Что такое лямбда-датчик в автомобиле?

Современные автомобили оснащены десятками датчиков. Они имеют множество функций. Одним из них является лямбда-зонд. Для чего нужен этот датчик, что такое лямбда-зонд и это необходимо для правильной работы двигателя? Проверь!

Что такое лямбда-зонд?

Лямбда-зонд-это устройство, отвечающее за измерение содержания кислорода в выхлопных газах. Он создал ее в конце 60-х годов XX века, работая на фирму Bosch Гюнтера Баумана. Первым автомобилем, на котором был установлен лямбда-зонд, был Volvo 240, предназначенный для американского рынка, где он использовался с 1974 года.

За что отвечает лямбда-зонд? Его основная задача-измерить содержание кислорода в выхлопных газах двигателя. Это значение используется контроллером двигателя (ECU) для определения нескольких важных рабочих параметров. Они влияют на эффективность силового агрегата и количество загрязняющих веществ, выбрасываемых автомобилем.

Откуда берется название лямбда-зонда? Символ греческой буквы лямбда (λ) обозначает отношение топлива к количеству воздуха в сгоревшей смеси. Этот параметр должен быть точно установлен, чтобы процесс горения проходил правильно, то есть достигал высокой энергоэффективности и низких выбросов загрязняющих веществ. 

Для чего нужен лямбда-зонд в двигателях внутреннего сгорания?

Как это работает лямбда-зонд? Для чего он нужен этот элемент? Состав топливно-воздушной смеси, сжигаемой в двигателе, чрезвычайно важен для правильной работы всего силового агрегата.

Сгорание, или быстрое окисление, является основным процессом, который происходит в двигателях. Если отношение воздуха к топливу стехиометрическое, то есть:

• 14,9 кг воздуха / 1 кг бензина;
• 14,3 / 1 кг дизельного топлива;
• 15,7 / 1 кг СНГ,

происходит полное использование кислорода. В этой ситуации в выхлопных газах нет молекул этого газа. Если воздуха по отношению к топливу слишком много (бедная смесь) или процесс сгорания идет некорректно, часть кислорода поступает в выхлопные газы. 

Количество кислорода в выхлопных газах в первую очередь влияет на выбросы загрязняющих веществ. При высокой температуре неиспользованный в процессе горения кислород соединяется с азотом, серой и углеродом с образованием вредных оксидов (NOx, Sox, CO). Каталитический реактор, называемый катализатором, отвечает за их разрушение и превращение в менее опасные соединения, но эффективность этого устройства ограничена.

Благодаря правильной работе лямбда-зонда можно более эффективно использовать каталитический нейтрализатор в выхлопной системе. Уменьшение количества соединений, которые необходимо обработать в катализаторе, положительно влияет на эффективность его работы. Таким образом, можно снизить выбросы указанных оксидов до 95%.

Cвот что такое зонд в машине и где он находится?

Первый зонд (в некоторых автомобилях единственный) устанавливается перед каталитическим нейтрализатором. Благодаря этому он контролирует состав выхлопных газов, которые покидают двигатель, поэтому на основе этого можно определить состав смеси.

Лямбда-зонд в его основной форме представляет собой тип специфического гальванического элемента из диоксида циркония, на который были распылены платиновые электроды. Один из электродов ячейки находится внутри выхлопной трубы, а другой-снаружи, контактируя с атмосферным воздухом. Чем больше разница между содержанием кислорода в окружающей среде электродов, тем выше разность потенциалов между ними. Это напряжение колеблется в пределах 200-1000 МВ.

Лямбда-зонд генерирует сигнал напряжения, передаваемый на компьютер управления работой двигателя, который на его основе определяет процентное содержание кислорода в выхлопных газах и оценивает состав топливно-воздушной смеси.

Сколько в машине лямбда-зондов?

Это, сколько в машине лямбда-зондов, зависит от конструкции двигателя и соблюдаемых силовым агрегатом норм выбросов выхлопных газов. Почти каждый автомобиль, выпущенный за последние 35 лет, был оснащен первым зондом перед каталитическим нейтрализатором.

Большинство автомобилей, соответствующих стандартам Euro 3 и новее, оснащены вторым лямбда-зондом за каталитическим нейтрализатором, который контролирует его работу. Значение сигнала, генерируемого за реактором, используется для процессов самодиагностики. Определение состава выхлопных газов до и после катализатора информирует систему о его эффективности.

В двигателях, которые имеют более одного ряда цилиндров (например, автомобили Porsche и Subaru, мотоциклы BMW) часто используются отдельные лямбда-датчики для каждого выпускного коллектора. Это позволяет более точно контролировать сгорание в обоих рядах цилиндров. Благодаря этому ЭБУ может более точно корректировать параметры работы, но также становится легче находить возможные неисправности. 

Решение с тремя зондами не используется в каждом двигателе с большим количеством рядов цилиндров (например, в системе V, Ш или boxer). В менее продвинутых конструкциях зонд может находиться за коллекторами.

Типы лямбда-зондов — чем они отличаются?

Существует несколько типов лямбда-зондов. Ниже приведены их отличительные особенности.

Лямбда-зонд переменного напряжения (циркониевый)

Это самый старый тип лямбда-зонда, который использовал свойства диоксида циркония для ионной проводимости. Ее принцип работы обсуждался в более ранней части этой статьи.

Лямбда-зонд с переменным сопротивлением (Титан)

Титановые зонды имеют аналогичную конструкцию с циркониевыми, но другой принцип работы. В отличие от циркониевых, весь измерительный элемент титанового зонда находится внутри выхлопа.

Сердцем этого лямбда-зонда является керамический корпус, изготовленный из диоксида титана, покрытого платиновым покрытием. Зонд выполняет функцию резистора в системе с постоянным питанием. Сопротивление оксида титана изменяется при изменении содержания кислорода в выхлопных газах. Согласно закону Ома, при постоянном напряжении, чем выше сопротивление, тем меньше ток проходит через цепь. Исходя из этого, ЭБУ оценивает состав смеси.

Лямбда-зонд широкополосный (тип A/F)

Широкополосные зонды могут генерировать сигналы, свидетельствующие не только о истощении, но и о чрезмерном обогащении смеси. Он состоит из двух зондов переменного напряжения. Один зонд выполняет роль измерительной ячейки, другой-насосной ячейки. Между ячейками имеется диффузионный зазор толщиной до 50 микрометров.

Измерительная ячейка действует как типичный зонд с переменным напряжением. Сигнал от этого лямбда-зонда сравнивается с постоянным значением напряжения (0,45 в). Значения различаются, напряжение передается на насосную ячейку. Он передает ионы кислорода (поступающие извне) до тех пор, пока измерительный сигнал не выровняется с заданным. Ток, возникающий при передаче ионов, измеряется, что позволяет точно определить состав смеси. 

Вы уже знаете, что такое лямбда-зонд и для чего он нужен!

Лямбда-зонд со временем может быть разрушен или поврежден, что, в свою очередь, может увеличить расход топлива. Что делать в случае отказа лямбда-датчика? Лучшее решение — обратиться к опытному механику, который поможет вам решить проблему с неисправным зондом.