Другой город — ваш город?
Выберите свой город, чтобы видеть актуальные цены и наличие товаров.

Почему так важен датчик кислорода для автомобиля?

Правильная работа системы впрыска двигателя, а вместе с ней управляемость автомобиля, потребление топлива, токсичность выхлопных газов напрямую зависят от достоверности и качества информации, получаемой от электронных датчиков, использующихся в работе компьютеризированной системы управления двигателем. Один из датчиков в этой системе — датчик кислорода. Его называют датчик «O2», датчик «дожига» или лямбда-зонд (O2 sensor, датчик дожига, датчик кислорода или лямбда-зонд).

На необходимое качество топливной смеси для двигателя влияет множество факторов: температура воздуха, температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки, поток воздуха, нагрузка на ДВС и т. д. Датчики измеряют эти параметры на ВХОДЕ и подают сигнал электронному блоку управления впрыском топлива (ЭБУ), «как дозировать» топливо — воздушную смесь. А датчик кислорода практически единственный видит, что получается на ВЫХОДЕ, так как он определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, которая зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Что это значит на практике?

Любые проблемы с датчиком кислорода могут привести обратную связь целой системы оперативного контроля процессом сгорания топливовоздушной смеси в неисправное состояние. При неисправном датчике рабочая смесь не соответствует необходимым параметрам и, как правило, переобогащена, что и вызывает повышенный расход бензина.

Как работает кислородный датчик
Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе двигателя и проверяет, сколько несгоревшего кислорода находится в выхлопных газах. Электрический сигнал датчика считывается ЭБУ, а тот, в свою очередь, оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива регулированием длительности впрыска топлива форсунками, то есть осуществляется точная подстройка режима работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизации вредных выбросов. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора, поскольку некоторое количество кислорода для нейтрализации вредных газов в катализаторе все же требуется (см. Рис. 1).

Рис. 1. Схема лямбда-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя.
1 — впускной коллектор; 2 — двигатель; 3 — блок управления двигателем; 4 — топливная форсунка; 5 — основной лямбда-зонд; 6 — дополнительный лямбда-зонд; 7 — каталитический нейтрализатор.

Название датчика происходит от греческой буквы λ (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси, то есть отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха (λ=1). Такой состав топливо — воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их «дожигание» в каталитическом нейтрализаторе. Если лямбда будет <1 (недостаток воздуха), смесь будет обогащенной, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют обедненной.

Датчик кислорода — не самостоятельное устройство. Он работает «в связке» с каталитическим нейтрализатором отработанных газов, который предназначен для окисления токсичных веществ (окиси углерода, углеводородов и окиси азота) до углекислого газа, азота и воды в результате каталитической реакции. Оптимальная работа катализатора (нейтрализация примерно 80% всех компонентов) достигается в очень узком диапазоне: наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при λ=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда λ=0,85-0,9. Такая точность в двигателях внутреннего сгорания обеспечивается благодаря системе питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда—зонда.

Рабочий элемент кислородного датчика — пористый керамический материал на основе двуокиси циркония, покрытый методом напыления платиной. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность. Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов, которая считывается ЭБУ.

Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-3500С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, который сокращает время выхода датчика на рабочую температуру.

Датчики кислорода бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики — без нагревательного элемента, они применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда — регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. «Земля» этого датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного «земляного» провода сигнальной цепи.
Трех — и четырехпроводные лямбда зонды снабжены нагревательным элементом. В четырехпроводном лямбда-зонде два провода идут на подогрев, а два — сигнальные.

Взаимозаменяемость кислородных датчиков.
Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда-зонд и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы (Например, NGK, BOSCH). Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева, если смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Обратная замена — установка однопроводного датчика вместо трех- и более — проводных не допускается, работать не будет. И, конечно, резьба датчика должна совпадать с резьбой, нарезанной в штуцере.

Возможные неисправности кислородного датчика.
Неисправности и необходимость замены кислородного датчика выявляет только компьютерная диагностика, поскольку не все неисправности фиксируются системой бортовой самодиагностики автомобиля.

Наиболее распространенные неисправности: потеря чувствительности и уменьшение быстродействия. Замедленная реакция датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, но система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Потерей чувствительности страдает изрядно послуживший и практически забитый датчик, который выдает слишком низкий выходной сигнал. В этом случае на приборной панели обычно загорается лампочка индикации неисправности «CHECK ENGINE».

При обнаружении неисправности датчика кислорода, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение топливной смеси в сравнении с обычным ее составом. В результате возникает скачок в потреблении топлива и увеличении токсичности выхлопных газов, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, снижение динамических характеристик, но машина при этом, возможно, останется на ходу. Хотя в некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно, и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую СТО Вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Поскольку пропадание или искажение сигнала с лямбда-зонда приводит к увеличению содержания токсичных веществ в продуктах сгорания, срок службы каталитического нейтрализатора при этом резко сокращается.

Вообще лямбда-зонд — наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Ресурс одно- двух- проводных датчиков составляет 40-50 тысяч километров, трех- четырех- проводных — 70-80 тысяч километров пробега, в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо — свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда-зонда за несколько бесконтрольных заправок. Преждевременный выход из строя лямбда-зонда также могут вызвать многократные неудачные попытки запуска двигателя, в результате которых в выпускном трубопроводе скапливаются пары несгоревшего топлива, способного воспламениться с образованием ударной волны; перегрев наконечника датчика, вызванный перебоями в зажигании; нарушения в системе контроля опережения зажигания, когда двигатель продолжительное время работает на переобогащенной топливной смеси; чрезмерной «перегазовкой», когда тахометр находится в «красной зоне».

Возможными признаками выхода из строя кислородного датчика являются: неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах, повышенный расход топлива и ухудшение динамики автомобиля, потрескивание и запах гари в районе установки катализатора, а также характерный запах тухлых яиц, присутствующий в выхлопе при попадании в катализатор большого количества несгоревшего топлива.

По статистике, 70% транспортных средств нуждаются в новом лямбда-зонде.

Ассортимент датчиков в магазинах Гиперавто →

Другие статьи

Войдите через социальную сеть
Или войдите через

После заполнения формы мы отправим специальную ссылку на указанный электронный адрес, перейдя по которой вы сможете задать новый пароль.

Штрих-код
Выберите свой город,
чтобы видеть актуальные цены
и наличие товаров.
Другой город — ваш город?
Выберите свой город, чтобы видеть актуальные цены и наличие товаров.
Наверх