Лямбда-зонд

Лямбда-зонд (датчик кислорода, регулятор лямбда, датчик концентрации кислорода в отработавших газах, О2-датчик) - это кислородный датчик в выхлопной системе, который позволяет отслеживать количество кислорода в отработавших газах. Откуда же взялось такое необычное название этого датчика? Слово лямбда происходит от одноименной греческой буквы, которая в автомобилестроении означает коэффициент избытка кислорода в топливно-воздушной смеси. А слово зонд от франц. sonder — исследовать, выведывать. Так зачем же нужно знать какое количество кислорода находится в выхлопных газах? Дело в том, что жесткие экологические нормы давно ввели в обиход такую вещь как катализатор, устройство снижающие выброс вредных веществ в атмосферу. А для эффективной и долговечной работы катализатора необходимы особые условия (оптимальное соотношение топлива и кислорода). Оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси - это когда на 1 кг топлива приходится 14,7 кг воздуха, в этом случае лямбда=1, такая смесь называется стехиометрической и при сгорании топлива выделяется наименьшее количество вредных веществ. При лямбда<1 смесь называют богатой (избыток бензина, не хватает кислорода для полного сгорания), а при лямбда>1 - бедной (переизбыток кислорода). Количество кислорода в смеси измеряется довольно оригинальным способом - путем измерения остаточного количества кислорода в отработавших газах. Поэтому лямбда-зонд и стоит в выхлопной системе перед катализатором. Лямбда-зонды бывают 2-х типов: резистивные и электрохимические. Резистивные - изменяют свое сопротивление в зависимости от среды, в которой находятся. Но в настоящее время используются электромеханические датчики кислорода, которые основаны на свойстве диоксида циркония ZrO2 создавать разность напряжения в зависимости от количества кислорода (в выхлопных газах и в окружающем воздухе).

Устройство лямбда-зонда

Устройство датчика кислорода:
1- стальной корпус .
2 - уплотнительное кольцо.
3 - токосъемник электрического сигнала.
4 - керамический изолятор.
5 - проводка.
6 - манжета проводов.
7 - контакт цепи подогрева.
8 - наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.
9 - стержень со спиралью накаливания.
10 - наконечник из церкониевой керамики.
11 - внутренний защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Основная часть лямбда-зонда - это керамический наконечник, сделанный на основе двуокиси циркония, на который путем напыления нанесены токопроводящие, пористые электроды из платины. Внутренний защитный экран находится в потоке отработавших газов, а наружный соответственно снаружи. Из-за разного количества кислорода создается разность напряжения.

Малейшее отклонение лямбды от 1 приводит к неэффективной работе катализатора, так как его эффективным диапазоном работы является окно равное 1±0,01. Поэтому циркониевый лямбда-зонд очень эффективен, так как в диапазоне лямбды от 0,97 до 1,03 напряжение на выходе датчика меняется от 0,1 до 0,9 В. Эффективная работа лямбда-зонда осуществляется только при температуре свыше 300оС. Поэтому практически все современные датчики кислорода снабжены электрическим подогревом. Нагревательный элемент расположен внутри кислородного датчика и подключается к электросети автомобиля. При пуске и прогреве двигателя работа осуществляется без использования лямбда-зонда, а коррекция состава топливно-воздушной смеси осуществляется по показателям других датчиков (число оборотов двигателя, температура охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки). Напряжение, вырабатываемое лямбда-зондом, меняется по несколько раз в секунду, что позволяет подготавливать и корректировать состав топливно-воздушной смеси в любом режиме работы двигателя.

Причины выхода из строя лямбда-зонда

Ресурс датчика кислорода, при нормальных условиях эксплуатации, обычно составляет 60-80 тыс.км.
Возможные причины выхода лямбда-зонда из строя следующие:

применение этилированного или некачественного бензина (особенно опасно содержание свинца);
использование при установке кислородного датчика нетермостойкого или содержащего силикон герметика;
перегрев лямбда-зонда по разным причинам (неправильно выставленный угол опережения зажигания, богатая топливно-воздушная смесь, перебои в зажигании);
многократные, неудачные попытки пуска двигателя (что приводит к попаданию топлива в выхлопную систему и возникает опасность воспламенения с детонацией);
плохое состояние маслосъемных колпачков (попадание масла в выхлопную систему);
попадание антифриза в выхлопную систему;
обрыв, плохой контакт, замыкание на массу выходной цепи датчика кислорода;
негерметичность в выхлопной системе.

В случае неисправности лямбда-зонда электронный блок управления системы впрыска топлива ("мозги") начинает работать по усредненным показателям, записанных в его памяти. Соответственно состав топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате чего возможны следующие проблемы, которые и будут указывать на неисправность датчика кислорода: