Щорічно в світі посилюються екологічні норми. Зараз кожен автомобіль укомплектований системою фільтрації відпрацьованих газів. І якщо на дизельних моторах цю функцію виконує сажовий фільтр і система SCR, то на бензинових все трохи інакше. Тут використовується каталітичний нейтралізатор. Саме він перетворює шкідливі метали в екологічно чисті оксиди. Однак його робота і ефективність залежна від електроніки. Так, у конструкції автомобіля можна зустріти широкосмуговий датчик кисню. Що це за елемент, як він працює, як влаштований і чи можна його перевірити своїми руками? Відповіді на ці запитання читайте в нашій сьогоднішній статті.
Характеристика
Що це за елемент? Широкосмуговий лямбда-зонд – це пристрій, який відповідає за вимірювання кількості кисню у вихлопних газах автомобіля. Завдяки роботі цього елемента забезпечується найбільш правильне сумішоутворення і, як наслідок, оптимальна і стабільна робота двигуна на всіх режимах. Процес управління концентрацією кисню у газах називають лямбда-регулюванням.
Сама назва «лямбда» походить від грецького символу λ. В автомобілебудуванні цим символом позначається коефіцієнт залишку повітря в пальній суміші.
Де знаходиться?
Встановлюється широкосмуговий лямбда-зонд у вихлопній системі. Залежно від типу автомобіля, в конструкції може використовуватися один або кілька таких датчиків. Так, перший встановлюється до каталізатора, другий – після нього. Зовні його можна побачити не завжди. Наприклад, на «Калині» перших поколінь даний елемент розташований в районі днища. А починаючи з другого покоління кисневий датчик (лямбда-зонд) монтується прямо в випускний колектор, доступ до якого здійснюється з-під капота. Але в будь-якому випадку цей елемент буде виглядати як якась форсунка, що стирчить з труби зі джгутом проводів.
Зазначимо, що на старих автомобілях використовувався не широкосмуговий датчик кисню, а двоточковий. Він має просту конструкцію. Був замінений зважаючи на необхідності більш точних свідчень. Адже чим правильніше суміш, тим більш оптимальною буде робота двигуна в різних режимах і навантаженнях. До речі, деякі встановлюють широкосмуговий датчик кисню з показометром. Зазвичай це цифровий «будильник», який показує співвідношення бензину і повітря в суміші в режимі реального часу. Найчастіше використовується для діагностики несправностей авто. На заводі такий елемент не встановлюється.
Пристрій
Конструкція даного механізму передбачає наявність наступних елементів:
- Металевий корпус з різьбленням.
- Електричний нагрівач.
- Наконечник.
- Захисний екран.
- Струмопровідний контакт.
- Ущільнювальна манжета для проводу.
- Ізолятор.
В основі механізму лежать два чутливих електрода. Зовнішній має платинове покриття, завдяки якому електрод сильно чутливий до кисню. Внутрішній виготовлений з цирконію. Встановлюється датчик таким чином, щоб крізь нього проходили відпрацьовані гази. Зовнішній електрод вловлює О2, після чого вимірюється потенціал між двома наконечниками. Чим він вище, тим більше кисню в системі.
Широкосмуговий датчик кисню являє собою вдосконалену конструкцію двоконтактного механізму. Зазначимо, що потенціал різниці вимірюється під впливом певної сили струму.
Як це працює?
Алгоритм дії даного елемента грунтується на підтримці певного напруження. Воно становить 0,45 В. Це стабільний показник між двома електродами датчика.
При зниженні концентрації О2, напруга між керамічним елементом зростає. це свідчить про наявність збагаченої суміші. Даний сигнал миттєво надходить в електронний блок управління. Останній на підставах цих сигналів створює струм певної сили на виконавчих пристроях (у тому числі на форсунці). Та, у свою чергу, впорскує більше (або менше, залежно від показань) бензину в камеру. Якщо суміш бідна, датчик сигналізує про це ЕБУ таким же чином.
Важлива особливість
Варто зазначити, що робота чутливих наконечників можлива тільки при досягненні температури в триста градусів Цельсія. Робочий діапазон керамічних електродів становить від трьохсот до тисячі градусів. Але як тоді діє елемент «на холодну»? Раніше на двоконтактні пристроях сигнал формувався від інших датчиків (витрати повітря, положення заслінки і числа оборотів коленвала). Усереднене значення лямбды надходило на блок і той формував готову суміш. Правда, ці значення не завжди були вірними. Це не гарантувало оптимальну і стабільну роботу двигуна внутрішнього згоряння.
Тому в новому поколінні датчиків (широкосмугового типу) використовується спеціальний підігрівник. Його функція – підвищити температуру наконечників. Це необхідно, щоб пристрій включилося в роботу відразу ж після холодного старту двигуна. При досягненні температури в триста градусів, керамічний елемент стає твердим електролітом, який пропускає крізь себе іони кисню, що скупчилися на платинової електродної сітці.
Нагрівальний елемент розташований всередині корпусу датчика і живиться примусово від бортової мережі автомобіля.
Значення лямбды і зв’язок з ДВС
Виходячи з усього вищесказаного можна сказати, що робота стабільна робота двигуна внутрішнього згоряння неможлива без широкосмугового датчика. Саме цей елемент формує сигнальні значення для ЕБУ, який згодом коригує горючу суміш. Електронний блок є сполучною ланкою, який не тільки приймає імпульси, але і подає опорне напруга 0,45 на датчик. В залежності від навантаження двигуна внутрішнього згоряння, режиму його роботи і робочої температури електроніка підбирає найбільш оптимальне співвідношення повітря та палива в суміші.
Вважається, що ідеальне співвідношення – це 14,7 частин кисню на одну частину бензину. При такій умові значення лямбды буде дорівнює одиниці. Але не варто забувати про такому значенні, як коефіцієнт надлишку повітря. Якщо лямбда показує вище одиниці, значить, суміш буде збідненої. У такому разі в циліндр надійде більше кисню. Якщо лямбда нижче одного, значить, ЕБУ буде формувати збагачену суміш. Так, у циліндри надійде більше палива, ніж зазвичай.
Ресурс
Це досить крихкий елемент в автомобілі. Заміна лямбда-зонда може знадобитися вже через 50 тисяч кілометрів. Але як правило, на такому пробігу зношуються датчики вітчизняних авто. Якщо говорити про іномарках, заміна лямбда-зонда може настати через 100-120 тисяч кілометрів. Точних цифр ніхто не регламентує, оскільки ресурс залежить від багатьох факторів (аж до змісту свинцю в бензині).
Ознаки
Як визначити, що кисневий датчик (лямбда-зонд) вимагає заміни? Дізнатися це дуже просто. Оскільки датчик буде несправний, на електронний блок свідомо надійдуть помилкові сигнали і дані. У результаті мотор буде працювати нестабільно. Причиною тому є неправильно сформована топливовоздушная суміш. Несправність кисневого датчика широкосмугового типу супроводжується:
- Збільшенням витрати палива.
- Нестабільними оборотами на холостому ходу.
- Неконтрольованим нагріванням каталізатора. після зупинки мотора, він може потріскувати.
- Зміною концентрації СО у газах. Вихлоп буде більш їдким і неприємним на запах.
- Появою лампи «Перевірте двигун» на панелі приладів.
- Зниженням розгінної динаміки.
- Провалами (ривками) при спробі набрати швидкість.
Якщо з’явився хоча б один з перерахованих вище симптомів, це привід провести детальну перевірку широкосмугового датчика кисню.
Причини несправності
Чому цей механізм може виходити з ладу? Перша причина – це природний знос. Якщо пробіг автомобіля склав більше 50 тисяч кілометрів, ресурс механізму може підійти до кінця. Але також датчик ламається з інших причин:
- При обриві проводів, що йдуть на датчик. В такому випадку сигнал просто не надійде на ЕБУ.
- При механічному пошкодженні. Багато датчики встановлюються в районі днища. Якщо автомобіль проїхав через глибоке перешкоду, можливо пошкодження вимірювального елемента. При найменшій деформації руйнується гальванічний елемент широкосмугового датчика кисню.
- При перегріві датчика. Це може статися через неполадки в паливній системі автомобіля. Зазвичай це некоректне кут запалювання або неправильний тюнінг двигуна (наприклад, не та прошивка ЕБУ при чіп-тюнінг).
- При забрудненні чутливого елемента. Якщо закоксовывается верхній шар з платиновим покриттям, іони не будуть вловлювати широкосмуговим датчиком. Що це може бути? Зазвичай забруднення відбуваються із-за попадання масла в камеру згоряння. дана кіптява потім обволікає стінки випускного колектора, а також наконечника датчика. Ще забруднення можуть відбуватися через використання неякісного бензину, який містить багато свинцю.
- При розгерметизації корпусу. Таке буває рідко, але дану несправність не слід виключати.
- При попаданні антифризу в циліндри двигуна. це відбувається з-за пробою прокладки головки блоку. В результаті гази набувають характерний білий колір. Крім цього, змінюється і концентрація кисню у вихлопі. Простими словами, датчик починає «божеволіти». ЕБУ готує неправильну суміш.
Розбираємо контакти
На відміну від двоконтактного датчика, широкосмуговий має дещо інше пристрій.
До нього підводиться ціла колодка з проводами. За що відповідає кожен з них? Нижче ми розповімо про распиновке широкосмугового датчика кисню:
- Пін-1. Відповідає за струм іонного насоса. Напруга на цьому контакті має становити не менше 10 мікроампер.
- Пін-2. Відповідає за масу. Допустиме відхилення – не більше 100 mV.
- Пін-3. Відповідає за роботу гальванічного елемента (сигнал Нернста). У відключеному роз’ємі рівень напруги повинен складати близько 0,45 В. При підключеному роз’ємі дана цифра знаходиться в межах 1 Ст.
- Пін-4 і 5. Ці контакти відповідають за напруга на підігрівачі. Управляється підігрівач широкосмугового датчика шляхом широтно-імпульсної модуляції. У разі відмови підігрівача, при комп’ютерній діагностиці будуть наступні коди помилок: РОО36 і РОО64.
Підводимо підсумки
Отже, ми з’ясували, як працює кисневий датчик, як влаштований і чому він виходить з ладу. Як бачите, влаштований широкосмуговий елемент набагато складніше, ніж двоконтактний. Тим не менш саме такий тип дозволяє точно контролювати і правильно готувати паливно-повітряну суміш, не возлагаясь на усереднені параметри. У разі виходу з ладу елемент потрібно терміново замінити.
Де знаходиться датчик кисню, ми вже знаємо (до і після каталітичного нейтралізатора або в районі випускного колектора). При заміні можуть виникнути труднощі. Різьба часто прикипає, а відкрутити датчик можна тільки з використанням універсальних мастил типу ВД-40.
