КИСЛОРОДНОЕ ГОЛОДАНИЕ
Датчик концентрации кислорода в отработавших газах, он же лямбда-зонд или кислородный датчик, был разработан и стал применяться при производстве автомобилей еще в конце 70-х годов. Вызвано это было ужесточением экологических требований к токсичности выхлопных газов.
Первым автомобилем с лямбда-зондом стал Volvo 240/260 уже в 1977 году. Через 4 года датчик кислорода появился на Mercedes-Benz, а с 1984 активно применялся почти на всех немецких и японских автомобилях. На сегодняшний день на некоторых автомобилях используют два или более датчиков. Лямбда-зонд предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах, состав которых зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя и устанавливается в выхлопном коллекторе так, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. По его показаниям датчика производится коррекция, изменение в нужную сторону качества топливной смеси. Если смесь богатая, происходит её обеднение, и наоборот. Скорость перехода качества смеси от бедной к богатой для двигателя с центральным впрыском - 2-3 раза в секунду, а с многоточечным впрыском - 5-7 раз в секунду. Неисправный лямбда-зонд вызывает повышенный расход топлива и снижение мощностных характеристик силового агрегата.
В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен в выхлопном тракте до нейтрализатора. В этом случае нейтрализатор не может влиять на работу датчика. Вышедший из строя нейтрализатор или замена его на резонатор в этом случае не повлияет на работу двигателя.
В автомобилях где лямбда-зонд установлен после нейтрализатора, лямбда-зонд контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален нейтрализатор, добиться оптимальной работы двигателя очень трудно, т.к. программа ECU воспринимает это как неисправность лямбда-зонда.
Немного теории
Как известно, для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. При таком условии полученная стехиометрическая смесь обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах. Для оценки состава топливно-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха λ “лямбда”- отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, необходимого для полного сгорания топлива. При стехиометрической смеси λ = 1, если λ < 1 - смесь богатая (недостаток воздуха), при лямбда λ >1 - смесь бедная (избыток воздуха). Двигатель работает при значениях λ = 0,85-1,3.
Как это работает
Существует 2 типа датчиков: циркониевый и титановый.
Циркониевый датчик работает по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Основная часть датчика - керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным во избежание попадания отработавших газов во внутреннюю полость датчика, сообщающуюся с атмосферой. При прогреве выше 300 градусов он начинает производить напряжение, основанное на различии в количестве кислорода в выхлопе и в воздухе, окружающем датчик.
Титановый датчик работает, как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находится. Когда содержание кислорода в смеси уменьшается (богатая смесь), титановый элемент уменьшает свое сопротивление. Преимущества этих датчиков в более быстрой реакции и более широком диапазоне рабочей температуры, но они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях таких марок, как Nissan, BMW, Jaguar, широкого распространения не получили.
Проверяем…
Некоторые неисправности датчика кислорода контроллерами не фиксируются, и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки осциллографом. Датчик кислорода работает, как переключатель, и выдает напряжение выше порогового (0.45 В) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик снижает это пороговое напряжение. При этом важным параметром является скорость переключения. В большинстве систем впрыска топлива датчик кислорода имеет выходное напряжение 0.1-1В. Иногда на экране осциллографа можно обнаружить падение амплитуды выходного сигнала ниже 0 В, что говорит о неисправности датчика. Данная неисправность чаще всего фиксируется системой самодиагностики, и на приборной панели загорается лампочка "CHECK ENGINE", которая сигнализирует о неисправности. Наиболее распространенная "болезнь" датчиков кислорода - замедленная реакция. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером. В некоторых контроллерах предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленчатого вала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др.). 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, что неизбежно вызовет повышенный расход топлива.
Подбираем…
Если установлено, что датчик вышел из строя, самое простое и правильное - купить новый. Но какой?
Цветовая маркировка проводов, разъемов могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.
Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в первых системах впрыска, в них отсутствует нагревательный элемент, что безусловно является недостатком. Такие датчики необходимо как можно ближе располагать к цилиндрам двигателя для ускорения их прогрева. В датчике с одним проводом этот же провод и является сигнальным. В качестве второго провода используется "масса" автомобиля. В датчике с двумя проводами вместо "массы" используется отдельный провод. В трех- или четырёхпроводный лямбда-зонд добавлен специальный нагревательный элемент, который включен, как правило, всегда при работе двигателя, сокращая время выхода датчика на рабочую температуру. А также позволяет устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с катализатором. В датчике с тремя проводами один провод является сигнальным, в качестве второго используется "масса" автомобиля, по двум другим подается питание 12 вольт на элемент подогрева датчика. В датчике с четырьмя проводами два провода являются сигнальными, по двум другим подается питание 12 вольт на элемент подогрева.
Необходимо знать, что лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева. При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания (например, к цепи питания электробензонасоса). А вот обратная замена - установка однопроводного датчика вместо трехпроводного и более, не допускается. Ну и, конечно, необходимо, чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.
Платим…
Вышедший из строя датчик кислорода может существенно ударить по кошельку владельца автомобиля: на 10-летнего Mitsubishi стоимость лямбда-зонда составляет около 180$ (в оригинале более 300$), BMW E36 125$ (Bosch 250$). Для сравнения датчик на ВАЗ-2112 стоит всего 30$. Toyota иногда ставит сразу два очень похожих датчика кислорода. Один, с малым числом отверстий на колпачке, отвечает за бедную смесь и экономичные режимы работы двигателя. Другой, с большим числом отверстий, готовит богатую смесь для мощностных режимов. Ошибочная замена одного датчика на другой, очевидно, ни к чему хорошему не приведет.
Замена датчика на станции обойдется в 15-20$.
Срок службы датчика кислорода составляет 50- 100 тыс. км пробега автомобиля, но его можно сократить применением этилированного бензина или несоответствующей марки топлива, перегревом датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащением топливно-воздушной смеси, длительной проверкой работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания, попаданием на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств и т. д. Поэтому рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.
| 
