Показання лямбда-зонда. Пристрій і принцип роботи лямбда-зонда

Використовуються показання лямбда-зонда для коригування якості і кількості паливної суміші в інжекторних системах. Карбюраторні не оснащуються такими приладами, так як у них відсутня електронне управління – паливо надходить у камери згоряння під дією розрідження. Справедливості заради варто відзначити, що датчик вихлопу не встановлюється на деякі модифікації інжекторних двигунів. Але це дуже старі машини, які не відповідають стандартам Євро.

Особливості систем управління

Інжекторні двигуни вважаються на сьогоднішній день найбільш економічними і ефективними. Але це якщо порівнювати з карбюраторними двигунами. Досягти високих показників виходить за рахунок того, що здійснюється повний контроль за тим, як подається паливо і повітря в камери згоряння. Для цього встановлюється на двигуні та системі впуску декілька датчиків. З їх допомогою відбувається перевірка всіх параметрів роботи силового агрегату. Далі дані надходять до електронного блоку управління з мікроконтролером. Він дозволяє аналізувати всі дані, щоб за ним скорегувати роботу системи.


І потрібно відзначити, що встановлюються датчики не тільки у впускному тракті, але і у випускному. Правда, там всього один прилад – датчик, що вимірює вміст кисню у вихлопних газах. Від його роботи залежить те, скільки повітря буде подано в циліндри. Отже, станеться зміна складу паливо-повітряної суміші.

Конструкція датчика

А тепер давайте детальніше розглянемо лямбда-зонд, що це таке і який його склад. Конструкція приладу складається з таких компонентів:

Корпус з металу, має різьблення та шестигранник (для викручування ключем).

Кільце для ущільнення.

Струмознімач – для виміру сигналу.

Ізолятор з кераміки.

З'єднувальні проводи.

Ущільнювальна манжета для проводів.

Контакт для подачі напруги живлення до нагрівального елементу.

Зовнішній екран захисту. В ньому ж є невеликий отвір для надходження повітря з атмосфери.

Чутлива частина датчика.

Наконечник з металу.

Екран для захисту. У ньому присутній отвір, в яке надходить відпрацьований газ.

З того, яке призначення приладу, можна зрозуміти, де знаходиться лямбда-зонд в автомобілі. В деяких системах передбачено два датчика – вони ставляться до і після катколлектора. Деякі ж оснащуються лише одним приладом.

Для чого потрібен прилад?

В задачі пристрою входить оцінка кількості кисню, не згорілого під час роботи двигуна. Але не все так просто, як здається на перший погляд. По суті, немає приладу, який зміг би виміряти кількість кисню. І свідчення лямбда-зонда вказують не на те, скільки кисню у випускному тракті, а на те, яка різниця між напругою на «еталонної» частини і активної (розташованої у випускному тракті). Найефективніше топливовоздушная суміш буде згоряти тільки за умови, що співвідношення двох головних компонентів (повітря і бензину) буде завжди однаково. На згоряння одного літра бензину потрібно об'єм повітря 147 л. Суміш називається збідненої, якщо кількість повітря більше, ніж необхідно, а бензину – менше. І суміш вважається збагаченої, якщо бензину більше, а повітря менше. Будь-яка з таких станів впливає на витрату бензину, прийомистість автомобіля, потужність мотора.

Режими роботи двигуна

Так як двигун не працює в одному сталому режимі, навантаження постійно змінюються, тому пропорція дотримується далеко не завжди. Для контролю кількості повітря в дросельну заслінку встановлюється лямбда-зонд. Тільки за показаннями лямбда-зонда електронний мікропроцесорний блок керування оцінює склад паливоповітряної суміші. Якщо якість не відповідає нормі, то проводиться коригування, подається суміш, більш підходяща для конкретного режиму роботи двигуна. Для цього на форсунки подається сигнал для збільшення або зменшення часу їх відкриття. По суті, кількість подається в камери згоряння палива залежить повністю від того, як довго будуть відкриті електроклапани форсунок.

Основні елементи датчика

Конструктивно датчик О2 складається з таких компонентів:

Платиновий зовнішній електрод, який контактує з відпрацьованими газами.

Корпусу.

Внутрішнього платинового електрода, який контактує з атмосферним повітрям (він приймається за еталон).

Захисної труби.

Платина – це досить чутливий метал, який може реагувати на будь-які зміни складу повітря. До речі, потрібно відзначити, що датчик не вимірює прямо кількість кисню у випускному тракті. А які протікають процеси при роботі – дізнаєтеся далі.

Як працює датчик

Якщо придивитися уважно, то принцип роботи лямбда-зонда не дуже складний. Ось тільки реалізувати процес, щоб на виході з'явилися дані про склад вихлопних газів, дуже складно. Почати потрібно з того, що датчику необхідно наявність еталонного повітря – це потрібно для «розуміння» того, що з'явилися якісь зміни в складі газу. Саме з цієї причини один датчик складається, по суті, з двох – один вимірює склад повітря в атмосфері, а інший у випускному тракті. Завдяки такій нескладній системі датчик відчуває різницю співвідношення кисню. Але для того щоб керувати роботою двигуна, необхідно на ЕБУ подавати електричні сигнали. Конструкція датчика складається з електродів і твердих електролітів, тому при впливі на них виникає реакція. Можна навіть порівняти лямбда зонд (що це, ви вже знаєте) із звичайною батарейкою. Тільки в якості активного елемента виступає кисень, який міститься в атмосферному повітрі, так і у вихлопних газах (правда, в меншій пропорції).

Хімічні реакції в датчику

Якщо придивитися уважніше, то свідчення лямбда-зонда – це деяка напруга. Воно змінюється залежно від того, який відсотковий вміст кисню у випускній системі. На електродах двох з'являється потенціал. При зменшенні кількості кисню відбувається збільшується напруга, при зростанні – знижується. Імпульс, який з'являється на виході пристрою, надходить до електронного блоку управління.

Мікропроцесорний блок керування має вбудовану пам'ять, в якій прописані всі основні параметри, в тому числі і роботи лямбда-зонда. Контролер порівнює записані в пам'яті свідків з тими, які надійшли від датчика, на підставі чого проводить коригування роботи системи упорскування палива. При роботі використовуються хімічні реакції, що дозволяє спростити конструкцію приладу. В основі знаходиться наконечник з металу. Як правило, його роблять з діоксиду цирконію або титану. Покривається наконечник шаром платини (саме тому вартість датчиків висока). Наконечник і напилення – це два елементи, які вступають у реакцію, саме вони є електродами.

Підігрів датчика: навіщо потрібен?

Датчики у системах упорскування палива використовуються двох типів – з підігрівом і без. Прилади без додаткового підігріву поділяються на два види:

З одним проводом чорного кольору – по ньому передається сигнал.

З двома проводами: чорний – сигнальний, сірий – маса (мінус харчування).

Якщо є нагрівальний елемент, то датчики мають такі висновки:

Три дроти: чорний – сигнальний, білі (2 шт.) – нагрівальний елемент.

Чотири дроти: чорний – сигнал, сірий – маса, білі – живлення нагрівального елемента.

Навіщо потрібен прогрів датчика? Проблема в тому, що зробити ефективний замір вмісту кисню можна лише в тому випадку, якщо температура більше 300 градусів (іноді необхідно і сильніше прогрівати). Тільки при такій температурі наконечник може отримати необхідну провідність.

Як працює система уприскування з датчиком

Для того щоб забезпечити потрібний режим роботи, датчик ставиться як можна ближче до колектора випускної системи. Завдяки цьому здійснюється прогрів лямбда-зонда, датчик виходить на нормальний режим роботи. Як можна бачити, в роботі системи пристрій не бере до тих пір, доки не відбудеться прогрів двигуна. До включення в роботу датчика електронний блок управління орієнтується тільки на сигнали, що надходять від інших приладів. Мінус роботи в такому режимі неможливо досягти ідеального освіти паливоповітряної суміші. Отже, не можна добитися повного згоряння суміші – це призводить до того, що викиди від автомобіля збільшуються. А так як сучасні машини повинні відповідати стандартам екологічності Євро (інакше їх не випустять ні на ринок, ні на дороги), доводиться ускладнювати систему впорскування. Між іншим, це дозволяє зменшити витрату палива за рахунок того, що за допомогою лямбда-зонда (ціна його не менше 1500 руб) вдається досягти повного згоряння всієї суміші, що надійшла у впускний тракт.

Підігрів пристрою

Існують моделі датчиків, оснащені нагрівальними елементами. Завдяки таким нескладним пристроєм виходить швидше досягти оптимальної температури. Принцип роботи лямбда-зонда на ВАЗ і іномарках однаковий, система підігріву дозволяє вийти на робочий режим в більш короткі терміни. Отже, зменшується кількість шкідливих вихлопів. Це гарантує, що автомобіль буде відповідати нормам екологічності, прийнятим в країнах Європи. Живлення нагрівального елемента проводиться безпосередньо від бортової мережі машини.

Різновиди пристроїв

Існує кілька видів датчиків, відрізняються вони тільки за типом твори вимірів. Двоточкові – це датчики, які дозволяють здійснювати вимірювання одночасно в двох місцях. Активно використовувалися у старих автомобілях. Більш сучасні системи управління двигунами комплектуються широкосмуговими пристроями, які є більш функціональними і сучасними. По суті, широкосмугові датчики складаються з двухточечного і котра закінчувала керамічного елемента. Суть роботи не змінюється при збільшенні або зменшенні концентрації кисню відбувається подача відповідного сигналу на електронний блок управління.

Два датчика в системі

Велика частина сучасних автомобілів комплектується не тільки лямбда-зондом (ціна від 2000 руб і вище), але і каталітичним нейтралізатором. Це пристрій, що дозволяє суттєво зменшити кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу. І в цьому випадку у випускному тракті встановлюється відразу два датчика – на вході і виході. По суті, вони дозволяють робити замір вмісту кисню і СО до і після нейтралізатора. Отже, таким чином оцінюється ефективність роботи всієї системи випуску.

Особливості роботи системи

В інжекторних системах уприскування палива може використовуватися і дві лямбды. Ці датчики роблять замір вмісту кисню і дають зрозуміти електронного блоку управління, в яку сторону необхідно скоригувати запалювання або склад паливної суміші, щоб кількість шкідливих речовин у вихлопі виявилося мінімальним. Системи з двома датчиками гарантують, що у вихлопі виявиться вкрай мало забруднюючих речовин. Але ускладнення конструкції призводить до того, що її надійність погіршується. Пару раз заправили автомобіль неякісним паливом – зіпсували каталізатор. А далі – неправильні показання датчиків, порушення роботи системи упорскування. І навіть якщо ви будете дотримуватися всі вимоги, каталізатор рано чи пізно зламається, так як ресурс у нього не дуже великий. А вартість цього елемента навіть на самих бюджетних машинах захмарна. Тому багато автомобілістів, щоб заощадити, вирізують каталізатор і замінюють його полум'ягасником. По суті, це звичайний шматок труби відповідних розмірів. А щоб другий лямбда-зонд не видавав помилку, ставлять обманку. Це проставка, яка монтується на датчику. За допомогою обманки виходить віддалити від наконечника датчика потік газів. Це і впливає на показання елемента, надходять до електронного блоку управління. Отже, мікроконтролер вловлює різницю показань і не помічає відсутності каталізатора.

Основні несправності

Існує кілька основних ознак, за якими можна судити про несправності лямбда-зонда:

Зниження динаміки.

Істотне збільшення витрати палива.

Нестабільна робота двигуна в режимі холостого ходу.

Наявність тріска і клацань після зупинки двигуна.

Мінус в тому, що поломки цього приладу не завжди розпізнаються системою самодіагностики. А перевірити простими вимірювальними приладами в гаражних умовах датчик просто нереально, потрібно наявність осцилографа. Ремонт теж не можна зробити. Лише обрив проводки можна усунути.