Лямбда-зонд — один из самых важных датчиков в автомобиле. Измеряет содержание кислорода в выхлопных газах. На основе измерений датчика контроллер двигателя рассчитывает соответствующую дозу топлива. Лямбда-зонд — дорогое и сложное устройство, выход из строя которого может увеличить расход топлива до 50%. В некоторых новых автомобилях устанавливаются два и даже больше зонда.
Лямбда-зонд — для чего он нужен и как работает?
Лямбда — это отношение количества топлива к количеству всасываемого воздуха. В настоящее время довольно строгие правила по выбросам выхлопных газов означают, что производители вынуждены искать все новые и новые решения, которые уменьшат количество вредных соединений в выхлопных газах.
Лямбда-датчики — самые важные датчики для их контроля. В старых моделях автомобилей использовался только один лямбда-зонд, который монтировался за выпускным коллектором. В настоящее время стандартно ставятся два датчика — перед катализатором и за ним. Однако на последних моделях автомобилей может быть установлено больше датчиков.
Как работает зонд?
При сгорании образуются вредные химические соединения, т.е. углеводороды, оксиды азота или углерода. Выхлопные газы, выходящие из цилиндров, сначала достигают первого датчика, называемого регулирующим датчиком, который установлен перед каталитическим нейтрализатором. Лямбда-зонд измеряет содержание выхлопных газов и отправляет информацию о составе смеси на датчик ECU, то есть на контроллер двигателя. На основании этого контроллер определяет оптимальное соотношение количества воздуха к количеству топлива.
Параметр, который представляет эту взаимосвязь — коэффициент AFR (соотношение воздуха к топливу). Оптимальное значение AFR — 14,7. Мы говорим тогда о стехиометрической смеси. Это означает, что воздух и топливо идеально подходят друг другу. Благодаря сигналам лямбда-зонда контроллер двигателя может изменять состав смеси таким образом, чтобы поддерживать это значение.
Значение AFR больше 14,7 означает, что воздуха слишком много, и мы имеем дело с так называемым — постная смесь. В этом случае контроллер увеличивает объем впрыскиваемого топлива.
Когда AFR ниже оптимального значения, мы говорим о богатой смеси, то есть в ней слишком много топлива по сравнению с воздухом. Сжигание такой смеси приводит к увеличению выбросов углеводородов и окиси углерода.
За катализатором находится еще один датчик, который снова проверяет состояние выхлопных газов и позволяет регулировать смесь с учетом состояния катализатора. В выхлопных газах, выходящих из каталитического нейтрализатора, не должно быть кислорода. Как показывает зонд, катализатор в плохом состоянии. С другой стороны, одинаковые показания обоих лямбда-зондов — признак того, что катализатор полностью изношен и не выполняет свою функцию. Его необходимо заменить как можно скорее.
Стоит знать, что в дизельных автомобилях лямбда-датчики регулируют работу сажевого фильтра и системы SCR (Selective Catalytic Reduction).
Лямбда-зонд исправно работает при температуре выше 300 градусов Цельсия. Чтобы максимально быстро достичь этого значения, производители устанавливают дополнительные электронагреватели, тогда лямбда-зонд может заработать через 30 секунд после запуска двигателя.
Производители оценивают долговечность зонда примерно в 100000 тысяч километров.
Типы лямбда-зондов
В настоящее время используются 3 основных типа лямбда-зондов, которые различаются технологией измерения топлива и воздуха и выдают разные выходные сигналы:
- Циркониевый зонд — самый обычный, только показывает, находится ли воздушно-топливное соотношение выше или ниже оптимального AFR. Его структура приводит к тому, что, когда содержание кислорода с обеих сторон разное, создается электрическое напряжение, которое служит значением измерения для контроллера мотора;
- Линейный датчик или широкополосный датчик является наиболее точным и передает непрерывный изменяющийся сигнал на датчик двигателя. В нем одновременно работают две камеры: одна измеряет состав выхлопных газов, другая реагирует на показания первой и вместе они генерируют электрический сигнал, который передается на контрольный датчик;
- Титановый зонд не генерирует напряжение, а работает по принципу переменного сопротивления. При изменении содержания кислорода в выхлопных газах изменяется и сопротивление. Доступны титановые щупы только с ТЭНом, потому что нормально работать они начинают только при температуре 700-800 градусов.
Лямбда-зонд — признаки неисправности
Лямбда-зонд, как и любой другой элемент, выходит из строя. Наиболее частые симптомы поврежденного лямбда-зонда:
- заметное увеличение расхода топлива — до 50%;
- самопроизвольные изменения оборотов двигателя;
- из выхлопной трубы выходит черный дым;
- падение мощности двигателя;
- повышенное количество оксидов углерода и углеводородов в выхлопных газах;
- загорается индикатор «проверьте двигатель».
Необходимо помнить, что световой индикатор «проверьте двигатель» может указывать на проблемы со многими компонентами или различными датчиками. Для того, чтобы правильно диагностировать проблему, необходимо посетить механика и прочитать на бортовом компьютере список зафиксированных ошибок.
Правильная диагностика датчика — настоящая проблема. Во-первых, механика двигателя, системы впрыска и зажигания должны нормально функционировать. Во-вторых, механик проверяет показания ошибок на бортовом компьютере и проверяет фактические значения специальным диагностическим прибором. Также контролируются сигналы от датчиков, а также эффективность кабелей и соединений. При обнаружении неисправностей механик откручивает щуп и визуально проверяет его состояние.
На корпусе зонда не должно быть признаков повреждений, которые могут указывать на внутренние трещины или вмятины. Чувствительный элемент должен быть исправен и работать.
Потускневший цвет на измерительной части зонда может помочь диагностировать проблему. И да:
- Красноватый или беловатый налет — означает, что используются различные присадки к топливу;
- Черный и жирный налет — свидетельствует о чрезмерном расходе масла. Механик должен, среди прочего, проверить состояние направляющие клапана, уплотнения и поршневые кольца, которые уже могут быть изношены;
- Зеленый, шероховатый налет — свидетельствует о попадании охлаждающей жидкости в камеру сгорания. Причиной может быть поврежденный блок цилиндров. Необходимо проверить состояние прокладок ГБЦ и впускной системы;
- Налет темно-коричневого цвета — вызывает подгорание слишком богатой смеси. В этом случае необходимо проверить давление топлива и систему впрыска.
Самые частые поломки лямбда-зонда
Лямбда-зонд из-за своего расположения — как внутри, так и снаружи выхлопной системы — подвергается воздействию экстремальных термических, химических и механических условий.
Хотя производители подсчитали, что лямбда-зонд должен нормально работать примерно на 100000 тыс километров, однако бывает, что зонд выходит из строя намного раньше.
Наиболее частыми причинами его выхода из строя являются:
- внутренние короткие замыкания, вызванные работой;
- внешние короткие замыкания, причиной которых может быть обрыв, выгорание или разрыв электрических проводов;
- нет напряжения, часто кабель или вилка плавятся при контакте с горячими частями выхлопной системы;
- недостаток веса — это часто бывает при коррозии выхлопной системы;
- перегрев зонда — это следствие слишком высокой температуры выхлопных газов;
- механическое повреждение — тросы могут сломаться, если зацепиться за что-то во время движения по грунтовой дороге, также удар камня может вызвать трещины, датчик также может быть поврежден при установке неквалифицированным механиком.
Часто неправильная работа датчика является следствием предыдущих отказов других компонентов, например, повреждения прокладки головки блока цилиндров, что привело к попаданию охлаждающей жидкости в систему выпуска отработавших газов или пропусков зажигания — тогда датчик вступает в контакт с несгоревшим топливом.
Поврежденный лямбда-зонд — заменить или отремонтировать?
Мы привыкли, что многие комплектующие можно отремонтировать в автомастерской. Однако в случае с этим датчиком — его необходимо заменить на новый.
Хотя в Интернете можно найти информацию о том, как почистить лямбда-зонд самостоятельно, ни один механик не рекомендует такое решение. Единственная часть зонда, которую можно отремонтировать — это сломанный шнур питания.
Как продлить срок его службы
Зонд — это элемент, который не только важен для правильной работы двигателя, но и снижает выбросы выхлопных газов. Поэтому стоит проверить состояние датчика согласно рекомендациям производителей и механиков.
Стандартно зонд проверяется каждые 30 тысяч километров или при проверке выхлопных газов. Стоимость технического обслуживания невысока, и двигатель находится в хорошем состоянии. Во время осмотра проверяется состояние кабелей и штекерных соединений, а также сигналы от датчика.
При замене щупа на новый стоит вложиться в запчасти известного производителя, дешевые подделки могут не полностью выполнять свою функцию. Необходимо помнить, что движение с неработающим лямбда-зондом может привести к разрушение катализатора, а в дизельных авто очень дорогой сажевый фильтр.
Последние модели автомобилей оснащаются все большим количеством датчиков и компонентов, которые делают вождение не только комфортнее, но и экологичнее.
