Чем отличаются датчики кислорода до катализатора и после

Разница значений лямбда зондтовдо и после ката

Лямбда-зонд: важный датчик с непонятным названием

В 1899 году немецкий профессор Вальтер Нернст разработал «Ячейку Нернста» — газонепроницаемый керамический электролит, который начинает проводить ток при температурах выше 620 °F (327 °C). Ячейка Нернста переносит ионы кислорода из воздуха внутри ячейки в воздух за ее пределами и генерирует при этом электрический ток. Уровень напряжения зависит от разницы в содержании кислорода в газах внутри и снаружи ячейки. В начале XX века у этого изобретения было мало практического применения, но именно оно сделало возможным создание лямбда-зондов.

Технология нашла свое применение только в 1968 году. В компании Bosch придумали применять лямбда-зонд для измерения содержания кислорода в плавильных печах, которые применяли при производстве аккумуляторов. И уже совсем скоро — в 1970-х — датчики нашли применение в автомобилях. Тогда Агентство по охране окружающей среды (EPA, США) ввело правила по выбросам выхлопных газов.

Для соответствия этим правилам двигатель должен был быть оснащен каталитическим нейтрализатором. Для того, чтобы он не забился и проработал как можно дольше было важно, чтобы выхлопные газы были чище. Нужен был датчик, который будет влиять на состав топливо-воздушной смеси.

Создать работающий лямбда-зонд получилось не сразу. Первые образцы датчиков в условиях лаборатории выдерживали около часа, а потом просто сгорали. Работающую модель удалось получить только в 1975 году, ее ресурс был 250 часов. Первым серийным автомобилем, оснащенным лямбда-зондом, стала Вольво 240 для рынка США — это произошло в 1977 году. Через 5 лет появилось второе поколение зондов — с электрическим подогревом.

Второй лямбда-зонд — тот, что стоит после катализатора, стал обязательным в 1999 году в связи с появлением стандарта диагностики On Board Diagnostics (OBD).

Датчик называют по-разному: датчик кислорода, лямбда-зонд, зонд лямбда. Греческой буквой λ (лямбда) обозначают коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. А кислородным датчиком его называют потому, что он измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Каждое из названий корректно, но в каталогах автозапчастей чаще встречается именно лямбда-зонд.

В этой статье мы разберемся, какая от лямбда-зондов польза, когда их нужно менять и как Meyle может в этом помочь.

Как работает лямбда-зонд

Лямбда-зонды развивались одновременно с развитием систем впрыска. Состав выхлопных газов требовалось измерять все более точно и в более широком диапазоне. В первых зондах не было подогрева, они работали как гальванический элемент. Такому датчику для работы требуется небольшое количество кислорода, поэтому он не полностью герметичен для воздуха со стороны проводки. Но от воды, конечно же, защищен.

Ранние версии зондов состоят из двух электродов: внешний — внутри системы выпуска, в среде выхлопных газов, а внутренний — снаружи и контактирует с воздухом из атмосферы. При температуре выхлопа более 300 °С между электродами появляется электрическое напряжение, которое и регистрирует блок управления двигателем. Сигнал передается по одному или двум проводам.

Зонды этого типа влияют на работу мотора только в некоторых режимах. Например, до достижения нужной температуры такой датчик бесполезен: двигатель работает без коррекции по нему и использует стандартную программу.

Современные кислородные датчики имеют принудительный электрический подогрев, для подключения требуется 3 и более проводов. Их измерения намного точнее, а принцип работы немного другой. Внутри такого зонда есть специальные накачивающие ячейки. Датчики генерируют напряжение постоянно, а сила электрического тока меняется в зависимости от количества кислорода в составе выхлопных газов. Блок управления считывает это изменение в реальном времени — так смесь корректируется быстрее.

Первый кислородный датчик в правильно функционирующей выхлопной системе отслеживает наличие кислорода выхлопе не менее 100 раз в секунду и передает эту информацию в ЭБУ автомобиля. На основе этих данных блок управления может корректировать подачу топлива, момент зажигания или иные параметры чтобы соотношение воздуха и топлива было идеальным. Так двигатель будет работать максимально эффективно.

Зонды лямбда работают в очень жестких условиях и от постоянной смены температур, а также влажности неизбежно ржавеют. Поверхностная ржавчина на работоспособности не отражается. Фото: ValDeMaar76/DRIVE2

Датчик до и после катализатора

С тех пор, как ввели экологические нормы Евро-3 — а в Евросоюзе это было в 1999 году, — устанавливают минимум два лямбда-зонда.

Первый зонд ставят в выпускном коллекторе, до катализатора. От этого датчика блок управления получает основную информацию для корректировки топливно-воздушной смеси. Второй лямбда-зонд устанавливают в выхлопной системе после катализатора: он измеряет содержание кислорода в очищенных выхлопных газах и влияет на смесеобразование гораздо меньше — корректировки по нему незначительны. Но именно он дает понять, что с катализатором что-то не так.

Нередко пишут, что первый и второй лямбда-зонды отличаются, но это не всегда так. У многих автомобилей они абсолютно одинаковы и это подтверждает каталог. Но и отличия тоже возможны, поэтому выбирать датчик для замены нужно тщательно и строго по оригинальному каталогу автопроизводителя.

Классическая для современных автомобилей схема: один датчик до катализатора, другой — после

Первый лямбда-зонд Audi A5 установлен очень близко к двигателю, сразу после турбины. Катализатор расположен после него. Фото: 8StringGuitarist/DRIVE2

Можно ли ездить без лямбда-зонда

Мы не в коем случае не предлагаем выкрутить датчик физически и оставить отверстие в выпуске или выхлопной трубе. Выхлопные газы в районе датчика нагреваются до 900 °С и могут повредить ближайшие детали. Но если датчик вышел из строя или повредилась его проводка, машина сможет передвигаться самостоятельно. Скорее всего, на панели приборов загорится лампа “check engine” и в память ЭБУ запишутся соответствующие ошибки. Возрастет расход топлива, а мощность двигателя упадет. На некоторые не самые современные машины есть заводские прошивки для блока управления — они полностью исключают показания лямбда-зондов из процесса регулирования смеси. Естественно, это снижает эффективность работы двигателя. Но лишь подтверждает, что поломка кислородного датчика не превратит автомобиль в недвижимость.

Когда и зачем менять лямбда-зонд

В отличии от датчиков положения коленвала или датчика детонации, кислородный датчик изнашивается. Постоянные циклы нагрева и охлаждения, бензин низкого качества и факт, что на его поверхности оседают различные вещества — всё это приводит к поломке датчика. Еще до того, как появится «чек», можно понять, что первая «лямбда» работает некорректно: динамику упадет, а расход топлива увеличится. Состояние второго зонда оценить сложнее, его влияние на работу двигателя значительно меньше. Из-за установки после катализатора условия работы второй лямбды более щадящие, она реже выходит из строя. Точно определить состояние зондов поможет компьютерная диагностика: она может показать ошибки по кислородным датчикам, а также их электрические параметры.

Определить средний ресурс зондов невозможно, сразу и резко они не ломаются. Можно лишь говорить о том, что профилактическая замена «лямбды» в машине с пробегом более 100 000 километров может порадовать владельца динамикой почти как у нового автомобиля. Расход бензина тоже может сократиться.

Старый и новый лямбда-зонды для Рено Меган 2. Фото: Alex-rus45/DRIVE2

Стоит ли покупать универсальные лямбда-зонды

В магазинах автозапчастей можно найти так называемые универсальные лямбда-зонды. Особо популярны датчики иностранных фирм для отечественных автомобилей. Казалось бы, отличное предложение: фирма-производитель с именем и хорошая цена в пределах пары тысяч рублей. Но сэкономить с такой покупкой получится не всегда.

Во-первых, его вряд ли можно назвать абсолютно универсальным: он может не подойти по резьбе или по типу крепления. У одних машин лямбда просто вкручивается, у других — крепится с помощью фланца.

Во-вторых, разъем для подключения зонда тоже отличается. Работы по подгонке универсальной лямбды к проводке автомобиля могут потребовать лишнего времени и денег. Вряд ли получится перепиновать разъем со старого датчика без специальной оснастки и расходных материалов.

Кислородный датчик с фланцевым креплением. Фото: Ksit/DRIVE2

Пример установки универсального лямбда-зонда. Потребовалось подогнать проводку для соединения через штатный разъем. Зонд стоил дешево, но качественно сделает такую работу не каждый. Фото: johnson9897/DRIVE2

Лямбда-зонды MEYLE

Датчики изготовлены в соответствии с самыми высокими стандартами MEYLE, в точности повторяют спецификации оригинальных деталей и проходят полную проверку функциональности. Параметры электрического тока, которые генерирует лямбда-зонд MEYLE, идентичны параметрам оригинального зонда вашей машины.

Кислородный датчик MEYLE для автомобиля MINI Cooper в кузове R50-R53. Фото: Meyle

При производстве учитываются не только год выпуска и модификация автомобиля, но и место расположения датчика. В каталоге будет указано какой именно датчик вы покупаете — первый, до катализатора, или второй, после него. Кроме фотографии датчика целиком в каталоге вы найдете фотографии разъема для подключения, а также номера оригинальных деталей производителя автомобиля. Это позволяет исключить ошибки при подборе и легко выбрать нужный лямбда-зонд.

В каталоге MEYLE можно найти детальные фото разъёмов для подключения лямбда-зондов . Фото: Meyle

Для оптимизации расходов сервисов и магазинов автозапчастей на хранение и товарный запас некоторые оригинальные позиции OE могут быть объединены в одну деталь MEYLE. Но так может быть, только если рабочие характеристики полностью совпадают и это подтвердили инженеры. Например, поводом не дублировать наименования деталей может стать длина проводки — но только если разница незначительна. Также поводом для унификации лямбда-зондов Meyle будет цвет разъёма, у оригинальных деталей с разными номерами это может быть единственным отличием.

Вторая лямбда

Вторая лямбда — это элемент выхлопной системы автомобиля, появившийся достаточно давно в процессе ужесточения контроля экологических норм. Лямбда-зонд служит для оценки эффективности работы катализатора (каталитического нейтрализатора). Это именно оценочный инструмент, который не влияет напрямую на состояние двигателя, хотя и влияет косвенно.

В более старых моделях авто применялся просто датчик, измеряющий температуру нейтрализатора — если кат начинал перегреваться, это сигнализировало о том, что вероятно он забит. Однако отслеживание через лямбду эффективнее, так как позволяет обнаружить неполадку раньше, чем это уже станет критичным. В этой статье рассмотрим, зачем ставится второй лямбда-зонд (датчик кислорода) в машинах, что это дает.

Как устроена и работает вторая лямбда?

Лямбда изготавливается из материалов, рассчитанных на работу в условиях высоких температур, так как деталь часто контактирует с очень горячими отработанными газами. Устройство включает в себя следующие основные компоненты:

• Электронагреватель с контактом, проводящим ток;
• Защитный щиток, через специальное отверстие в котором выходят выхлопные газы;
• Наконечник из керамики;
• Изолятор, также керамический;
• Металлический корпус, внутри которого все это расположено.

Принцип работы: датчик должен отслеживать и преобразовывать информацию о том, сколько кислорода содержится в выхлопных газах. Сведения передаются в электронный блок управления. Тот сравнивает полученные показатели с базовыми и, если обнаружена нестыковка, корректирует продолжительность стадии впрыска. В результате поддерживается всегда оптимальный уровень кислорода в ТВС (топливовоздушной смеси) и двигатель работает должным образом.

По этой причине очень важна исправная работа лямбды, иначе она будет передавать неправильные данные, и автомобиль будет работать нестабильно.

Зачем ставят лямбду два

Часто в автомобилях устанавливают второй аналогичный зонд. Тогда как первый ставится ближе к двигателю и непосредственно влияет на состав ТВС, второй монтируется перед каталитическим нейтрализатором и анализирует чистоту выхлопных газов. Данный анализ позволяет определить присутствие посторонних примесей в топливе, которые несут потенциальный вред для мотора.

Если примеси действительно обнаружены, подается сигнал об ошибке, и водитель видит на приборной панели горящий «чек».

По конструкции 1 и 2 датчик идентичны, разница только в их размещении и, соответственно, длине провода. Особенности работы зонда номер 2:

• Его сигналу полагается быть в несколько раз слабее по показателю напряжения.
• В руководстве каждого конкретного авто указаны значения показаний, которые считаются оптимальными – на них и нужно ориентироваться.
• Когда показания 2-го зонда приближаются к показаниям 1-го или доходят до определенного значения, заложенного в электронике машины, появляется ошибка, связанная с неэффективностью катализатора.

В большинстве случае это означает, что кат больше не пригоден к использованию. Если продолжать так ездить, но забьется, отработанные газы будут проходить хуже, в результате — грохот при езде, перегрев и оплавление, и так пока он не рассыплется. Необходимо заменить деталь. Если же вы хотите ездить по последнего, но, чтобы при этом не видеть постоянные ошибки, устанавливается специальная обманка. Другой вариант — установка специальной проставки под лямбду перед катализатором с целью отодвинуть ее от трубы, чтобы захватывалось меньше выхлопных газов – это улучшит показания.

Иногда ставят и другие вспомогательные зонды, которые работают в связке с кислородным: к примеру, температурный датчик на выходе каталитического нейтрализатора. Все вместе они дают повышенную точность измерений.

Влияние второй лямбды на расход топлива

Нормальный расход горючего имеет место тогда, когда ТВС составлена в правильных пропорциях: 15 частей топлива на 1 часть воздуха. Если воздуха не хватает, образуется смесь чрезмерно обогащенная, она не может полностью сгореть. Соответственно, растут затраты топлива. Если воздуха слишком много, то смесь бедная, из-за чего существенно падает мощность двигателя.

Таким образом кислородные датчики прямо влияют на расход топлива автомобилем, поскольку именно отправляемая информация, которую они проверяют, позволяет ЭБУ составлять нужную топливную смесь. Правильно работающий зонд дает возможность не переплачивать за бензин, и это одна из причин, по которым рекомендуется следить за его исправностью.

Специалисты советуют диагностировать устройство хотя бы каждые 30 тысяч километров пробега, а менять — через каждые 100 тысяч, не дожидаясь возникновения реальных неисправностей.

Заключение

С каждым десятилетием экологические нормы в разных странах мира становятся все более жесткими. Идет борьба с повышенными выбросами веществ, опасных для климата и здоровья человека. Таким образом, наличие в автомобиле исправного катализатора, а также первой и второй лямбды — обязательные условия с учетом того, сколько вредных веществ производит двигатель в процессе работы.

Для того, чтобы ваш мотор работал исправно, потребление топлива было экономным, а выхлоп — в пределах экологических норм, советуем проводить своевременную диагностику, а при необходимости замену кислородных датчиков. Для этого предлагаем обращаться в наш сервис ремонта глушителей, специализирующийся на выхлопных системах. Наши мастера имеют большой опыт работы в данном направлении.

Лямбда-зонд и катализатор. Взаимозаменяемость датчиков от различных автомобилей. Эксплуатация кислородного датчика

С конца 80-х годов у большинства автомобилей появилась такая деталь, как датчик содержания кислорода в выхлопных газах. Лямбда-зонд, О-2 датчик, кислородный датчик (Oxygen Sensor) — так по разному могут называть эту небольшую, но важную детальку. С началом выпуска автомобилей с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов появилась необходимость и в лямбда-зонде. Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания. В противном случае способность катализатора доокислять вредные примеси будет недостаточной и недолгой. 14.7 частей воздуха и 1 часть топлива — именно такой состав обеспечивает максимальное сгорание топливно-воздушной смеси, а лямбда-зонд предназначен как раз для того, что бы помогать «мозгам»(ECU) поддерживать эту пропорцию. В зависимости от содержания кислорода в выхлопе датчик выдаёт соответствующее напряжение и ECU корректирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

Как взаимосвязаны лямда-зонд и катализатор?

Учитывая вышесказанное, становится ясно, что катализатору необходимо наличие лямбда-зонда, а вот лямбда-зонду нужен ли катализатор? Будет ли он правильно работать, если катализатор, к примеру, удалён? Попробуем ответить: датчик стоит перед катализатором и меряет содержание кислорода в газах именно перед ним, и после удаления катализатора так и будет продолжать мерять дальше, то есть наличие или отсутствие катализатора никак не влияет на сигналы, которые даёт лямбда-зонд, на них влияет только количество кислорода. Другое дело, когда стоят два кислородных датчика — один до, а другой после катализатора. На основании сигналов от второго датчика происходит дополнительная корректировка состава смеси, а содержание кислорода после прохождения газов через катализатор конечно же меняется, и вот тогда его отсутствие может отрицательно сказаться на процессе образования топливно-воздушной смеси.

Можно ли отключить лямбда-зонд?

После замены катализатора на пламегаситель, наличие лямбда-зонда, как детали обеспечивающей в числе прочего качественную работу катализатора, становится не важным, поэтому часто возникает вопрос: можно ли эксплуатировать автомобиль совсем без лямбда-зонда? Здесь одного решения для всех нет. Наиболее просто и правильно эта задача решается в том случае, если у данного автомобиля предусмотрена возможность перепрограмировать ECU на режим работы без катализатора, как, например, у большинства BMW с мозгами Бош (Сименс не перепрограмируется). В этом случае после удаления катализатора меняется программа управления и лямбда-зонд просто снимается и всё. У некоторых марок автомобилей перепрограмирование невозможно и если неисправность датчика сильно влияет на работу мотора, тогда выхода нет — должен стоять исправный датчик. Так же у многих автомобилей неисправность или отсутствие л-зонда практически не сказывается ни на динамике, ни на расходе топлива, такой плюс есть, например, у большинства Тойот и Мерседесов начала 90-х годов. В таком случае можно спокойно спокойно эксплуатировать машину и без датчика, но конечно ещё лучше, когда всё в порядке.

Взаимозаменяемы ли датчики от различных автомобилей?

Лямбда-зонды отличаются друг от друга резьбовой частью, наличием подогрева, количеством проводов и соединительным разьёмом. А принцип работы и сам рабочий элемент у всех датчиков практически одинаковые. Поэтому если у вашего датчика три провода и резьба 18х1.5, то можете смело ставить универсальный датчик с такими же параметрами или, например, от ВАЗ 2110. Датчик работать будет правильно, а его надёжность и долговечность будет зависеть уже от производителя. Если не доверяете «жигулёвским деталям», а нужного вам датчика нет в наличии, то в магазинах можно найти универсальный датчик практически любого типа. Главное не перепутать при перепаивании провода. Даже различие резьбы не так страшно. На большинстве японских автомобилей резьба лямбда-зонда меньшего диаметра, чем у европейских, и если только датчик стоит не в чугунном коллекторе, то можно просто вварить гайку с нужной резьбой. Единственно нужно помнить о том, что попытка съэкономить небольшую сумму очень часто выливается в ещё большие потери, и прежде чем что-либо переделывать в своей машине, лучше как следует подумать.

Чего не любит кислородный датчик?

Рабочий элемент датчика очень чувствительный и быстро выходит из строя, если подвергается воздействию различных вредных присадок, содержащихся в некачественном бензине, особенно вреден свинец. Попадающие в камеру сгорания антифриз или масло, перегрев или плохие контакты в электропроводке также отрицательно сказываются на его долговечности. Проверять работоспособность можно как осциллографом, так и лямбда-тестером, но последний редко встречается в отечественных автосервисных предприятиях, хотя и более точен в своих показаниях.