Что такое лямбда зонд: назначение, устройство и неисправности

Лямбда зонд – это датчик, который измеряет уровень содержания кислорода в выхлопных газах автомобиля. На первый взгляд, занятие бесполезное с практической точки зрения и влияющее только на экологичность работы транспортного средства. Однако это не так – прибор обеспечивает максимальный КПД двигателя. Поговорим подробнее, как устроен, как работает и для чего нужен в современных автомобилях датчик концентрации кислорода.

Что такое лямбда зонд

Лямбда зонд (в народе – кислородник) – это датчик, который определяет, сколько кислорода содержится в отработанных выхлопных газах, выделяемых двигателем. Название прибора произошло от греческой буквы лямбда (пишется «λ»). Именно с ее помощью выражают коэффициент содержания кислорода в выхлопах при его подсчете.

Зачем нужен подобный датчик? Он выполняет две функции.

• Контроль эффективности работы мотора. Если в отработанных газах избыток кислорода, значит, реакция окисления бензина (то есть горение) протекает со слабой интенсивностью. Сгорает не весь бензин, его окисляет не весь кислород. Поэтому подачу топлива надо уменьшить. В обратной ситуации, когда кислорода в выхлопах слишком мало, подача горючего увеличивается.
• Обеспечение максимально безвредных выхлопов. В последнее время существенно возросли требования к экологичности отработанных газов. По установленным в большинстве сран мира стандартам нельзя, чтобы в атмосферу попали несгоревшие частицы топлива. Лямбда зонд обеспечивает их полное сгорание.

Таким образом, лямбда зонд осуществляет регулирование состава топливной смеси и тем самым стабилизирует работу мотора.

Принцип работы кислородного датчика

Итак, каков принцип работы датчика? Когда на лямбда-зонд попадают ионы кислорода, он начинает производить слабый электрический ток. Этот ток попадает в электронный блок управления транспортного средства. Он обрабатывает сигнал и в зависимости от полученной в ходе обработки информации меняет состав топливной смеси, которая поступает в цилиндровый блок. Чем выше напряжение датчика, тем меньше впрыск горючего, и наоборот – чем оно выше, тем больше топлива поступает в цилиндровую группу.

Стоит отметить, что без попадания на его поверхность кислорода прибор не может работать совсем. Соответственно, реакция на них должна иметь место и до пуска двигателя. Проблему решают следующим образом:

• датчик размещают таким образом, чтобы до старта мотора он контактировал с атмосферным воздухом;
• в прошивку электронного блока управления вносят программу, которая позволяет устройству в первые секунды работы двигателя не учитывать показания устройства.

Устройство лямбда зонда

Лямбда зонд состоит из следующих конструктивных элементов.

• Корпус. Металлический или пластиковый кожух, в котором размещены все компоненты прибора.
• Керамический конус. Представляет собой легированный оксидом иттрия конус из керамики с нанесенными на него ионами платины. Керамика в данном случае выполняет роль изолятора, а иттрий и платина – проводника. Именно эта часть прибора омывается отработанными газами. Часть конуса, которая не соприкасается с выхлопами, контактирует с атмосферным воздухом.
• Защитный кожух. Кожух из пластика, который защищает керамический конус от механических повреждений.
• Нагревательный элемент. Необходим для нагрева легирования из иттрия, так как его корректная работа возможна при температуре от 300 градусов цельсия, а быстро достичь ее одними лишь выхлопными газами бывает трудно.
• Выходные контакты. Контакты, к которым подключают провода, ведущие к электронному блоку управления. Именно с их помощью передаются показания прибора.

На всех моделях машин используется одна из двух наиболее распространенных схем подключения лямбда зонда:

• его размещают в районе выпускного коллектора авто перед катализатором;
• устройство монтируют непосредственно в катализаторе.

Так что проблем с определением места, где он находится, не возникнет.

Виды лямбда-зондов

Лямбда зонды подразделяют на несколько типов в зависимости от различных факторов.

Так, по диапазону измерения кислородный датчик может быть:

• узкополосный;
• широкополосный.

Отличия устройств заключаются в том, что последнее имеет более широкий диапазон измерения. Это позволяет ему более плавно менять состав топливной смеси, что обеспечивает более стабильную и эффективную работу двигателя.

В зависимости от скорости разогрева зонды делят на:

• стандартные;
• быстро разогреваемые (FLO);
• особо быстро разогреваемые (UFLO).

Последние два типа разогреваются гораздо быстрее стандартных устройств, что обеспечивает своевременную передачу полученных данных на электронный блок управления.

В зависимости от наличия дополнительного подогрева лямбда зонд может быть:

• без нагревательного элемента;
• с нагревательным элементом.

Первый тип разогревается исключительно за счет выхлопных газов. Второй подогревает нагревательный элемент. Это помогает быстрее достичь рабочей температуры и стабилизировать функционирование двигателя.

Как проверить лямбда-зонд

Датчик стоит проверить, если появился один из следующих симптомов:

• появление на холостом ходу так называемых плавающих оборотов;
• спад мощности мотора;
• замедленная реакция на нажатие акселератора;
• увеличение расхода горючего;
• частый перегрев мотора;
• хлопки при работе двигателя;
• дерганье во время езды.

Для начала проводят визуальный осмотр. Для этого зонд извлекают из посадочного места, а затем изучают на предмет наличия повреждений. На приборе не должно быть оплавлений и сколов, контакты тоже должны быть целыми.

Если внешний осмотр ничего не дал, стоит провести диагностику напряжения, которое поступает на прибор. Для этого нужно:

• включить зажигание, не производя пуск двигателя;
• отсоединить контакты датчика;
• вольтметром замерить напряжение на контактах подогрева и массы.

Напряжение не должно отличаться от бортового.

Контакт массы – верхний справа, подогрева – верхний слева (если держать разъем защелкой кверху). Следует помнить, что на некоторых моделях авто может быть использована друга распиновка, но на большинстве применяют именно такую.

Также можно замерить сопротивление контактов нагревательного элемента датчика. Оно должно быть равно от 3 до 11 Ом.

Другой способ проверки – замер напряжения на разогретом датчике. Это потребует выполнить следующие действия:

• подключить параллельно выходным контактам лямбда зонда мультиметр в режиме измерения напряжения;
• завести авто и дать двигателю поработать несколько минут.

При нормальном функционировании прибора мультиметр должен показывать от 0,2 до 1 В и обновляться не чаще, чем 1 раз в 10 секунд.

Чтобы понять, правильно работает устройство или нет, лучше совместить все приведенные способы проверки.

Возможные неисправности датчика

Чаще всего у датчика возникают следующие неисправности:

• замыкание каких-либо компонентов прибора;
• механические повреждения напыления на керамическом конусе;
• оплавление одного из элементов устройства.

Нужно учитывать, что срок службы зонда ограничен, поэтому выход из строя может произойти просто потому, что датчик уже отработал свое. В среднем продолжительность работы зонда составляет от 40 до 80 тысяч километров.

При замене можно использовать не только прибор конкретной модели, но и универсальные варианты, которые можно установить на разные автомобили.

Подведем итог

Лямбда зонд – устройство, которое измеряет уровень кислорода в выхлопах машины. Благодаря подаче сигнала на блок управления оно помогает изменить состав топливной смеси и тем самым оптимизировать работу мотора, а также уменьшить вредные выбросы в атмосферу. При поломке прибора падает мощность, увеличивается расход топлива, появляются рывки, хлопки. Проверить и заменить механизм можно и самостоятельно.