси с периодичностью до 300 коррекций в минуту. Подает в камеру сгорания такое количество кислорода, которое обеспечит наилучшую работу двигателя.

На картинке схематично показано, как работает лямдазон в машине

Где расположен λ-зонд?

Поскольку датчик измеряет количество кислорода в отработанных газах, его устанавливают на одну из секций выхлопного тракта. В зависимости от марки и модели авто измеритель вкручивается в выпускной коллектор непосредственно возле двигателя либо в первую секцию дымоотводящей трубы.

В связи с переходом на новые экологические нормы (начиная от Euro 3), схема контроля над выбросами автомобиля усложнилась. Дело в том, что следом за датчиком О2 в выпускном тракте установлен каталитический нейтрализатор – металлический бочонок с керамическими сотами, чья задача – дожигать вредные продукты работы мотора – угарный газ и окись азота. Данный элемент тоже со временем выходит из строя, что никак не сказывается на работе двигателя, а вот количество вредных выбросов резко увеличивается.

Чтобы контролировать техническое состояние нейтрализатора, производители начали ставить второй лямбда-зонд. Он вмонтирован в трубу после бочонка и проверяет количество кислорода в газах перед выходом в атмосферу.

Система с двумя кислородными датчикамиЕсли контроллер «увидит», что разницы в показаниях двух измерителей нет, он включит на панели приборов табло Check Engine, а при компьютерной диагностике укажет на ошибку катализатора.

Молекулы воздуха, попавшие в нейтрализатор, должны соединиться с вредными газами, например, СО превращается в СО2. При нормальной работе системы второй зонд на выходе должен фиксировать уменьшение кислорода.

В машинах с мощными моторами на 6–12 цилиндров число датчиков О2 может достигать 4 шт. и более. Это объясняется просто: в подобных авто реализована система распределенного выхлопа с двумя трактами. Соответственно, на каждом из них стоит каталитический нейтрализатор и 2 λ-зонда.

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.

Датчики кислорода размещаются как под капотом автомобиля, так и под днищем

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.

Сколько стоит лямдазон

В качестве примера мы составили для вас таблицу с ценами лябда-зондов распространенных марок и моделей автомобилей. Цены были взяты из нескольких популярных интернет-магазинов только на новые температурные датчики.

Таблица стоимости лямдазонов для разных марок и моделей автомобилей
Марка автомобиля Модель Диапазон цен в рублях
От До
ВАЗ 2131 1000 3731
2107 1200 4200
2110 1020
2112 1272
2114 1140
2115 1020
Лада Калина
Приора
Гранта 2050 3196
Мерседес 124 1425 7455
Дэу Нексия 1036 7715
Ланос 950 4733
Ауди 80 1015 6570
100 811 7069
а4 1100 12900
Форд Фокус 2 1860 10742
Фокус 3 1853 16785
Хендай Солярис 1275 7852
Акцент 1090 9869
Хонда Цивик 1140 13830
Аккорд 1115 14787
Шевроле Круз 1180 14630
Лачетти 14072
Авео 1247 14072
Нива 1504 3498
Фольксваген Пассат 1000 12900
Гольф 985 14800
Опель Астра 950 13530
Вектра 1090
Пежо 308 1800 11115
407 1501 10139
Рено Логан 970 7300
Меган 2 2401 6100
Тойота Королла 1030 11740
Корона 1460 8020
БМВ Е39 1175 12400
Е53 1333 13084
Субару Легаси 1001 16338
Импреза 14770
Шкода Октавия 985 14800
Фабия 12900
ГАЗ ГАЗель Бизнес 1186 2586
Митсубиси Аутлендер 960 15370
Мираж 1460 13610
Лансер 970 16640
Мазда 3 1850 8200
6 1113 6270
Ситроен С4 1224 11115
С5 1450
Ксара Пикассо 1578 6800
Вольво S60 1580 13395
ХС90 1410 8615

По данным из таблицы видно, что цены лямдазонов варьируются в широких пределах. В среднем цены на лямбда-зонды начинаются от 1200 и могут доходить до 16000 рублей и даже больше. Устройства для некоторых автомобилей по стоимости могут превышать сумму и в 50 тысяч рублей.

Более того покупка бывшего в употреблении датчика – это «кот в мешке». Например, зонд после покупки может оказаться нерабочим или проработать совсем недолго. Ведь ресурс датчика не бесконечен и сколько ему еще осталось никому неизвестно. Поэтому лучше сразу приобрести новый зонд и необязательно это должен быть оригинал. На сегодняшний день множество производителей выпускают качественные датчики по демократичным ценам под любые автомобили.

На картинке – автомобильные датчики лямдазонд

Какая фирма лучше

В настоящее время пользуются популярность лямдазоны следующих производителей:

  • NGK;
  • Bosch;
  • Denso;
  • Delphi;
  • Febi Bilstein;
  • Topran;
  • SWAG.

По многочисленным отзывам надежнее всего лямдазоны фирмы NGK, дольше всего служат. По тем же отзывам датчики от компании Бош до 100 000 километров редко доживают, зачастую выходят из строя уже после 30-50 тысяч. В принципе можно остановить свой выбор на любой фирме-производителе из нашего списка. Главное покупайте в проверенных местах, чтобы не приобрести подделку.

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд – один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности “Check Engine”. Диагностировать неисправность в данном случае можно с помощью специального диагностического сканера. Из бюджетных вариантов стоит обратить внимание на Scan Tool Pro Black Edition.

фото1Сканер Scan Tool Pro Black Edition

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.

Характеристика кислордникаСигнал исправного кислородного 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:

  • износ в процессе эксплуатации (“старение” датчика);
  • обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
  • загрязнение.

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.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий