Лямбда-зонд: что это такое, для чего он нужен и как проверить на исправность

В понимании многих зонд — это что-то летящее в космосе и передающее сигналы. Но лямбда-зонд — вполне «земная» деталь выхлопной системы, от которой зависит многое. В этой статье рассказываем самое важное: что такое лямбда-зонд в автомобиле, как он устроен и как работает.

Что такое лямбда-зонд 

Другое название лямбда-зонда — кислородный датчик. Он оценивает состав выхлопных газов, чтобы ЭБУ мог скорректировать нужным образом топливо-воздушную смесь. Пропорцию воздуха и топлива как раз и обозначают греческой буквой λ (лямбда) — отсюда и название датчика. В идеальной смеси на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, в таком случае лямбда равна единице. 

Многие считают, что лямбда-зонд только помогает оптимизировать смесь так, чтобы получить максимальную мощность (увеличить эффективность сгорания топлива). Но ещё одна, не менее важная задача датчика — обеспечить правильные условия для работы каталитического нейтрализатора. А ему нужно определённое количество кислорода уже в выхлопных газах, поэтому «лямбду» в машине иногда называют датчиком катализатора. В нормальных условиях зонд помогает удерживать содержание кислорода в выхлопе на уровне около 1–1,5 %. 

Устройство и принцип действия датчика кислорода

Лямбда-зонд — это электроэлемент, через который проходят выхлопные газы. По сути, он сравнивает уровень кислорода в отработавших газах и в атмосферном воздухе. В свою очередь, по сигналу от лямбда-зонда блок управления понимает состав смеси, которая поступает в мотор. Она может быть оптимальной (стехиометрической), обогащённой или обеднённой. 

Не всегда отклонение от нормы означает неисправность. Современные ДВС могут работать на всех трёх типах смеси. Всё зависит от конкретных условий работы. Например, при резком наборе скорости нужна чуть обогащённая смесь. При движении в максимально экономичном режиме для снижения расхода топлива мотор может работать на обеднённой смеси. Что и как менять в работе двигателя, решает ЭБУ — лямбда-зонд только предоставляет информацию. 

Как работает лямбда-зонд? У него есть два электрода: внешний и внутренний. Оба пoĸpыты частицами платины и за счёт этого крайне чувствительны ĸ ĸиcлopoдy. Bнyтpeнний элeĸтpoд к тому же циpĸoниевый. Где находится лямбда-зонд? Непосредственно в выпускном коллекторе, так что он вынужден выдерживать тeмпepaтypу дo 1000 градусов по Цельсию.

Разница в напряжении на внутреннем и внешнем платиновых электродах и указывает на концентрацию кислорода в отработавших газах. При обеднённой смеси объём кислорода в выхлопе будет высоким, а напряжение на электродах составит 0,2–0,3 В. При обогащённой смеси кислорода, наоборот, мало, и напряжение вырастает до 0,7–0,9 В.

Типы лямбда-зондов

Существует сразу несколько видов датчиков кислорода. Лямбда-зонды разных брендов могут различаться по форме сенсорного элемента («пальчиковые» и пластинчатые), по способу крепления (резьба или фланец). Кроме того, у разных датчиков может быть разное количество проводов.

Наконец, главное различие — это диапазон измерений. Классический датчик лямбда-зонд (его называют ещё двухэлектродным или узкополосным) определяет значение лямбды при величине больше единицы — то есть сигнализирует только о «бедной» смеси. Более современные широкополосные датчики определяют содержание кислорода в приготовленной смеси в диапазоне λ=0,7–1,6.

Чем грозит неисправность лямбда-зонда 

Как мы уже выяснили, лямбда-зонд сам по себе лишь прибор-информатор — он непосредственно не влияет на работу автомобиля. Но это не значит, что неполадки датчика кислорода можно игнорировать. Без данных от лямбда-зонда ЭБУ не получит должной обратной связи — проще говоря, не будет знать о текущем составе топливной смеси. Поэтому компьютер будет работать неправильно, с ошибками или просто перейдёт в аварийный режим. В последнем случае ЭБУ начинает отмерять топливо «на глазок», по усреднённым значениям, заложенным в его память.

Длительная эксплуатация автомобиля, у которого неисправен датчик концентрации кислорода, грозит целым букетом неприятностей. От сравнительно безобидных вроде падения мощности, нестабильной работы мотора и повышенного расхода топлива до более серьёзных. Например, вполне вероятно появление сажевого налёта на свечах зажигания и, что ещё хуже, нагара на клапанах и поршнях. А это уже со временем может привести к необходимости ремонта мотора. Кроме того, неоптимальную смесь очень не любит дорогостоящий каталитический нейтрализатор — причём ему вреден и переизбыток, и недостаток топлива. Так что игнорировать неисправность датчика всё же не стоит. 

Как определить поломку лямбда-зонда

Ресурс датчиков может варьироваться от 50 до 200 тысяч километров: он кардинально зависит от качества заливаемого в машину топлива.

Зная принцип работы лямбда-зонда, легко предположить симптомы его неисправности.  Обычно это повышенный расход топлива и нестабильная работа двигателя. Мотор плохо держит холостые, нештатно реагирует на увеличение подачи топлива (ощущаются «провалы» при разгоне) и даже порой глохнет на ходу. В работе выхлопной системы могут появляться посторонние звуки вроде хлопков. При этом обычно загорается индикатор Check engine, который невозможно не заметить.

Допустим, вам «приговорили» лямбда-зонд. Что это может означать? Проще всего, конечно, заменить датчик. Но иногда делать это необязательно: достаточно его почистить. Что лучше сделать в конкретном случае — подскажет мастер.

Что такое «обманка» датчика кислорода

На современных автомобилях устанавливают как минимум два датчика кислорода. Один — до каталитического нейтрализатора, другой — после. Первый измеряет уровень кислорода в выхлопе и регулирует состав топливной смеси, а второй — сообщает ЭБУ информацию об эффективности работы самого катализатора.

Если катализатор на автомобиле вышел из строя, лямбда-датчик даст об этом знать компьютеру двигателя, и автомобиль, опять-таки, перейдёт в аварийный режим: с загоревшимся индикатором Check Engine и прочими неприятностями вроде увеличения расхода топлива, отключения вспомогательных систем и ограничения оборотов двигателя.

Многие владельцы, вместо того чтобы заменить неисправный катализатор новым, просто удаляют его из выхлопной системы. Понятно, что в этом случае второй кислородный датчик не может выдавать правильных значений. 

Чтобы обойти эту проблему, применяется механическая «обманка» лямбда-зонда — по сути, выточенная из стали проставка с запрессованным внутрь маленьким каталитическим элементом. Её можно назвать каталитическим нейтрализатором очень узкого профиля — она «очищает» выхлоп только для лямбда-зонда, который уже не будет замечать глобальных изменений. Другой способ решения проблемы — перепрограммирование самого блока управления двигателя так, чтобы он не замечал отсутствия нейтрализатора в системе.

В итоге всех этих махинаций мотор может работать в штатном режиме. Но как минимум от машины будет пахнуть выхлопными газами, и легально пройти техосмотр на ней не получится — внешний газоанализатор легко выявит обман.