
В даний час, коли все більш жорсткі екологічні норми диктують автовиробникам використання тих чи інших рішень для зменшення шкідливих викидів в атмосферу, каталізаторами обладнуються всі без винятку автомобілі. Не сперечаємося, каталізатор річ необхідна, але його ефективна робота залежить від постійного контролю паливно-повітряної суміші. Для цього служить спеціальний кисневий датчик (датчик залишкового кисню) – так званий – лямбда зонд. Про те, що таке лямбда-зонд, яке його призначення, як виявити його несправність та здійснити заміну, читайте в нашій статті.
Що таке лямбда-зонд? Основні функції лямбда-зонда
Стрімкий технологічний прогрес і супутнє йому погіршення екологічної ситуації призвели до встановлення чітких норм, що стосуються максимально допустимої кількості викидів – результату роботи транспортних засобів. З метою мінімізації збитку, що наноситься навколишньому середовищу, автомобілі стали оснащувати каталітичними нейтралізаторами – каталізаторами, спеціальними пристроями, що зменшують кількість шкідливих речовин у вихлопних газах машин з двигунами внутрішнього згоряння.

Каталізатор – важливий елемент пристрою автомобіля, але його ефективна робота можлива тільки при дотриманні декількох умов. Так, без систематичного контролю за складом паливно-повітряної суміші пристрій швидко вийде з ладу і втратить свої робочі функції. Уникнути подібної неприємності можна за допомогою використання датчика кисню, який також називають лямбда-зонд.

Основа назви датчика відповідає найменуванню грецької літери λ (лямбда), якою в машинобудуванні позначають коефіцієнт надлишку повітря в паливно-повітряної суміші. Якщо склад суміші має оптимальні пропорції, тобто на 14,7 частин повітря припадає 1 частина палива, то вона дорівнює 1. Діапазон можливих відхилень, при якому робота каталізатора буде залишатися ефективною, в даному випадку мінімальний: від 0,9 до 1,1.
Підтримка такої точності можливо тільки за допомогою використання систем живлення з електронним уприскуванням палива і з урахуванням наявності лямбда-зонда (на схемі). Виходить, що основна функція пристрою полягає в інформуванні комп’ютера транспортного засобу про порушення в співвідношенні компонентів паливно-повітряної суміші.

Лямбда-зонд – це датчик випускного колектора, який порівнює повітря в випускному колекторі з повітрям, що оточує двигун, генеруючи електричний сигнал на блок управління двигуна за допомогою хімічної реакції. Лямбда зонд також іноді називають кисневим датчиком, оскільки його основне завдання полягає у визначенні кількості залишкового кисню у вихлопних газах.
Розташовується лямбда-зонд перед каталізатором у випускному колекторі і є найважливішим елементом системи визначення залишкового вмісту кисню у вихлопних газах. Сигнал датчика надходить на електронний блок управління системи уприскування палива, який оптимізує склад суміші палива яке подається в циліндри.
В результаті взаємопов’язаної роботи перерахованих механізмів здійснюється регулювання кількості палива щодо кількості повітря, що дозволяє максимально збільшити відсоток згоряння палива в циліндрах і забезпечити ефективну роботу каталізатора.

Варто відзначити, що багато сучасних моделей автомобілів оснащуються додатковим лямбда-зондом або допоміжними датчиками (наприклад, датчиком температури, який встановлюється на виході каталізатора). Це дозволяє контролювати роботу каталізатора і підтримувати правильні пропорції повітряно-паливного складу.
Особливості лямбда зонда
Принцип вимірювання залишкового кисню у вихлопних газах (завдання з лямбда зондом) відомий з кінця 1960-х років. Bosch був залучений в розробку функціонального лямбда датчика. Ось чому датчик кисню спочатку називався датчиком Bosch.
Одним з перших користувачів був автомобіль Volvo. Перші лямбда зонди 1970-х років називаються простими. Щоб забезпечити надійний сигнал, вони повинні бути спочатку нагріті до робочої температури, а саме температури відпрацьованих газів. Однак це може зайняти кілька хвилин.

З 1980-х років виробники автомобілів почали використовувати лямбда зонди з підігрівом. На відміну від простих лямбда датчиків, з ними не було необхідності чекати, поки вихлопні гази нагрівають їх через додатковий опалювальний контур. Активне нагрівання значно покращило ефект зонда. Знадобилося близько 30 секунд, щоб почати працювати з моменту запуску двигуна. Останні лямбда зонди – це так звані плоскі зонди. Їм потрібно всього близько 10 секунд, щоб повністю активувати функцію. У майбутньому очікується подальше скорочення цього часу.
Сучасні автомобілі містять два лямбда датчика у вихлопній трубі замість одного. Перший лямбда зонд розташований перед каталітичним нейтралізатором і виконує свою класичну функцію. Другий лямбда зонд розташований за каталізатором і призначений для перевірки ефективності каталізатора.
Основні види лямбда-зондів
Існує три типи лямбда зондів – лямбда зонд із діоксиду цирконію, лямбда зонд із діоксиуд титану, де сигнал перемикається тільки між двома граничними значеннями. Третій тип – це широкосмугові датчики, які можуть зчитувати значення рівномірно по всьому спектру. Розглянемо кожен тип більш детальніше.

Цирконієвий лямбда зонд
Найпопулярніша модель, яка виготовляється на основі діоксиду цирконію. Працює за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді спеціального наконечника.
Виготовлений з кераміки та цирконію, наконечник з усіх боків покритий захисними пластинами з пористих платинових електродів, які виконують роль провідників струму. Варто відзначити, що властивості електроліту активізуються тільки при нагріванні діоксиду цирконію вище +350 °C. Виходить, що лямбда-зонд буде видавати помилку, якщо не прогріється до певної температури. Швидкий нагрів пристрою здійснюється завдяки вбудованій нагрівальній конструкції з керамічним ізолятором.
Зверніть увагу! Підвищення температури до + 950 °C може привести до перегріву датчика і його подальшої поломки.
За допомогою проходження через невеликі просвіти в захисному кожусі вихлопні гази надходять до зовнішньої частини наконечника. Повітря, в свою чергу, проникає всередину датчика через спеціальну пройму в корпусі пристрою або пористу ущільнювальну кришку.

Різниця потенціалів формується завдяки переміщенню іонів кисню по електроліту між зовнішнім і внутрішнім платиновими електродами. Напруга на електродах обернено пропорційна обсягам кисню у вихлопній системі.
При наявності оповіщення, що надходить від датчика, блок управління вирівнює вміст компонентів паливоповітряної суміші. Напруга, що надходить від лямбда-зонда, кожну секунду змінюється по кілька разів, що дозволяє оптимізувати склад суміші незалежно від режиму роботи ДВС.
Залежно від кількості проводів лямбда-зонди з цирконію діляться на кілька груп:
- Однопровідні – оснащені одним сигнальний проводом, при цьому контакт на масу здійснюється через корпус;
- Двопровідні – мають сигнальний і заземлюючий дроти;
- Трьох – і чотирипровідні – наявність системи нагріву, а також підведених до неї керуючих і заземлюючих проводів.
Титановий лямбда-зонд
Зовні схожий з цирконієвим, але в даному випадку чутлива деталь датчика виготовлена з діоксиду титану. Об’ємний опір пристрою змінюється з урахуванням зміни кількості кисню в суміші: від 1 кОм при багатій суміші до більше 20 кОм при бідній. Разом з цим змінюється провідність титанового елемента, про що лямбда-зонд повідомляє блоку управління. Ефективність датчика розглянутого виду досягається тільки при температурі +700 °C, тому без нагрівального елементу тут не обійтися.
Титановий лямбда-зонд має високу ціну та складну конструкцію, що негативно позначається на популярності даних пристроїв.
Широкосмуговий лямбда-зонд
На відміну від вищеописаних моделей, широкосмугові прилади мають конструкцію, що складається з двох камер: вимірювальної та насосної.
У вимірювальному відсіку підтримується такий склад газів, при якому лямбда дорівнює одиниці. Що стосується насосної камери: якщо мотор працює на бідній суміші, камера прибирає зайвий кисень з дифузійного зазору в атмосферу, а якщо на багатій – поповнює дифузійний отвір відсутнім киснем із зовнішнього середовища. Напрямок струму для переміщення кисню в різні боки змінюється, а його величина пропорційна обсягам безбарвного газу.

Нормальне функціонування широполосних датчиків можливо при температурі +600 °C, що досягається за рахунок роботи нагрівального елементу в датчику.
Широкосмугові датчики кисню детектують лямбду від 0,7 до 1,6.
Де знаходиться лямбда зонд і скільки їх в автомобілі
Для того щоб визначити точну кількість датчиків кисню в вашому автомобілі, можна звернутися за допомогою в автосервіс, де після спеціальної діагностики вам видадуть знімок днища машини з зазначеними на ньому лямбда-зондами. Але якщо ви хочете заощадити свої кошти, ми розповімо, де шукати лямбда-зонд і як встановити кількість датчиків самостійно.
Варто відзначити, що лямбда-зонди встановлюються і під капотом автомобіля, і під днищем.
Для початку потрібно визначитися з точним роком випуску автомобіля. Якщо ваш транспортний засіб виготовляли ще в XX столітті, то, швидше за все, у нього є тільки один лямбда-зонд. Більш сучасні моделі авто, як правило, оснащені двома або чотирма датчиками.
Ще один важливий параметр-об’єм двигуна:
- якщо він менше 2 л, то автомобіль оснащується двома датчиками, знайти які не складе особливих труднощів (перший лямбда-зонд розташовується під капотом, а другий – під днищем);
- якщо більше 2 л, авто матиме чотири лямбда-зонда (два – під капотом і два – під днищем).

На власні очі переконатися в наявності і кількості підкапотних датчиків можна наступним чином:
- Відкрийте капот.
- Знайдіть двигун (зазвичай він розташовується прямо посередині підкапотного простору під пластиковою кришкою з найменуванням марки автомобіля).
- Знайдіть випускний колектор (це масивні труби, розташовані поруч з двигуном, одна частина яких прилягає до двигуна, а інша йде вглиб).
- На колекторі знайдіть невеликий елемент у формі циліндра, довжина якого не перевищує 5-7 см. це і є лямбда-зонд (якщо їх кілька, то один буде розташований праворуч, а інший – зліва).
Чим же обумовлений інтерес автомобілістів до розташування лямбда-зонда? Вся справа в тому, що датчик кисню не вічний і вимагає заміни після певного пробігу. Технічна документація більшості транспортних засобів свідчить про те, що лямбда-зонд необхідно міняти на Новий після 80 000 км пробігу. Як показує практика, датчик кисню може функціонувати практично вдвічі довше з тією умовою, що власник авто буде дотримуватися кількох простих рекомендацій.
Як продовжити термін служби лямбда-зонда і коли його міняти
Знаючи принцип роботи лямбда-зонда та його взаємозв’язок з іншими елементами, встановити порушення функціонування датчика буде досить просто. Датчик лямбда-зонда однозначно вимагає уваги автовласника в наступних випадках. Якщо:
- на холостих обертах або на малому газу мотор працює з перебоями або глухне;
- в ході роботи транспортного засобу витрачається підвищена кількість палива;
- різко погіршилися динамічні характеристики автомобіля;
- після припинення роботи двигуна чутні шуми, схожі на потріскування, які супроводжуються неприємним запахом сірководню.
Якщо після виключення двигуна ви почули потріскування поруч з нейтралізатором, то, найімовірніше, лямбда-зонд вийшов з ладу, реанімувати його вже не вийде. Але якщо не упустити час до остаточної поломки, збільшити період роботи пристрою можна при дотриманні наступних умов:
- Заправляйте авто тільки якісним і відповідним для вашої моделі паливом.
- Віддавайте перевагу перевіреним рідинам з присадками, які мають сертифікати якості.
- Відмовтеся від використання герметиків з метою фіксації датчиків.
- Витримуйте достатні паузи між запусками двигуна.
- Не відключайте свічки запалювання при перевірці роботи циліндрів.
- Намагайтеся не перегрівати вихлопну систему машини (максимально допустима температура для нормального функціонування лямбда-зонда становить +950 °C).
- Не обробляйте наконечники датчиків засобами, в складі яких присутні хімічно активні елементи.
- Слідкуйте за герметичністю з’єднання датчика і труби.

Дотримуючись перерахованих рекомендацій, ви зможете максимально продовжити термін служби лямбда-зонда і здійснювати його заміну тільки в міру необхідності.
Термін служби лямбда-зонда
Помилково вважати, що маленький лямбда-зонд є незначною деталлю, яка не вимагає вашої уваги. Кисневий датчик бере участь в роботі основних систем автомобіля, а кожна заміна лямбда-зонда буде зменшувати ваш бюджет. Дбайливе поводження та своєчасна діагностика (лямбда зонд повинен перевірятися кожні 30 000 кілометрів) дозволять не тільки продовжити термін служби датчика, але також і суттєво заощадити ваші фінанси.