Лямбда-зонд: как работает и почему выходит из строя

Лямбда-зонд — датчик, используемый для определения состава продуктов горения в двигателе. Его задача передавать в ЭБУ информацию о составе рабочей смеси. В свою очередь качество сгорания топливно-воздушной смеси напрямую влияет на работу двигателя.

Другие названия лямбда-зонда — датчик кислорода, кислородный датчик, «кислородник».

Лямбда-зонд нужен, чтобы:

• повысить производительность мотора благодаря определению пропорции впрыскиваемого топлива и воздуха,
• уменьшить выработку вредных газов (CO, CH, NOx), выбрасываемых в атмосферу,
• обеспечить экономичную работу автомобиля за счет правильно подобранного состава рабочей смеси.

В зависимости от типа двигателя и марки авто, датчиков кислорода в автомобиле может быть несколько. Для современных автомобилей характерно наличие минимум двух датчиков для четырехцилиндровых двигателей и четырех для двигателей V6 и V8.

Где находятся датчики кислорода и за что отвечают

Верхний датчик кислорода устанавливают перед катализатором в выпускном коллекторе двигателя. Его также называют передним или первым датчиком кислорода (ДК1). Установка ДК1 началась с принятием норм токсичности Евро 2.

Верхний лямбда-зонд отвечает за контроль состава смеси и участвует в процессах топливной коррекции и лямбда-регулирования.

Нижний лямбда-зонд располагают после катализатора в системе выхлопа. Другие его названия — задний или второй датчик кислорода (ДК2), диагностический лямбда-зонд. Его устанавливают с принятием норм Евро 3.

Расположение нижнего лямбда-зонда.

Второй лямбда-зонд отвечает за контроль работы и состояния каталитического нейтрализатора. При несоответствии заданных и фактических параметров сигнала от ДК2, в блок управления двигателем записывается код неисправности и загорается контрольная лампа «Check Engine».

Именно показания второго датчика кислорода позволяют соблюдать установленные для современных автомобилей нормы токсичности и совершенствовать системы нейтрализации вредных для окружающей среды веществ.

Как работает лямбда-зонд

Лямбда-зонд обеспечивает обратную связь с ЭБУ, что позволяет точно определить пропорции бензина, дизеля или газа. ЭБУ запрашивает информацию один раз в 0,5 секунды на холостом ходу. На повышенных оборотах частота запросов пропорционально увеличивается. Анализируя данные, блок управления корректирует состав топливно-воздушной смеси, делая её беднее или богаче. Идеальным соотношением воздуха и топлива обычно считают пропорции 14.7:1 (бензин), 15.5:1 (газ) и 14.6:1 (дизель).

Чтобы датчик включился в работу, ему необходимо нагреться до определенной температуры. В первых вариантах исполнения датчик кислорода нагревался только от выхлопных газов, что занимало слишком долгое время — нормы токсичности требовали быстрого включения датчика в работу. Тогда произошли конструктивные изменения: добавили электрический подогрев кислородного датчика и вывели ещё два провода. Итого стандартный датчик теперь имеет четыре провода: два на подогрев, один на массу и один на сигнал.

Устройство универсального лямбда-зонда на 4 контакта.

На данный момент существует два типа датчиков кислорода: узкополосный (прыжкового типа, двухточечный) и широкополосный (универсальный).

Узкополосный лямбда-зонд позволяет определять богатую или бедную смесь, сравнивая количество остаточного кислорода в выхлопных газах с его содержанием в атмосфере: если кислорода в выхлопе много — смесь бедная, напряжение ниже, если кислорода мало — смесь богатая, напряжение выше.

Функциональность узкополосного ДК сильно ограничена, так как ЭБУ все равно не достает информации, насколько смесь переобогащена или переобеднена. Соответственно, лямбда-регулирование проходит медленно и неэффективно.

Широкополосный лямбда-зонд стал решением данной проблемы. Такой датчик позволяет с высокой точностью определять состав смеси, поэтому система управления двигателем работает значительно точнее: с мотора снимается большая мощность, уменьшается расход топлива, увеличивается КПД.

Принцип работы широкополосного датчика кислорода основан на законах химии и физики, в его устройстве используется чувствительный элемент из керамики диоксида циркония. В зависимости от количества кислорода, в выхлопных газах проходят соответствующие окислительно-восстановительные реакции, результат которых отражает выходное напряжение датчика в широком диапазоне.

Срок службы лямбда-зонда

Средняя продолжительность срока службы датчика кислорода на российском бензине 40 000–100 000 км. Для увеличения срока работы рекомендуем заливать качественное топливо с низким содержанием примесей и тяжелых металлов. Самостоятельно определить неисправность лямбды достаточно сложно, установить причину — практически невозможно. Это может быть износ, низкое качество бензина, механическое повреждение и другие факторы.

При диагностике кислородного датчика стоит обратить на отложения на элементе — как и в случае со свечами, цвет налета может указать на какие-либо неисправности с авто.

Если у вас возникли подозрения в неисправности датчика кислорода, лучше обратитесь на диагностику автомобиля к профессионалам. При помощи осциллограммы специалист определит причины неисправности и подскажет способы устранения.

Из-за чего ломается

• Механическое повреждение. Сильный удар в результате аварии, наезда на бордюр или езды по бездорожью отрицательно влияет на состояние датчика;
• Некорректная работа двигателя и неисправности системы зажигания приводят к перегреву ДК и поломке;
• Засорение системы. Основной причиной неисправности будут продукты сгорания некачественного топлива. Чем больше тяжелых металлов, тем скорее сломается лямбда-зонд;
• Поломка в поршневой группе. Неисправные поршень, поршневой палец и шатун пропускают масло в выхлопную систему, которое забивает зонд;
• Попадание жидкости. Загрязнение любого вида сократит срок работы датчика кислорода;
• Замыкание в проводке;
• Слишком богатая или бедная топливно-воздушная смесь;
• Разгерметизация выпускной системы;
• Пропуски зажигания;
• Естественный износ.

Сравнение рабочего и неисправного датчиков кислорода.

Выход из строя лямбда-зонда происходит постепенно. Последствия выливаются в аварийный режим управления двигателем. Так производители оберегают машину от серьезных поломок, а водителя от аварийных ситуаций.

Неисправность предотвращается регулярной профилактикой и диагностикой, выявляющей поломки на начальных стадиях. Узнайте про способы отключения датчика кислорода, если он вышел из строя.

Признаки неисправности лямбда-зонда

• Повышается уровень токсичности выхлопных газов. Определить токсичность можно только на диагностике. Внешне никак не детектируется, даже запах выхлопа практически не изменится;
• Увеличивается расход топлива. В зависимости от серьезности неисправности, он вырастает на 1–4 литра;
• Появляются ошибки датчика кислорода (P0131, P0135, P0141 и другие), загорается «Check Engine»;
• Появляется дерганье и нехарактерные хлопки в двигателе. Лямбда-зонд перестает генерировать правильный сигнал, что приводит к ухудшению качества топливной смеси. Это в свою очередь приводит к плавающим холостым оборотам и многим другим проблемам;
• Перегревается катализатор. Так как неисправный датчик подает некорректные сигналы в ЭБУ, работа катализатора тоже нарушена — он начинает перегреваться, и его поломка лишь дело времени;
• Ухудшаются динамические характеристики автомобиля, падает тяга двигателя.

Если заметили один из этих симптомов, обратитесь к партнерам АДАКТ. С помощью диагностического оборудования мастер определит точную область поломки и предложит лучшее решение по ремонту, в зависимости от результатов проверки.