Рязань (ул. Яхонтова 15а)
09.09.2021

Кислородный датчик. Насколько страшен отказ «лямбды»

MAF и MAP — это первый и основной инструмент, от показаний которого отталкивается блок управления двигателем, приготавливая топливовоздушную смесь. Какое-то время обходились только ими. Но скоро стало понятно, что рассчитывать количество топлива, которое нужно подать, исходя лишь из поступающего в двигатель воздуха, получается не совсем точно. Якобы Bosch, купивший у американцев лицензию на систему впрыска Bendix Electrojector, уже в 60-х (в 1967-м появился немецкий D-Jetronic) работал над кислородным датчиком. Правда, таковой появился только в 1976 году — в рамках механического впрыска K-Jetronic. Считается, что первыми автомобилями, получившими «кислородник», стали Volvo 260-й серии и знаменитый DeLorean.

При этом Bosch продолжал выпускать механическую систему без «лямбды». В 80-х у фирмы был и электронный впрыск, лишенный кислородного датчика. Однако к тому моменту уже стало ясно — с обратной связью блок управления точнее оперирует подачей топлива. Просто не всегда это было необходимо по соображениям экономии и экологии. Тем не менее с начала того десятилетия Bosch запускает LU1- и LU2-Jetronic, которые имеют лямбда-регулирование. А к концу 80-х лямбда-зонд получает повсеместное распространение. Причем тогда же на отдельных моделях, предназначенных для рынков с самыми жесткими эконормами, в датчике появился нагревательный элемент, призванный максимально быстро выводить его на рабочий режим. Разберемся в конструкции «кислородника».

Точность — понятие относительное

Лямбда-зонд — это фактически два электрода, разделенные твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония. Редко — из диоксида титана. Внешний электрод (скрыт под защитным колпачком с прорезями) находится в потоке выхлопных газов. Внутренний электрод расположен в воздухе под атмосферным давлением. Воздух попадает внутрь либо через место, где в датчик входит проводка, либо через специальные отверстия, прикрытые неким пористым материалом. Два электрода с электролитом между ними образуют собой гальванический элемент. Но проводимым диоксид циркония становится только при разогреве до более чем 300 градусов. Иными словами, сразу после пуска лямбда-зонд не работает. Выхлоп «грязнее», чем при выходе «кислородника» на рабочий режим. Именно для этого в датчик стали добавлять нагревательный элемент, который гораздо быстрее, нежели выхлопные газы, доводит его до нужной температуры. Такие датчики отличаются тремя или четырьмя проводами вместо одного либо двух.

При работе зонда, если кислород есть лишь на внутреннем электроде, датчик генерирует соответствующее напряжение, которое видит блок управления. ЭБУ понимает это как «богатая смесь» и корректирует подачу топлива. Если кислород появляется в выхлопных газах, то напряжение, подаваемое с датчика, падает. Для ЭБУ это сигнал о том, что смесь бедная. Конечно, связь идет не по принципу «включено/выключено». Например, «кислородник» видит стехиометрическую (идеальную, с отношением 14,7:1) смесь. И все-таки лямбда-зонд оценивает наличие кислорода довольно грубо — есть он или нет. Коррекция идет в небольшом диапазоне, по напряжению — всего лишь в пределах от 0 до 1 вольта. А состав выхлопных газов, то есть то, насколько смесь отличается от стехиометрической, он определить не в состоянии.

Поэтому еще в начале 90-х NTK (суббренд NGK) предложила так называемый широкополосный лямбда-зонд, или датчик состава смеси. Снаружи он напоминает обычную «лямбду». Но имеет другую конструкцию.

Внутри у него две ячейки — измерительная и насосная. Еще с простых датчиков стехиометрической смеси соответствует напряжение в 0,45 В. Если оно изменяется, насосная ячейка подает в измерительную или откачивает оттуда некое количество воздуха. И по изменению тока, требуемого для этого, блок управления видит состав смеси и корректирует подачу топлива.

Диапазон измерений лежит в пределах до 5 В. Естественно, используется нагревательный элемент. А связь с ЭБУ состоит из пяти или шести проводов. С конца 90-х (эконормы Евро-3) широкополосный датчик стал неотъемлемым атрибутом автомобилей классом выше среднего. А с начала — середины 2000-х, ближе к появлению Евро-4 или уже с этими экотребованиями, датчики состава смеси вытеснили обычные лямбда-зонды. Тогда же или чуть раньше за катализатором, придвинутым вплотную к выпускному коллектору, появился второй датчик.

В первую очередь он оценивает состояние нейтрализатора — какова у того проходная способность, то есть оплавился он или нет. «Лямбда» за конвертером стоит простая. Однако считается, что, по крайней мере в ряде случаев, и она способна оказывать влияние на подготовку ЭБУ топливовоздушной смеси. Шансов того, что этот второй кислородный датчик как-то пострадает, меньше, чем у первого. Все-таки расположен за катализатором и принимает на себя уже очищенные выхлопные газы. Хотя и в отношении него есть определенные правила эксплуатации. Ну а первый «кислородник» тем более в зоне риска. Так от чего может страдать тот и другой?

Ресурс велик, но есть нюансы

Основным врагом кислородного датчика всегда являлись присадки в топливо — в первую очередь октаноповышающие и антидетонационные. И тетраэтилсвинец, который давно не используют. И тем более железосодержащие, покрывавшие его токопроводящим налетом, отчего «лямбда» «путалась в показаниях», если вовсе не выходила из строя.

Сейчас ферроценовыми присадками, если и пользуются, то ограниченно. Хотя нарваться на них где-нибудь в провинции наверняка можно. Впрочем, многие соединения, добавленные в топливо, способны загрязнять внешний электрод, выводя «кислородник» из строя. В состоянии это сделать и приличный (скажем, от нескольких сот граммов на 1000 км) расход масла на угар. Наконец, есть у датчиков определенный ресурс. Правда, по распространенной информации, лежащий в очень широких пределах — от 40 000 до более чем 100 000 км.

Симптомы потери работоспособности датчика могут быть разными. Объединяет едва ли не все системы то, что, скорее всего, загорится check engine. Но и это не обязательное условие. Растет расход топлива, однако не всегда настолько, что владелец это обязательно заметит. От переливов топлива из выхлопной трубы может попахивать бензином. Кроме того, двигатель способен перебоить на холостом ходу и иметь провалы тяги на разгоне. Да попросту глохнуть.

Но это что касается выхода из строя непосредственно основного рабочего органа — гальванического элемента. А ведь бывает так, что у датчика отказывает нагревательный модуль — по сути, пластинка или спиралька, как у чайника-кипятильника. Из-за чего? Бензин или масло здесь уже не упрекнешь. Остается естественное старение. Причем психологически напрячь владельца нагреватель способен — check при его отказе зажжется. А вот почувствовать какие-то изменения, во всяком случае не в пределах смены времени года или стиля езды, удастся вряд ли. Безусловно, будучи без прогрева, какое-то время после пуска «лямбда» не посылает сигнал блоку управления. И теоретически в этот момент двигатель должен потреблять больше топлива. В реальности же его перерасход может оказаться настолько мизерным, что владелец этого не заметит.