Датчик кислорода в выхлопной трубе авто: зачем он нужен?
Загрязнение воздуха является большой проблемой современного человечества. И большая доля припадает на выхлопные автомобильные газы. Машин с каждым годом на дорогах становится все больше, поэтому нужно что-то делать для того, чтобы чистым воздухом могли дышать не только наши дети, но и внуки. Для этого в автомобилях устанавливаются специальные датчики кислорода, которые нужно иногда менять. Чтобы сделать это, надо зайти на страницу сайта http://vash-glushitel.ru/zamena-lyambda-zonda и узнать, как меняется такой датчик и для чего он вообще нужен.
Кислородный датчик часто называется не иначе как лямбда-зонд. Он нужен для того, чтобы вначале анализировать, а потом и контролировать количество кислорода, который обязательно присутствует в системе выхлопа. Это позволяет корректировать состав топливной смеси. Здесь все очень просто — подается определенный сигнал на блок управления двигателем. Необходимо обратить внимание на один очень важный нюанс: если кислородный датчик выйдет из строя, его невозможно отремонтировать, придется только менять. А это уже может представлять определенную сложность. В чем же она заключается?
Дело в том что лямбда-зонд находится в труднодоступном месте. Этот датчик обязательно стоит как на входе, также на выходе каталитического нейтрализатора. Ведь в его обязанности входит сравнение состава выхлопных газов. Чтобы добраться к этому элементу, порой приходится разбирать всю выхлопную систему. А так как она сильно нагревается, болты бывает трудно, а порой и невозможно раскрутить. И если самостоятельно выполнять эту работу, все может закончиться тем, что придется потом ремонтировать или менять всю выхлопную систему.
Все осложняется еще и тем, что к кислородному датчику подходит жгут проводов. Следует помнить, что отрезать их нельзя, потому что они находятся в термостойкой изоляции. Отрезать получится, но вот назад потом припаять — это уже очень сложно. Также надо учитывать, что не всегда при замене удается поставить оригинальный датчик. Порой он стоит очень дорого, поэтому ставить его нерационально. А это означает что нужно подумать про универсальную модель лямбда-зонда. Но только надо убедиться, что она будет совмещена с бортовым компьютером.
Дата публикации: 14/06/2018
Выхлопная система: строение и основные неполадки
Покидая камеру сгорания, отработанные газы попадают в выхлопную систему, которая начинается с коллектора, далее проходят через приемную трубу, каталитический нейтрализатор, резонатор и глушитель.
Мы устраняем поломки как каждого элемента выхлопной системы в отдельности, так и производим ремонт, настройку и тюнинг всей системы в целом!
Полный список элементов системы выпуска выглядит так:
- выпускной коллектор;
- приемная труба;
- гаситель вибрации (гофра);
- каталитический нейтрализатор;
- резонатор;
- основной и вспомогательные глушители;
- промежуточные трубы;
- кислородные датчики;
- элементы крепления.
Чтобы понимать работу выхлопной системы, необходимо иметь представление о каждом ее элементе, а также об их конструкции и назначении. Далее, рассмотрим основные части системы выпуска по порядку, начиная со стороны мотора.
Выпускной коллектор
По своей конструкции выпускной коллектор напоминает впускной. Но его задача объединить один канал отработанные газы, отводимые от цилиндров двигателя. Изготовлен впускной коллектор из стали или чугуна. К блоку цилиндров он крепится посредством металлической обжимной прокладки.
Современные автомобили оснащаются системой дожига остаточного топлива, который производится «катализатором». Чтобы электронные мозги двигателя получали информацию о наличии не догоревшего топлива, в коллектор вмонтирован кислородный датчик – он же лямбда-зонд.
Сам коллектор, как правило, из строя не выходит, но могут возникнуть проблемы с прокладками. Если они пробиваются, то отработанные газы попадают в подкапотное пространство, откуда их засасывает в салон, что уже становится опасным для водителя и пассажиров.
Неполадки выпускного коллектора
В некоторых моделях автомобилей просечка прокладки может вызвать обгорание электрических проводов.
Из-за высокой температуры коллектора (до 400С) может намертво прикипеть лямбда-зонд. Чтобы этого не случилось перед его установкой необходимо обязательно смазать резьбу высокотемпературной смазкой, например, графитовой.
Из-за просечек прокладок с одного и другого конца коллектора возможен подсос воздуха, который приводит к неверным показаниям кислородного датчика. Диагностика на специальном оборудовании покажет в таком случае неисправность лямбда-зонда, но после его замены ситуация остается прежней. Это явный признак подсоса воздуха через негерметичную прокладку коллектора. Поэтому опытные мастера рекомендуют при высоком сигнале кислородного датчика первым делом проверять герметичность прокладок.
При снятии и установке коллектора нередко возникают проблемы с крепежом. Высокая рабочая температура этой детали неизбежно приводит к прикипанию гаек и шпилек. Мастерам нередко приходится пользоваться проникающими жидкостями и различными силовыми методами отпуска. Устанавливая коллектор, обязательно нужно смазывать резьбу высокотемпературными смазками.
Катализатор
Правильное название катализатора – каталитический нейтрализатор. Данное устройство представляет собой участок трубы, внутри которой находится ячеистая вставка из сложного сплава, где присутствует платина и другие редкоземельные элементы, не вступающие в реакцию с углеводородами, которые обеспечивают их окисление.
Разумеется, катализатор, в котором есть платина, не может быть дешевой запчастью. Но при правильной эксплуатации автомобиля он способен прослужить столько же, сколько и сам двигатель и даже больше.
Проходя через ячейки катализатора, горячие выхлопные газы лишаются остаточного топлива. В результате из выхлопной трубы в окружающую среду не попадают не окисленные углеводороды, что весьма неплохо для экологической обстановки.
Корректная работа катализатора определяется вторым кислородным датчиком (лямбда-зондом). Наличие избыточного кислорода на выходе из катализатора свидетельствует о том, что нейтрализация остатков топлива не происходит или происходит неэффективно. В таком случае рекомендуется замена катализатора.
Проблемы катализаторов
Вероятность выхода из строя каталитического нейтрализатора невысока, но она есть. Деталь не любит перелива топлива и наличия в нем различных присадок, которые делают из плохого бензина якобы хороший. Все эти присадки способны «забить» поры катализатора и привести к его осыпанию. В худшем случае соты катализатора закупориваются, и система выпуска становится непроходимой. Чтобы сберечь ресурс катализатора, необходимо следить за состоянием форсунок и заливать в бак качественное топливо.
Поскольку сам катализатор – деталь дорогостоящая, автовладельцы, столкнувшиеся с выходом ее из строя, пытаются выйти из ситуации с наименьшими потерями. Если изъять катализатор из системы выхлопа и пустить газы напрямую, то навредить этим получится только экологии.
В этом случае придется устанавливать «обманки» вместо кислородных датчиков и перепрошивать электронные мозги двигателя. В противном случае мотор не будет работать корректно, а на панели приборов навечно поселится символ «Check engine».
Диагностика катализатора
Диагностика катализатора обычно производится по второму кислородному датчику. Но о состоянии этой части системы выхлопа можно судить и по температуре. Дожиг остаточного топлива выхлопных газов происходит с выделением тепла. Поэтому температура на выходе катализатора всегда выше, чем со стороны коллектора. Измерить его температуру можно дистанционным пирометром при заведенном двигателе.
Приемная труба и гофра
Этот участок выхлопной системы принимает горячие отработанные газы из коллектора или катализатора (в зависимости от конфигурации системы) и передает их соответственно катализатору или резонатору.
У приемной трубы имеется гофра – гибкий участок, гасящий колебания. Двигатель создает вибрацию, которая не должна передаваться участкам выхлопной системы, поскольку она опасна как разрушающий фактор. Кроме того, в приемной трубе, расположенной после катализатора может находиться вторичный катализатор, а также второй кислородный датчик.
Самым слабым местом приемной трубы является гофра. Она истончается под воздействием высоких температур и рвется от постоянной вибрации. Поврежденную гофру следует заменить: деталь вырезается из системы, а на ее место вваривается новая. Симптомом изношенной гофры является появление громкого рычания мотора и соответственно прорыв выхлопных газов через данный участок системы.
Резонатор
Такты выхлопа имеют определенную частоту, передаваемую всей системе. Чтобы труба не вибрировала в такт выхлопу, в систему встроен специальный участок, называемый резонатором. Внешне резонатор напоминает глушитель. Внутри его корпуса находится гофрированная труба, окруженная каменной или металлической ватой. Резонатор как бы смешивает частоты и делает поток отработанных газов равномерным.
Резонатор имеет такой же ресурс, как и основной глушитель, поэтому при прогорании эти два элемента меняются вместе.
Основной глушитель
Окончательное гашение звука происходит в основном глушителе, который замыкает систему выпуска. Он представляет собой подводящую трубу и корпус, внутри которого расположена система перфорированных трубок.
Данный участок подвешивается к кузову на резиновых серьгах, которые противостоят непосредственной передаче вибрации. Эти серьги со временем могут рваться, но их замена является стандартной процедурой обслуживания выхлопной системы. Жестко крепить глушитель к кузову недопустимо!
Ресурс глушителя в условиях ежедневной эксплуатации автомобиля составляет 5-6 лет не зависимо от марки автомобиля. Старые глушители лучше менять, нежели «подваривать».
Ремонтировать их при помощи сварки целесообразно только при механических повреждениях, но не в случае сквозной коррозии. Появление прогнивших участков свидетельствует о крайнем износе глушителя. Эта деталь стареет равномерно, поэтому даже отгнивший фланец – повод для замены всего глушителя.
Тюнинг выхлопной системы
В поиске неповторимого благородного тембра мотора некоторые автомобилисты готовы потратить энную сумму денег на тюнинг выхлопа. Но не только гоночный «рык» заставляет искать альтернативу штатной системе выпуска.
Существуют готовые системы, а также отдельные элементы, которые имеют улучшенные акустические характеристики по сравнению со штатными. Кроме того, тюнинг выхлопа может преследовать и практические цели. Глушитель, резонатор и другие элементы можно выполнить из нержавейки, и тогда выхлопная система получается практически вечной, однако очень дорогой.
Третье направление тюнинга выхлопа заключается в уменьшении сопротивления системы, что приводит к увеличению мощности двигателя. Для этого устанавливают так называемые прямоточные глушители. Недостаток (а для кого и преимущество) прямотока – очень громкий звук выхлопа.
Что такое лямбда-зонд или кислородный датчик
Наверное, каждый автомобилист слышал о таинственном лямбда-зонде, известном также как кислородный датчик. Но не все в курсе, как он устроен и сколь важную функцию выполняет. Итак, что такое лямбда-зонд, по какому принципу работает и из-за чего страдает неисправностями?
Согласно строгому определению, лямбда-зонд или кислородный датчик – это устройство, оценивающее концентрацию кислорода в отработавших выхлопных газах. Казалось бы, зачем «мозгам» двигателя знать, что вылетает наружу? Очень просто – чтобы приготовить оптимальную топливно-воздушную смесь и снизить токсичность выхлопных газов.
При чем тут лямбда?
Название «лямбда-зонд» не случайно происходит от греческой литеры «лямбда» (λ) – в автомобилестроении она обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (соотношении топлива и воздуха). Когда ее состав оптимален – а таким принято считать 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива – то коэффициент избытка воздуха равен единице, а смесь считается стехиометрической и обеспечивает полное сгорание топлива. В зависимости от коэффициента существует три вида топливно-воздушной смеси – это упомянутая выше оптимальная стехиометрическая, «богатая» с избытком топлива (в данном случае λ < 1) и "бедная" с не оптимально большим содержанием воздуха (λ >1).
Если датчик увидел наличие свободного кислорода, не вступившего в реакцию, то это означает, что топлива должно быть больше. В противном случае, когда воздуха наоборот мало, требуется сократить подачу горючего. Двигатели способны работать не только на оптимальной топливно-воздушной смеси, но также на «богатой» или «бедной» – все зависит от целей и задач, к которым относится динамика, экономичность и снижение вредных выбросов. Наименьшее потребление топлива и чистота выхлопа будет при лямбде, равной единице, а на обогащенной смеси двигатель будет развивать оптимальную мощность. Отметим, что заметные отклонения от стехиометрической смеси могут привести к поломкам как выпускной системы, так и двигателя. Раз уж зашел разговор об идеальной топливно-воздушной пропорции, то следует отметить следующее. Двигатель нечасто работает на стехиометрической смеси, но при этом постоянно стремиться к ней. Удерживать «идеальный» состав длительное время невозможно, поскольку на смесеобразование влияет масса факторов. Таким образом, электронный блок управления постоянно регулирует его, удерживая в условно оптимальных рамках.
Где расположен кислородный датчик
Лямбда-зонд находится в выпускном тракте (проще говоря, он вкручен в систему) и соседствует с каталитическим нейтрализатором. У современных автомобилей кислородный датчик установлен как перед ним (называется верхний лямбда-зонд), так и на выходе катализатора (нижний лямбда-зонд). Конструктивно они идентичны, но выполняют несколько разные замеры. Так, верхний датчик отслеживает, сколько кислорода содержится в отработавших газах. Сигнал с него отправляется в электронный управляющий блок двигателя и тот считывает характеристики топливно-воздушной смеси – проще говоря, понимает, стехиометрическая ли она, обогащенная или обедненная. В зависимости от результата, происходит корректировка объемов подаваемого в цилиндры топлива для приготовления смеси с оптимальным составом. Что касается нижнего кислородного датчика, то он нужен для контроля работы каталитического нейтрализатора и более точной корректировки. Отметим, что в стародавние времена гораздо менее строгих экологических норм нижние лямбда-зонды не применялись.
Как устроен кислородный датчик
Наиболее популярны устройства на основе диоксида циркония. Выглядят они как металлический стержень, конец которого скруглен, с проводом. Непосредственно с выхлопными газами контактирует наружный электрод (для этого в защитном кожухе предусмотрены отверстия), в то время как с атмосферой взаимодействует внутренний. Между ними как раз и находится двуокись циркония или твердый электролит. Оба электрода имеют платиновое напыление. Есть и нагревательный элемент, который призван как можно скорее выводить лямбда-зонд на высокую рабочую температуру в районе 300 °С.
Неисправности кислородного датчика
Датчик работает в крайне неблагоприятных тяжелых условиях, находясь в потоке горячих отработавших газов. Водитель узнает о неисправности и дело не в загоревшейся контрольной лампе Check Engine на приборной панели. Выход лямбда-зонда из строя сопровождается увеличением расхода топлива, неустойчивой работой двигателя на холостых оборотах и снижением мощности, а также характерным «бензиновым» запахом из выхлопной трубы – резким и «токсичным». В общем, автомобиль подаст сигнал.
Причины неисправностей кислородного датчика редко провоцируются механическими повреждениями – все-таки он сравнительно неплохо защищен. Наиболее часто лямбда-зонд требует замены из-за износа в процессе эксплуатации, либо загрязнения или обрыва электрической цепи нагревательного элемента. Прикончить датчик может некачественное топливо, технические проблемы, например, сгорание масла из-за плохого состояния маслосъемных колец или антифриз в топливе. Правда, в этом случае проблемы с лямбда-зондом будут наименьшей из сложностей. Бывает, что он работает с перебоями из-за электрического питания и окисления контактов, что отражается на топливно-воздушной смеси и, соответственно, поведении автомобиля.
Можно ли заменить самостоятельно
Как видите, неисправность кислородного датчика не только делает езду на автомобиле проблематичной, но в ряде ситуаций способна повлечь за собой другие поломки. Поменять датчик можно самостоятельно, если до него получиться добраться. Перед этим следует обесточить автомобиль и снять с датчика колодку. Дальше – самое интересное: далеко не всегда удается выкрутить прикипевший лямбда-зонд с первого раза, поэтому следует проявить осторожность, чтобы не сломать. Если вывернуть удалось, то не забудьте перед установкой нового очистить резьбу в выпускной системе.
Кислородный датчик: сколько кислорода в выхлопе?
Рассмотрим кислородный датчик или, как его ещё именуют, лямбда-зонд. Датчик следит за выхлопом мотора, на сколько соответствует он экологическим нормам. Познакомимся с ним поближе.
Кислород: секрет чистого выхлопа
Не секрет, что отработавшие газы, вырывающиеся из недр двигателя, содержат массу вредных примесей и веществ, от которых необходимо избавиться, прежде чем они достигнуть кромки выхлопной трубы.
На первый взгляд эти узлы самодостаточны – ну фильтры и фильтры, что с них взять. Но на самом деле ситуация немного иная, дело в том, что идеально они работают только при условии правильной пропорции воздушно-топливной смеси, подаваемой в камеры сгорания.
Так, к примеру, при соотношении воздуха и горючего 14,7:1 она сгорает полностью.
Если же электроника, формирующая смесь, что-то напутала, в выхлопе изменится концентрация кислорода, и желательно откорректировать её состав до идеальных пропорций.
Именно за кислородом в выхлопе и следит лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Устанавливают его, как правило, перед катализатором или, если конструкция машины предусматривает наличие двух таких датчиков – на его входе и выходе.
Возможно, у Вас возник вопрос: «А что такое «лямбда»?» Всё очень просто – эта буква греческого алфавита обозначает в технической литературе коэффициент избытка воздуха в топливной смеси.
Как устроен кислородный датчик — лямбда-зонд?
Теперь рассмотрим конструкцию и разновидности этого элемента. Всего существует три типа датчиков кислорода, а именно:
- на основе диоксида циркония;
- на основе диоксида титана;
- широкополосные (LSU).
Элементы первой разновидности работают при помощи сравнения концентрации кислорода в выхлопных газах и эталонного атмосферного воздуха.