С 80-х гг. прошлого века в системах выпуска стали устанавливаться датчики, определяющие состав отработавших газов. Наличие обратной связи позволяет корректировать работу системы впрыска, добиваясь оптимального состава смеси. Выход из строя лямбда-зонда или датчика концентрации кислорода приводит к переходу двигателя в аварийный режим, хотя есть программные способы отключения обратной связи.
Самые свежие новости в нашем Телеграме!
Подпишитесь, чтобы всегда быть в курсе событий
Подписаться
Общие сведения
На заре развития систем впрыска дозирование топлива осуществлялось по показаниям датчика массового расхода воздуха. Впоследствии стало понятно, что одного канала обратной связи недостаточно для полноценной работы системы во всех режимах. Впервые датчик концентрации кислорода в отработавших газах стали использовать в системе механического впрыска K-Jetronic во второй половине 70-х гг. прошлого века. Пионером в серийном сегменте рынка стала компания Volvo со своей 260-й серией. Параллельно существовала и массово выпускалась механическая система впрыска без обратной связи по лямбда-зонду.
Конструкция и принцип работы
В системе впрыска используются два датчика кислорода, расположенных до и после нейтрализатора. Конструктивно простейший датчик состоит из корпуса и двух электродов, разделенных вставкой из диоксида циркония. Вставка накрыта перфорированным колпачком и находится в потоке отработавших газов, внутренний электрод имеет прямой контакт с атмосферным воздухом через отверстие для провода или специальную прокладку. Корпус лямбда-зонда герметичен и имеет резьбу для ввертывания в бонку.
Простейший датчик является гальваническим элементом, начинающим работать после прогрева вставки до 300⁰С, поэтому в конструкции лямбда-зонда используется электрический подогрев для быстрого вывода элемента в рабочее состояние. Без подогрева датчик не работает несколько десятков секунд, что приводит к неоптимальному составу смеси. Разность потенциалов определяется в зависимости от дельты содержания кислорода в выхлопе и атмосферном воздухе, немного корректируя подачу топлива форсунками.
С 90-х гг. прошлого века стал использоваться широкополосный датчик, который устроен немного сложнее. Внутри имеются насосная и измерительная секции, насосная срабатывает при отклонении напряжения в измерительной части от 0,45 В, соответствующего оптимальному составу смеси. Насосная часть отвечает за подачу или откачку порции воздуха из измерительной части, блок управления контролирует изменение силы тока в цепи насосной секции и меняет состав смеси в соответствии с заложенной программой.
Широкополосный датчик был популярен в эпоху использования двигателей стандарта Евро-3. При дальнейшем ужесточении требований и внедрении норм Евро-4 производители вернулись к старой конструкции датчика, установив второй зонд за нейтрализатором, который одновременно стали устанавливать ближе к выпускным каналам в головке. Второй датчик контролирует эффективность работы системы нейтрализации и участвует в коррекции подачи топлива.
Ресурс
Долговечность датчика зависит от качества и состава топлива. Основной проблемой являлся тетраэтилсвинец, который достаточно давно не используется для повышения октанового числа бензина. Наличие в топливе присадок с содержанием железа также не лучшим образом сказывается на лямбда-зондах – железо оседает на чувствительном элементе и искажает показания. При использовании качественного бензина датчики спокойно выдерживают пробеги свыше 150 тыс. км. Как правило, при неисправности лямбда-зонда в щитке приборов включается лампа Check Engine, а при проведении диагностики обнаруживаются ошибки по датчику (обрыв, короткое замыкание, неисправность обогрева, слишком высокий или низкий уровень сигнала).
Повышенный расход масла больше критичен для каталитического нейтрализатора, приводя к его перегреву и разрушению. Попадание частиц масла с выхлопными газами на лямбда-зонд не слишком критично, хотя и возможно образование нагара и снижение точности показаний. С другой стороны, на моторах с большим угаром масла в подавляющем большинстве уже отсутствуют все системы снижения токсичности отработавших газов.
Основной проблемой при неисправности датчика является неправильная корректировка состава смеси. В ряде случаев двигатель переводится в аварийный режим с небольшим снижением расхода и потерей мощности. Чаще – начинается обогащение смеси с догоранием бензина в нейтрализаторе. Перегрев керамической части приводит к ее оплавлению и снижению пропускной способности.
Обрыв нагревательного элемента в датчике может произойти из-за износа или механического воздействия. При этом сам лямбда-зонд сохраняет работоспособность, проблемы возникают на стадии холодного пуска. Если автомобиль передвигается в плотном городском потоке, то при низкой температуре окружающей среды возможно охлаждение выпускного коллектора до критичного уровня +300⁰С. В результате датчик отключится и автомобиль будет постоянно расходовать больше топлива с перспективой разрушения нейтрализатора.
Ремонт
В случае выхода из строя требуется замена датчика. Использовать универсальные зонды не рекомендуется из-за несоответствия требованиям системы управления двигателем. Кроме того, подобрать деталь от альтернативных производителей удается далеко не на каждый автомобиль. На машинах с V-образными двигателями при выходе из строя датчика по одному ряду цилиндров, есть смысл сразу менять и второй, поскольку его ресурс будет близок к исчерпанию. Кроме того, параметры работы старого и нового датчика будут отличаться, что приведет к несинхронной работе системы управления.
Заключение
Датчик кислорода является важной частью системы управления работой двигателя. Неисправность лямбда-зонда приводит к ошибкам по составу смеси, приводящим к избыточному расходу топлива и оплавлению нейтрализатора.