Датчик кислорода в выхлопной трубе авто: зачем он нужен?
Загрязнение воздуха является большой проблемой современного человечества. И большая доля припадает на выхлопные автомобильные газы. Машин с каждым годом на дорогах становится все больше, поэтому нужно что-то делать для того, чтобы чистым воздухом могли дышать не только наши дети, но и внуки. Для этого в автомобилях устанавливаются специальные датчики кислорода, которые нужно иногда менять. Чтобы сделать это, надо зайти на страницу сайта http://vash-glushitel.ru/zamena-lyambda-zonda и узнать, как меняется такой датчик и для чего он вообще нужен.
Кислородный датчик часто называется не иначе как лямбда-зонд. Он нужен для того, чтобы вначале анализировать, а потом и контролировать количество кислорода, который обязательно присутствует в системе выхлопа. Это позволяет корректировать состав топливной смеси. Здесь все очень просто — подается определенный сигнал на блок управления двигателем. Необходимо обратить внимание на один очень важный нюанс: если кислородный датчик выйдет из строя, его невозможно отремонтировать, придется только менять. А это уже может представлять определенную сложность. В чем же она заключается?
Дело в том что лямбда-зонд находится в труднодоступном месте. Этот датчик обязательно стоит как на входе, также на выходе каталитического нейтрализатора. Ведь в его обязанности входит сравнение состава выхлопных газов. Чтобы добраться к этому элементу, порой приходится разбирать всю выхлопную систему. А так как она сильно нагревается, болты бывает трудно, а порой и невозможно раскрутить. И если самостоятельно выполнять эту работу, все может закончиться тем, что придется потом ремонтировать или менять всю выхлопную систему.
Все осложняется еще и тем, что к кислородному датчику подходит жгут проводов. Следует помнить, что отрезать их нельзя, потому что они находятся в термостойкой изоляции. Отрезать получится, но вот назад потом припаять — это уже очень сложно. Также надо учитывать, что не всегда при замене удается поставить оригинальный датчик. Порой он стоит очень дорого, поэтому ставить его нерационально. А это означает что нужно подумать про универсальную модель лямбда-зонда. Но только надо убедиться, что она будет совмещена с бортовым компьютером.
Дата публикации: 14/06/2018
Лямбда-зонд — как работает .
В современном мире значительно ужесточились экологические нормы для автомобилей, для чего устанавливаются каталитические конвертеры, отвечающие требованиям ЕВРО-3,4,5. Автомобильный преобразователь предназначен для нейтрализации вредных компонентов отработанных газов и предотвращения их проникновения в атмосферу. Эффективность катализатора обеспечивает полноценный слой драгметаллов, который преобразует токсичные вещества в нейтральные, что и обуславливает ценность ката после выхода из строя, ведь можно продать б/у катализатор дорого, если вовремя обнаружить его неисправность.
Также эффективность нейтрализатора выхлопа зависит от оптимального состава топливно-воздушной смеси, которую контролирует лямбда-зонд. Именно о нем и пойдет речь.
Что такое кислородный датчик
Название датчика происходит от 11-й буквы греческого алфавита λ – лямбда и в автомобилестроении она обозначает избыток воздуха в топливно-воздушной смеси (ТВС). По сути, это прибор для измерения состава отработанных газов для поддержания оптимальной комбинации кислорода и бензина.
В идеальном варианте смесь должна состоять из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива. Обеспечить точность доступно только при помощи системы питания с электронным впрыском, применяя в цепи обратной связи лямбда-зонда.
Избыточность кислорода в ТВС измеряется путем определении в выхлопе объема остаточного кислорода (О2), потому датчик устанавливают в выпускном коллекторе перед каталитическим конвертором.
Некоторые модели авто оснащены вторым автокатом, размещенным на выходе, что обеспечивает точность приготовления ТВС и контроль эффективности работы нейтрализатора.
Неисправный преобразователь выхлопа оказывает влияние на работоспособность выхлопной системы и других важных узлов, потому важно вовремя произвести замену катализатора, а чтобы удешевить ремонтные работы компания Кatalizatoroff предлагает сдать старый катализатор в скупку и получить материальную компенсацию.
Принцип работы λ-зонда
Кислородный датчик вмонтированный в выхлопную трубу состоит из:
- твердого электролита Zr02
- наружного и внутреннего электрода
- контакта заземления
- «сигнального контакта».
Читайте также: Как определяется цена катализатора
Точность измерения состава ТВС зависит от температуры. Необходим разогрев от 300-400 градусов, при которых циркониевый электролит обретает проводимость. Выходное напряжение на электродах λ-зонда создает разница в объеме атмосферно кислорода и воздуха в выхлопной трубе. При запуске двигателя на холодную управление впрыском топлива происходит без датчика кислорода.
Чтобы нарастить чувствительность кислородного датчика при низкой температуре и на запуске холодного мотора применяют дополнительный нагревательный элемент, расположенный внутри керамического тела λ-зонда, подключая его к электропитанию авто.
Чем опасен неисправный лямбда-зонд
При неисправном кислородном датчике ЭБУ автомобиля работает по усредненным параметрам, а образующаяся топливно-воздушная смесь отличается от оптимальной. В результате поломки λ-зонда:
- повышает расход горючего
- двигатель неустойчиво работает на холостых оборотах
- увеличивается содержание СО в отработанном газе
- снижается мощность мотора.
Применение обманки лямбда-зонда происходит, когда решено удалить и продать б/у катализатор, но электроника авто не распознает «чужие» сигналы и не применяет их при коррекции состава ТВС. В итоге поломки лямбда-зонда выхлопная система машины работает некорректно, отравляя окружающую среду токсичными выхлопами.
Кислородный датчик: сколько кислорода в выхлопе?
Рассмотрим кислородный датчик или, как его ещё именуют, лямбда-зонд. Датчик следит за выхлопом мотора, на сколько соответствует он экологическим нормам. Познакомимся с ним поближе.
Кислород: секрет чистого выхлопа
Не секрет, что отработавшие газы, вырывающиеся из недр двигателя, содержат массу вредных примесей и веществ, от которых необходимо избавиться, прежде чем они достигнуть кромки выхлопной трубы.
На первый взгляд эти узлы самодостаточны – ну фильтры и фильтры, что с них взять. Но на самом деле ситуация немного иная, дело в том, что идеально они работают только при условии правильной пропорции воздушно-топливной смеси, подаваемой в камеры сгорания.
Так, к примеру, при соотношении воздуха и горючего 14,7:1 она сгорает полностью.
Если же электроника, формирующая смесь, что-то напутала, в выхлопе изменится концентрация кислорода, и желательно откорректировать её состав до идеальных пропорций.
Именно за кислородом в выхлопе и следит лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Устанавливают его, как правило, перед катализатором или, если конструкция машины предусматривает наличие двух таких датчиков – на его входе и выходе.
Возможно, у Вас возник вопрос: «А что такое «лямбда»?» Всё очень просто – эта буква греческого алфавита обозначает в технической литературе коэффициент избытка воздуха в топливной смеси.
Как устроен кислородный датчик — лямбда-зонд?
Теперь рассмотрим конструкцию и разновидности этого элемента. Всего существует три типа датчиков кислорода, а именно:
- на основе диоксида циркония;
- на основе диоксида титана;
- широкополосные (LSU).
Элементы первой разновидности работают при помощи сравнения концентрации кислорода в выхлопных газах и эталонного атмосферного воздуха.
Чтобы этот процесс стартовал, датчик необходимо разогреть до 300 градусов, что, в принципе, учитывая температуру выхлопной системы, довольно легко. В этом случае диоксид циркония становится проницаем для ионов кислорода, и на внутренних электродах начинает образовываться напряжение, равное разнице его концентрации.
Считается, что такие датчики обладают высокой надёжностью и не боятся воды.
Устройства на основе диоксида титана функционируют немного по другому принципу. Им не нужен эталонный воздух, так как материал, из которого они изготовлены, может менять электрическое сопротивление в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
Такие элементы прочны, имеют небольшие габариты и быстро реагируют на изменения концентрации в газе.
Последний в нашем списке кислородный датчик – широкополосный. Можно сказать, что это наиболее прогрессивные устройства из перечисленной тройки.
Данный тип может выдавать сигнал, пропорционально зависящий от концентрации кислорода в очень широко диапазоне.
Внутри у него находится несколько ячеек – измерительная и накачивающая. Они разделены очень тонким барьером (десятки микрометров), в котором поддерживается идеальный состав газовой смеси.
Когда датчик контактирует, например, с газами с малым количеством кислорода, в элементе начинается перераспределение кислорода при помощи насосной ячейки, сопровождающееся ростом электрического тока.
На основе таких колебаний тока и происходит считывание данных электроникой машины.
В целом такие элементы очень надёжны и быстро реагируют на изменения состава выхлопа.
В завершение стоит сказать, что кислородный датчик – элемент не вечный. Как правило, замену этих устройств приходится проводить каждый 80 тысяч километров, а то и того меньше.
Причём выходят из строя они не моментально, а деградируют постепенно, что добавляет головной боли при диагностике их неисправностей.
Поломанный лямбда-зонд негативно влияет на стабильность работы двигателя, повышает расход топлива и так далее.
На этом всё, коллеги-автолюбители. Подписывайтесь на наш блог и следите за новыми и интересными публикациями. Их будет ещё много.
Что такое лямбда-зонд или кислородный датчик
Наверное, каждый автомобилист слышал о таинственном лямбда-зонде, известном также как кислородный датчик. Но не все в курсе, как он устроен и сколь важную функцию выполняет. Итак, что такое лямбда-зонд, по какому принципу работает и из-за чего страдает неисправностями?
Согласно строгому определению, лямбда-зонд или кислородный датчик – это устройство, оценивающее концентрацию кислорода в отработавших выхлопных газах. Казалось бы, зачем «мозгам» двигателя знать, что вылетает наружу? Очень просто – чтобы приготовить оптимальную топливно-воздушную смесь и снизить токсичность выхлопных газов.
При чем тут лямбда?
Название «лямбда-зонд» не случайно происходит от греческой литеры «лямбда» (λ) – в автомобилестроении она обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (соотношении топлива и воздуха). Когда ее состав оптимален – а таким принято считать 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива – то коэффициент избытка воздуха равен единице, а смесь считается стехиометрической и обеспечивает полное сгорание топлива. В зависимости от коэффициента существует три вида топливно-воздушной смеси – это упомянутая выше оптимальная стехиометрическая, «богатая» с избытком топлива (в данном случае λ < 1) и "бедная" с не оптимально большим содержанием воздуха (λ >1).
Если датчик увидел наличие свободного кислорода, не вступившего в реакцию, то это означает, что топлива должно быть больше. В противном случае, когда воздуха наоборот мало, требуется сократить подачу горючего. Двигатели способны работать не только на оптимальной топливно-воздушной смеси, но также на «богатой» или «бедной» – все зависит от целей и задач, к которым относится динамика, экономичность и снижение вредных выбросов. Наименьшее потребление топлива и чистота выхлопа будет при лямбде, равной единице, а на обогащенной смеси двигатель будет развивать оптимальную мощность. Отметим, что заметные отклонения от стехиометрической смеси могут привести к поломкам как выпускной системы, так и двигателя. Раз уж зашел разговор об идеальной топливно-воздушной пропорции, то следует отметить следующее. Двигатель нечасто работает на стехиометрической смеси, но при этом постоянно стремиться к ней. Удерживать «идеальный» состав длительное время невозможно, поскольку на смесеобразование влияет масса факторов. Таким образом, электронный блок управления постоянно регулирует его, удерживая в условно оптимальных рамках.
Где расположен кислородный датчик
Лямбда-зонд находится в выпускном тракте (проще говоря, он вкручен в систему) и соседствует с каталитическим нейтрализатором. У современных автомобилей кислородный датчик установлен как перед ним (называется верхний лямбда-зонд), так и на выходе катализатора (нижний лямбда-зонд). Конструктивно они идентичны, но выполняют несколько разные замеры. Так, верхний датчик отслеживает, сколько кислорода содержится в отработавших газах. Сигнал с него отправляется в электронный управляющий блок двигателя и тот считывает характеристики топливно-воздушной смеси – проще говоря, понимает, стехиометрическая ли она, обогащенная или обедненная. В зависимости от результата, происходит корректировка объемов подаваемого в цилиндры топлива для приготовления смеси с оптимальным составом. Что касается нижнего кислородного датчика, то он нужен для контроля работы каталитического нейтрализатора и более точной корректировки. Отметим, что в стародавние времена гораздо менее строгих экологических норм нижние лямбда-зонды не применялись.
Как устроен кислородный датчик
Наиболее популярны устройства на основе диоксида циркония. Выглядят они как металлический стержень, конец которого скруглен, с проводом. Непосредственно с выхлопными газами контактирует наружный электрод (для этого в защитном кожухе предусмотрены отверстия), в то время как с атмосферой взаимодействует внутренний. Между ними как раз и находится двуокись циркония или твердый электролит. Оба электрода имеют платиновое напыление. Есть и нагревательный элемент, который призван как можно скорее выводить лямбда-зонд на высокую рабочую температуру в районе 300 °С.
Неисправности кислородного датчика
Датчик работает в крайне неблагоприятных тяжелых условиях, находясь в потоке горячих отработавших газов. Водитель узнает о неисправности и дело не в загоревшейся контрольной лампе Check Engine на приборной панели. Выход лямбда-зонда из строя сопровождается увеличением расхода топлива, неустойчивой работой двигателя на холостых оборотах и снижением мощности, а также характерным «бензиновым» запахом из выхлопной трубы – резким и «токсичным». В общем, автомобиль подаст сигнал.
Причины неисправностей кислородного датчика редко провоцируются механическими повреждениями – все-таки он сравнительно неплохо защищен. Наиболее часто лямбда-зонд требует замены из-за износа в процессе эксплуатации, либо загрязнения или обрыва электрической цепи нагревательного элемента. Прикончить датчик может некачественное топливо, технические проблемы, например, сгорание масла из-за плохого состояния маслосъемных колец или антифриз в топливе. Правда, в этом случае проблемы с лямбда-зондом будут наименьшей из сложностей. Бывает, что он работает с перебоями из-за электрического питания и окисления контактов, что отражается на топливно-воздушной смеси и, соответственно, поведении автомобиля.
Можно ли заменить самостоятельно
Как видите, неисправность кислородного датчика не только делает езду на автомобиле проблематичной, но в ряде ситуаций способна повлечь за собой другие поломки. Поменять датчик можно самостоятельно, если до него получиться добраться. Перед этим следует обесточить автомобиль и снять с датчика колодку. Дальше – самое интересное: далеко не всегда удается выкрутить прикипевший лямбда-зонд с первого раза, поэтому следует проявить осторожность, чтобы не сломать. Если вывернуть удалось, то не забудьте перед установкой нового очистить резьбу в выпускной системе.
