Вся правда про лямбда-зонд
Бензиновому двигуну для роботи потрібно суміш з певним співвідношенням повітря-паливо. Співвідношення, при якому паливо максимально повно і ефективно згорає, називається стехиометрическим і становить воно 14,7: 1. Це означає, що на одну частину палива слід взяти 14,7 частин повітря. На практиці ж співвідношення повітря-паливо змінюється в залежності від режимів роботи двигуна і сумішоутворення. Двигун стає неекономічним. Це і зрозуміло!
Коефіцієнт надмірності повітря - L (лямбда) характеризує - наскільки реальна паливно-повітряна суміш далека від оптимальної (14,7: 1). Якщо склад суміші - 14,7: 1, то L = 1 і суміш оптимальна. якщо L <1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 — 0,95. Если L> 1, значить в наявності надлишок повітря, суміш бідна. Потужність при L = 1,05 - 1,3 падає, але зате економічність зростає. При L> 1,3 суміш перестає запалати і починаються пропуски в запалюванні. Бензинові двигуни розвивають максимальну потужність при недоліку повітря в 5-15% (L = 0,85 - 0,95), тоді як мінімальна витрата палива досягається при надлишку повітря в 10-20 %% (L = 1,1 - 1,2 ). Таким чином співвідношення L при роботі двигуна постійно змінюється і діапазон 0,9 - 1,1 є робочим діапазоном лямбда-регулювання. У той же час, коли двигун прогрітий до робочої температури і не розвиває великої потужності (наприклад працює на ХХ), необхідно по можливості більш суворе дотримання рівності L = 1 для того, щоб трикомпонентний каталізатор зміг повністю виконати своє призначення і скоротити обсяг шкідливих викидів до мінімуму.
Датчик кисню - він же лямбда-зонд - встановлюється в вихлопному колекторі таким чином, щоб вихлопні гази обтікали робочу поверхню датчика. Матеріал його як правило цирконієвий (використовується керамічний елемент на основі двоокису цирконію, покритий платиною) - гальванічний джерело струму, який змінює напругу в залежності від температури і наявності кисню в навколишньому середовищі. Конструкція його передбачає, що одна частина з'єднується з зовнішнім повітрям, а інша - з вихлопними газами всередині труби. Залежно від концентрації кисню у вихлопних газах, на виході датчика з'являється сигнал. Рівень цього сигналу, для датчиків систем уприскування кінця 80-х - початку 90-х років, може бути низьким (0,1 ... 0,2 В) або високим (0,8 ... 0,9В). Таким чином датчик кисню - це своєрідний перемикач (тригер), повідомляє контролеру впорскування про якісну концентрації кисню у відпрацьованих газах. Фронт сигналу між положеннями "Більше" і "менше" дуже малий. Настільки малий, що його можна не розглядати всерйоз. Контролер приймає сигнал з ЛЗ, порівнює його з значенням, прошитим в його пам'яті і, якщо сигнал відрізняється від оптимального для поточного режиму, коригує тривалість впорскування палива в ту чи іншу сторону. Таким чином здійснюється зворотний зв'язок з контролером уприскування і точне підстроювання режимів роботи двигуна під поточну ситуацію з досягненням максимальної економії палива та мінімізацією шкідливих викидів.
Лямбда-зонди бувають одно-, двох-, трьох- і чотирипровідні. Однопровідні і двопровідні датчики 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. Недоліки таких зондів: робочий діапазон температури датчика починається від 300 градусів. До досягнення цієї температури датчик не працює і не видає сигналу. Стало бути необхідно встановлювати цей датчик якомога ближче до циліндрів двигуна, щоб він підігрівався і обтічні найбільш гарячим потоком вихлопних газів. Процес нагріву датчика затягується і це вносить затримку в момент включення зворотного зв'язку в роботу контролера. Крім того, використання самої труби в якості провідника сигналу (земля) вимагає нанесення на різьблення спеціальної струмопровідної мастила при установці датчика у вихлопній трубопровід і збільшує ймовірність збою (відсутність контакту) в колі зворотного зв'язку.
Зазначених недоліків позбавлені трьох-і чотирипровідні лямбда зонди. У трьохпровідний ЛЗ доданий спеціальний нагрівальний елемент, який включений як правило завжди при роботі двигуна і, тим самим, скорочує час виходу датчика на робочу температуру. А так само дозволяє встановлювати лямбда-зонд на видаленні від вихлопного колектора, поруч з каталізатором. Однак залишається один недолік - струмопровідний вихлопної колектор і необхідність в токопроводящей мастилі. Цього недоліку позбавлений чотирьохпровідний лямбда-зонд - у нього всі дроти служать для своїх цілей - два на підігрів, а два - сигнальні. При цьому вкручувати його можна так як заманеться.
Кілька слів про взаємозамінність датчиків. Лямбда-зонд з підігрівом може встановлюватися замість такого ж, але без підігріву. При цьому необхідно змонтувати на автомобіль ланцюг підігріву і підключити її до ланцюга, живиться при включенні запалення. Найвигідніше - в паралель до ланцюга харчування електробензонасоса. Не допускається зворотна заміна - установка однопровідного датчика замість трьох-і більш-дротових. Працювати не буде. Ну і звичайно необхідно, щоб різьблення датчика збігалася з різьбленням, нарізаної в штуцері.
Як зрозуміти наскільки працездатний датчик? Ввобще-то для цього буде потрібно осцилограф. Ну або спеціальний мотор-тестер, на дисплеї якого можна спостерігати осцилограму зміни сигналу на виході ЛЗ. Найбільш цікавими є порогові рівні сигналів високої та низької напруги (згодом, при виході датчика з ладу, сигнал низького рівня підвищується (понад 0,2 В - кримінал), а сигнал високого рівня - знижується (менше 0,8 - кримінал)), а також швидкість зміни фронту перемикання датчика з низького в високий рівень. Є привід замислитися про майбутню заміну датчика, якщо тривалість цього фронту перевищує 300 мсек. Це усереднені дані. У реальному житті для оцінки стану лямбда-зонда необхідно провести цикл вимірювань. Не маючи під рукою мотор-тестера або осцилографа визначити несправність лямбда-зонда можна користуючись бортовий системою діагностики, яка існує в контролері системи упорскування, яка фіксує у своїй пам'яті випадки, коли сигнал з ЛЗ виходив за певні межі. Фіксація несправностей виробляється за допомогою запам'ятовування спеціальних кодів, які можуть бути лічені в тестовому режимі. Однак не завжди можна з упевненістю поставити чіткий діагноз про несправності лямбда-зонда користуючись тільки бортовий системою діагностики. Про це варто пам'ятати! Не полінуйтеся з'їздити на діагностику.
На що міняти? Найкраще - це міняти датчик на такий, який стоїть в списку запчастин для Вашого автомобіля. У такому випадку гарантія працездатності системи після заміни буде 100%. Але не завжди з фінансових міркувань вигідно ганятися за оригінальними каталожними датчиками. Адже той же Bosch випускає лямбда-датчики і для інших моделей. І вони за принципом роботи однакові, а зовні дуже схожі. Ну і що, що каталожний номер буде стояти інший. При правильній установці і грамотному підборі можна зекономити досить кругленьку суму, купивши "жігульовській" датчик від фірми Bosch за 10-20 $ замість точно такого ж по суті, але фірмового за 100 $ і працювати він буде нітрохи не гірше. Знайти ЛЗ в магазині зараз можна все частіше і частіше, а значить вони будуть дешевшати.
Порядок заміни ЛЗ такий:
1. Завершити з'єднання кабель ЛЗ від електропроводки.
2. Зняти старий ЛЗ використовуючи підходящий ключ. Краще якщо це буде висока головка або накидною - так ймовірність пошкодити грані пріржавленного ЛЗ буде менше, але у мене нормально відкрутити на працюючому моторі накидним ключем. Знімати датчик коштує при працюючому двигуні. Тобто поки трубопровід і датчик гарячий. В іншому випадку є ймовірність відламати датчик або зірвати різьбу, тому що метал стискується і вивертати дуже важко. Викручуйте датчик до тих пір, поки з отвору не піде димок. Потім глушите машину і відкручуйте зовсім.
3. Відрізати акуратно дроти від старого ЛЗ і з'єднати з проводами нового, які теж доведеться відрізати від колодки. Схема з'єднання залежить від того - який ЛЗ Ви купили. Але звичайні кольори і призначення проводів дані трохи вище, на картинках.
4. Слід мати на увазі, що якщо штатний лямбда-зонд трьохпровідний, то у нього дроти підписані (див. На роз'ємі) "А" і "Б" - підігрів, "С" - сигнальний. Провід підігріву білого кольору (полярність не має значення), а сигнальний провід - чорний.
5. Четвертий (незадіяний раніше) провід варто вивести і надійно прикрутити до маси двигуна. Перевірити також з'єднання двигуна з масою корпусу. Я прикрутив його під болт кріплення головного гальмівного циліндра (в торці кронштейн) - мені так здалося зручніше.
6. Вкрутити новий ЛЗ. Якщо він чотирьохпровідний, то токопроводящая мастило не потрібна. Досить графітової - для змащення різьбових з'єднань.
7. З'єднання проводів не варто здійснювати скруткой проводів - цей варіант ненадійний і довго не проживе. Найкраще - це спаяти всі належні дроти і гарненько заізолювати. Паяти дроти варто до того, як ЛЗ встановлено в трубі, тобто на столі.