Лямбда зонд. Що це таке і як він працює?

242

Грамотних автолюбителів такими термінами як ABS, ESP, каталізатор, інжектор, лямбда-зонд не здивуєш. У цій статті розберемося що таке лямбда зонд, для чого потрібен і принцип його роботи.

Жорсткі екологічні норми узаконили застосування на автомобілях каталітичних нейтралізаторів – пристроїв, що сприяють зниженню вмісту шкідливих речовин у вихлопних газах. Каталізатор річ хороша, але ефективно працює лише при певних умовах. Без постійного контролю складу паливно-повітряної суміші забезпечити каталізаторів «довголіття» неможливо – тут приходить на допомогу датчик кисню, він же лямбда зонд.

Що таке лямбда-зонд?


Назва датчика лямбда зонд походить від грецької літери лямбда, яка в автомобілебудуванні позначає коефіцієнт надлишку повітря в паливно-повітряної суміші. По суті, лямбда зонд – це датчик для вимірювання складу вихлопних газів, щоб підтримувати оптимальний склад палива і повітря.

При оптимальному складі цієї суміші, коли на 14,7 частини повітря припадає одна частина палива – лямбда дорівнює 1. Забезпечити таку точність можливо тільки з допомогою систем живлення з електронним уприскуванням палива і при використанні в ланцюзі зворотного зв’язку лямбда-зонда.

Надлишок повітря в суміші вимірюється вельми оригінальним способом – шляхом визначення у вихлопних газах вмісту залишкового кисню (О2). Тому лямбда зонд і стоїть у випускному колекторі перед каталізатором. Електричний сигнал датчика зчитується електронним блоком управління системи вприскування палива (ЕБУ), а той в свою чергу оптимізує склад суміші шляхом зміни кількості подаваного в циліндри палива.

На деяких моделях автомобілів є ще один лямбда-зонд. Розташований він на виході каталізатора. Цим досягається велика точність приготування суміші і контролюється ефективність роботи каталізатора.

Принцип роботи лямбда-зонда

датчик кислорода на основе диоксида цирконияСхема лямбда зонда на основі діоксиду цирконію, розташованого у вихлопній трубі.
1 – твердий електроліт ZrO2; 2, 3 – зовнішній і внутрішній електроди; 4 – контакт заземлення; 5 – «сигнальний контакт»; 6 – вихлопна труба.

Ефективне вимірювання залишкового кисню у відпрацьованих газах лямбда-зонд забезпечує після розігріву до температури 300 – 400°С. Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт здобуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню в вихлопній трубі веде до появи на електродах лямбда-зонда вихідної напруги.

При пуску й прогрівання холодного двигуна керування упорскуванням палива здійснюється без участі цього датчика, а корекція складу паливо-повітряної суміші здійснюється за сигналами інших датчиків (положення дросельної заслінки, температури охолоджуючої рідини, числа оборотів коленвала).

Особливістю цирконієвого лямбда-зонда є те, що при малих відхиленнях складу суміші від ідеального напруга на його виході змінюється стрибком в інтервалі 0,1 – 0,9 В.

Зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха
Залежність напруги лямбда-зонда від коефіцієнта надлишку повітря при температурі датчика 500-800°С

Для підвищення чутливості лямбда-зондів при знижених температурах і після запуску холодного двигуна використовують примусовий підігрів. Нагрівальний елемент розташований всередині керамічного тіла датчика і підключається до електромережі автомобіля.

Якщо лямбда зонд не працює

У цьому випадку ЕБУ починає працювати за усередненими параметрами, записаним у його пам’яті: при цьому склад утворюється паливно-повітряної суміші буде відрізнятися від ідеального. У результаті з’явиться підвищена витрата палива, нестійка робота двигуна на холостому ходу, збільшення вмісту СО у вихлопі, зниження потужності, але машина при цьому залишається на ходу.

Перелік несправностей лямбда зонда досить великий і деякі з них самодіагностикою автомобіля не фіксуються. Тому остаточне рішення про заміну датчика можна прийняти лише після його ретельної перевірки, яку краще всього доручити фахівцям. Слід особливо відзначити, що спроби заміни несправного лямбда-зонда імітатором ні до чого не приведуть – ЕБУ не розпізнає «чужі» сигнали, і не використовує їх для корекції складу горючої суміші, що готується, тобто просто «ігнорує».

Лямбда зонд – найбільш вразливий датчик автомобіля. Його ресурс становить 40 – 80 000 км в залежності від умов експлуатації та справності двигуна. Особливо чутливий до якості палива – після кількох поганих заправок лямбда зон “вмирає” і більше не працює.