Лямбда-зондом называется датчик, измеряющий количество кислорода в выхлопе автомобиля. Греческая буква «лямбда» (λ) – это отношение реального количества кислорода к необходимому. Зная концентрацию кислорода в глушителе, всегда можно сказать, сколько воздуха поступает в цилиндры. Фактически, лямбда-зонд подстраховывает датчик массового расхода воздуха. Как известно, для нормальной работы двигателя соотношение воздуха и топлива должно быть примерно 14,1 к 1. Конструкторы, зная характеристики двигателя, пересчитывают, исходя из этого соотношения, необходимое количество кислорода в выпуске. Условно это количество обозначается как λ=1.

Вот так он выглядит живьем. Кислородный датчик от Daewoo Matiz/Chevrolet Spark. Изображение с сайта sk-motors.org

Если лямбда-зонд сигнализирует, что кислорода меньше необходимого (λ<1), то блок управления двигателем увеличивает подачу воздуха или ограничивает подачу топлива, чтобы вернуться к соотношению 14,1 к 1. Если, наоборот, лямбда-зонд зафиксировал повышенное количество кислорода (λ>1), то ЭБУ подает сигнал увеличить подачу топлива.

Обычно кислородный датчик располагается в выпускном коллекторе, куда выхлоп поступает из цилиндров. Однако на большинстве современных автомобилей есть еще один, вспомогательный лямбда-зонд, который отслеживает концентрацию кислорода в выхлопе после того, как он прошел через каталитический нейтрализатор. 

Лямбда-зонды на упрощенной схеме работы двигателя. Изображение с сайта yamotorist.ru

Нетрудно догадаться, что если лямбда-зонд неисправен, и подает ложные сведения в блок управления, то топлива будет впрыскиваться слишком много или слишком мало. Это чревато снижением мощности и повышением расхода топлива. Кроме того, переобогащенная топливом смесь дает черный дым из выхлопной трубы, загрязняет нагаром свечи и другие детали двигателя.

Как правило, критичной является только неисправность основного лямбда-зонда в коллекторе. Если вышел из строя дополнительный датчик после нейтрализатора, то оставшийся основной со своей задачей более-менее справляется, и изменения в работе мотора практически не заметны.

Устройство кислородного датчика

Конструктивно кислородные датчики бывают двухступенчатыми и широкополосными. Двухступенчатые датчики относительно просты. Они вставлены в выхлопную трубу и имеют два электрода: снаружи и внутри. Эти электроды измеряют концентрацию кислорода, и в зависимости от разницы этих показателей изменяется напряжение датчика. Двухступенчатые датчики способны фиксировать только сам факт того, что лямбда меньше или больше единицы. Точное значение лямбды они оценить не могут – на это способны только более современные широкополосные датчики.

Изображение с сайта yamotorist.ru

В широкополосных лямбда-зондах есть два керамических элемента: сенсорный и накачиваемый. Между ними – очень маленький (до пяти сотых милиметра) зазор. В этом зазоре датчик поддерживает постоянное количество кислорода, чтобы лямбда была равна единице, а напряжение сенсорной ячейки – 450 миливольт. 

Как только количество кислорода в выхлопе падает, вместе с этим она падает и в зазоре между ячейками, и напряжение сенсорной ячейки вырастает выше нормативных 450 мВ. В этом случае блок управления подает ток на закачивающую ячейку, чтобы она нагнетала дополнительный кислород в зазор. Когда кислорода, напротив, слишком много, закачивающая ячейка выгоняет кислород из зазора.
Соответственно, чем сильнее отклонение от нормы, тем больше тока нужно закачивающей ячейке. Так блок управления может измерять концентрацию кислорода в выхлопе в режиме реального времени. На некоторых автомобилях даже стоят стрелочные или цифровые датчики на приборной доске, которые отражают показатели широкополосного лямбда-зонда.

 

Большинство современных автомобилей оснащены двумя лямбда-зондами: первый располагается в выпускном коллекторе, а второй (вспомогательный) – после каталитического нейтрализатора. Второй нужен для коррекции показаний, потому как в коллекторе очень высокая температура, которая может снизить точность измерения концентрации кислорода.

Основной зонд может быть как двухступенчатым, так и широкополосным, а вспомогательный практически всегда двухступенчатый. Иногда в дополнение к ним, если нейтрализаторов два, для дополнительного контроля за их работой ставят и третий лямбда-зонд после второго нейтрализатора.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.