Правильна робота системи упорскування двигуна, а разом з нею керованість автомобіля, споживання палива, токсичність вихлопних газів безпосередньо залежать від достовірності та якості інформації, одержуваної від електронних датчиків, що використовуються в роботі комп'ютеризованої системи управління двигуном. Один з датчиків в цій системі - датчик кисню. Його називають датчик «O2», датчик «дожига» або лямбда-зонд (O2 sensor, датчик дожига, датчик кисню або лямбда-зонд).
На необхідну якість паливної суміші для двигуна впливає безліч факторів: температура повітря, температура охолоджуючої рідини, положення дросельної заслінки, потік повітря, навантаження на ДВС і т. Д. Датчики вимірюють ці параметри на ВХОДІ і подають сигнал електронного блоку управління уприскуванням палива (ЕБУ) , «як дозувати» паливо - повітряну суміш. А датчик кисню практично єдиний бачить, що виходить на ВИХІД, так як він визначає концентрацію кисню в відпрацьованих газах, яка залежить від співвідношення палива і повітря в суміші, яка подається в циліндри двигуна. Що це означає на практиці?
Будь-які проблеми з датчиком кисню можуть призвести зворотний зв'язок цілої системи оперативного контролю процесом згоряння паливоповітряної суміші в несправний стан. При несправному датчику робоча суміш не відповідає необхідним параметрам і, як правило, переобогащена, що і викликає підвищений витрата бензину.
Як працює кисневий датчик
Датчик кисню встановлений у випускному колекторі двигуна і перевіряє, скільки несгоревшего кисню знаходиться в вихлопних газах. Електричний сигнал датчика зчитується ЕБУ, а той, у свою чергу, оптимізує склад суміші шляхом зміни кількості подаваного в циліндри палива регулюванням тривалості упорскування палива форсунками, тобто здійснюється точна підстроювання режиму роботи двигуна під поточну ситуацію з досягненням максимальної економії палива та мінімізації шкідливих викидів. На деяких сучасних моделях автомобілів є ще один лямбда-зонд. Розташований він на виході каталізатора. Цим досягається велика точність приготування суміші і контролюється ефективність роботи каталізатора, оскільки деяка кількість кисню для нейтралізації шкідливих газів в каталізаторі все ж потрібно (див. Рис. 1).
Мал. 1. Схема лямбда-корекції з одним і двома датчиками кисню двигуна.
1 - впускний колектор; 2 - двигун; 3 - блок керування двигуном; 4 - паливна форсунка; 5 - основний лямбда-зонд; 6 - додатковий лямбда-зонд; 7 - каталітичний нейтралізатор.
Назва датчика походить від грецької букви λ (лямбда), яка в автомобілебудуванні позначає коефіцієнт надлишку повітря в паливно-повітряної суміші, тобто відношення кількості повітря, що надійшло в циліндри, до кількості повітря, теоретично необхідного для повного згоряння палива. Для повного згоряння 1 кг палива необхідно 14,7 кг повітря (λ = 1). Такий склад паливо - повітряної суміші називають стехиометрическим, він забезпечує найменший вміст токсичних речовин у відпрацьованих газах і, відповідно, ефективне їх «дожигание» в каталітичному нейтралізаторі. Якщо лямбда буде <1 (недолік повітря), суміш буде збагаченої, при лямбда> 1 (надлишок повітря) суміш називають збідненого.
Датчик кисню - не самостійне пристрій. Він працює «в зв'язці» з каталітичним нейтралізатором відпрацьованих газів, який призначений для окислення токсичних речовин (окису вуглецю, вуглеводнів і окису азоту) до вуглекислого газу, азоту і води в результаті каталітичної реакції. Оптимальна робота каталізатора (нейтралізація приблизно 80% всіх компонентів) досягається в дуже вузькому діапазоні: найбільша економічність при повністю відкритій дросельної заслінки бензинового двигуна досягається при λ = 1,1-1,3. Максимальна потужність забезпечується, коли λ = 0,85-0,9. Така точність в двигунах внутрішнього згоряння забезпечується завдяки системі живлення з електронним (дискретним) уприскуванням палива і при використанні в колі зворотного зв'язку лямбда-зонда.
Робочий елемент кисневого датчика - пористий керамічний матеріал на основі двоокису цирконію, покритий методом напилення платиною. Вихлопні гази обтікають робочу поверхню. Датчик реагує на різницю між рівнем кисню у вихлопних газах і в атмосфері, виробляючи на виході відповідну різницю потенціалів, яка зчитується ЕБУ.
Ефективна робота датчика можлива при температурі не нижче 300-3500С. Тому, для швидкого прогрівання після пуску двигуна, сучасні датчики постачають електричним нагрівальним елементом, який скорочує час виходу датчика на робочу температуру.
Датчики кисню бувають одно-, двох-, трьох- і чотирипровідні. Однопровідні і двопровідні датчики - без нагрівального елементу, вони застосовувалися в найперших системах уприскування зі зворотним зв'язком (лямбда - регулюванням). Однопровідна датчик має тільки один провід, який є сигнальним. «Земля» цього датчика виведена на корпус і приходить на масу двигуна через різьбове з'єднання. Двопровідний датчик відрізняється від однопровідного наявністю окремого «земляного» дроти сигнальної ланцюга.
Трьох - і чотирипровідні лямбда зонди забезпечені нагрівальним елементом. У чотирьох провідних лямбда-зонді два дроти йдуть на підігрів, а два - сигнальні.
Взаємозамінність кисневих датчиків.
Рекомендований заводом-виробником лямбда-зонд і подібні за конструкцією цирконієві датчики взаємозамінні (Наприклад, NGK, BOSCH). Лямбда-зонд з підігрівом може встановлюватися замість такого ж, але без підігріву, якщо змонтувати на автомобіль ланцюг підігріву і підключити її до ланцюга, живиться при включенні запалення. Зворотній заміна - установка однопровідного датчика замість трьох-і більше - дротових не допускається, працювати не буде. І, звичайно, різьблення датчика повинна збігатися з різьбленням, нарізаної в штуцері.
Можливі несправності кисневого датчика.
Несправності і необхідність заміни кисневого датчика виявляє тільки комп'ютерна діагностика, оскільки не всі несправності фіксуються системою бортовий самодіагностики автомобіля.
Найбільш поширені несправності: втрата чутливості і зменшення швидкодії. Уповільнена реакція датчика неминуче викликає збільшена витрата палива і помітне зниження динаміки автомобіля, але система самодіагностики її НЕ зафіксує, тому що даний параметр не відстежується контролером.
Втратою чутливості страждає неабияк послужив і практично забитий датчик, який видає занадто низький вихідний сигнал. У цьому випадку на приладовій панелі зазвичай спалахує лампочка індикації несправності «CHECK ENGINE».
При виявленні несправності датчика кисню, контролер переходить в режим управління впорскуванням за середніми параметрами і завищує збагачення паливної суміші в порівнянні зі звичайним її складом. В результаті виникає стрибок у споживанні палива та збільшенні токсичності вихлопних газів, нестійка робота двигуна на холостому ходу, зниження динамічних характеристик, але машина при цьому, можливо, залишиться на ходу. Хоча в деяких моделях автомобілів ЕБУ реагує на відмову лямбда-зонда дуже серйозно, і починає так завзято збільшувати кількість подаваного в циліндри палива, що запас пального в баку «тане» на очах, з труби валить чорний дим, СТ «зашкалює», а двигун «тупіє» і на найближчу СТО Вам, швидше за все, доведеться добиратися на буксирі.
Оскільки пропажа або спотворення сигналу з лямбда-зонда призводить до збільшення вмісту токсичних речовин в продуктах згоряння, термін служби каталітичного нейтралізатора при цьому різко скорочується.
Взагалі лямбда-зонд - найбільш уразливий датчик автомобіля з системою впорскування. Ресурс одно-дво-дротяних датчиків складає 40-50 тисяч кілометрів, трьох- чотирьох- дротових - 70-80 тисяч кілометрів пробігу, в залежності від умов експлуатації та справності двигуна. Поганий стан маслос'емних кілець, потрапляння антифризу в циліндри і випускні трубопроводи сильно скорочують термін його служби. Застосування етилованого бензину категорично неприпустимо - свинець «отруює» платинові електроди лямбда-зонда за кілька безконтрольних заправок. Передчасний вихід з ладу лямбда-зонда також можуть викликати багаторазові невдалі спроби запуску двигуна, в результаті яких в випускному трубопроводі скупчуються пари незгорілого палива, здатного спалахнути з утворенням ударної хвилі; перегрів наконечника датчика, викликаний перебоями в запалюванні; порушення в системі контролю випередження запалювання, коли двигун тривалий час працює на переобогащенной паливної суміші; надмірної «перегазовкой», коли тахометр знаходиться в «червоній зоні».
Можливими ознаками виходу з ладу кисневого датчика є: нестійка робота двигуна на холостих обертах, підвищена витрата палива і погіршення динаміки автомобіля, потріскування і запах гару в районі установки каталізатора, а також характерний запах тухлих яєць, присутній у вихлопі при попаданні в каталізатор великої кількості незгорілого палива.
За статистикою, 70% транспортних засобів потребують нового лямбда-зонді.
Асортимент датчиків в магазинах Гіперавто →
Що це означає на практиці?