Для чего нужен второй лямбда зонд
Перейти к содержимому

Для чего нужен второй лямбда зонд

  • автор:

Вторая лямбда — на что влияет?

Подскажите, влияет ли вторая лямбда на приготовление смеси?

Как понимаю я: первый лямбда-зонд — регулирующий кислородный датчик — нужен для оценки количества кислорода в неотработанном выхлопном газе(и, понятное дело, его показания непосредственно влияют на приготовление смеси), второй лямбда-зонд — диагностический кислородный датчик — нужен для контроля эффективности работы катализатора.

Так вот, вопрос в том, что происходит, когда вторая лямбда выходит из строя? Кто-то пишет, что кроме ошибки ничего не происходит, кто-то утверждает, что система переходит в аварийный режим. Мне лично не совсем понятно второе мнение: зачем при отказе второй лямбды переходить в аварийный режим?
Разъясните, что происходит на самом деле?

Для чего нужен лямбда зонд?

Лямбда зонд устанавливается в любых транспортных средствах, приводимых в движение с помощью двигателей внутреннего сгорания. Лямбда зонд:

• Регулирует смесеобразование, удерживая расход топлива на максимально низком уровне.
• Обеспечивает катализатору оптимальные условия работы.
Функция лямбда зонда в современном автомобиле.

На все автомобили, начиная с конца 80-х годов прошлого века, устанавливаются катализаторы, задачей которых является очищение выхлопных газов от вредных примесей. Для оптимальной и эффективной работы катализатора необходимо подготовить строго определённое качество воздушно-топливной смеси для двигателя и проконтролировать качественные характеристики выхлопных газов, возникших в результате её сгорания. Эту функцию выполняет лямбда зонд.

Лямбда зонд – также называемый кислородным датчиком или датчиком кислорода – измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах. Отсюда пошло основное название этого датчика – кислородный. Исходя из количества остаточного кислорода, датчик посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, который, в свою очередь, регулирует количество подаваемого топлива или, другими словами, изменяет качество воздушно-топливной смеси. Именно поэтому так важна герметичность выхлопной системы в местах установки этих датчиков, поскольку, в результате подмеса воздуха извне параметры этих измерений нарушаются. Идеальное соотношение воздуха и топлива в смеси обозначается греческой буквой λ (лямбда) и равняется приблизительно 15 к 1, где 15 частей это воздух, а 1 часть это топливо. Отсюда и пошло наиболее распространённое в России название датчика – лямбда зонд.

Лямбда зонд установлен в трубы выхлопной системы автомобиля так, чтобы его рабочие поверхности обтекали выхлопные газы. Эти рабочие поверхности состоят из многослойных материалов обеспечивающих тестирование смеси. Тестирование смеси эффективно идёт только при высокой температуре рабочей поверхности, поэтому все современные датчики снабжены функцией принудительного прогрева. Для подробного рассмотрения конструкции датчика обратитесь к схеме 1.

Первый (верхний, регулирующий) лямбда зонд.

До начала 2000-х годов на автомобиль устанавливался только один датчик. Этот датчик устанавливался на отрезок выхлопной трубы между двигателем и катализатором и впоследствии, после появления второго датчика, получил свои нынешние названия: первый датчик или верхний или регулирующий. В задачу этого датчика входил вышеописанный процесс измерений и поскольку он устанавливается выше, чем второй этот датчик был назван верхним. Регулирующим он был назван по причине того, что именно он несёт основную нагрузку по регулированию воздушно-топливной смеси. Этот же датчик принимает на себя главный удар раскалённых токсичных газов двигателя, ещё не очищенных от ядовитых примесей катализатором. За счёт этого он и выходит из строя в среднем в 5-7 раз чаще, чем второй датчик.

Второй (нижний, диагностирующий) лямбда зонд.

После 2000-х годов, дополнительно к Первому датчику, в автомобилях стали устанавливать ещё один, при этом местоположение Первого не изменилось. Второй датчик стали устанавливать на отрезок выхлопной трубы от катализатора до глушителя. Задачей этого дополнительного датчика стала проверка качества очистки выхлопных газов, прошедших через катализатор. Он получил название «Второй» или «Нижний», поскольку устанавливался под днищем автомобиля. Другим названием этого датчика стало «Диагностирующий», оно отражало его функциональную отличие от Первого датчика – проверять качество очистки выхлопных газов. После появления Второго датчика блок управления рассчитывает параметры идеальной воздушно-топливной смеси на основании показаний их обоих. В результате удалось добиться дополнительного снижения расхода топлива и высочайшей степени очистки выхлопных газов от ядовитых примесей — 95%.

Следует заметить, что поскольку Второй датчик установлен после катализатора, где газы уже очищены от агрессивных примесей, он выходит из строя значительно реже и то в результате либо разрушения катализатора, либо в результате механического или термического повреждения.

Конструктивно оба датчика очень похожи. Тем не менее они имеют ряд различий, обусловленных их функциональностью. В последние годы первые и вторые лямбда зонды стали также отличаться и конструктивно. В качестве регулирующих датчиков всё чаще применяются сложные и дорогостоящие широкополосные датчики, в то время как в качестве диагнотических по прежнему используют циркониевые лямбда зонды.

Схематичное обозначение местоположения лямбда зондов на современном автомобиле.

Все автомобили объёмом двигателя более 2-х литров имеют по два Первых датчика и два Вторых датчика. Установка четырех датчиков продиктована большей мощностью таких двигателей требующих наличия двух катализаторов. В последние годы, в связи с введением более строгих требований по выбросам, стали устанавливать до трёх катализаторов, а соответственно понадобился и пятый кислородный датчик.

Разновидности лямбда зондов.

Лямбда зонд из диоксида циркония является самым распространённым на сегодняшний день типом кислородных датчиков.
Менее распространёнными датчиками является широкополосные датчики и датчики воздух — топливо.
Совсем редкими являются лямбда зонд их диоксида титана, которые постепенно вытесняются из-за своей дороговизны.

Кислородные датчики: подробное руководство

Вы наверняка знаете, что в вашем автомобиле установлен кислородный датчик (или даже два!)… Но зачем он нужен и как он работает? На часто задаваемые вопросы отвечает Стефан Верхоеф (Stefan Verhoef), менеджер DENSO по продукту (кислородные датчики).

B: Какую работу выполняет датчик кислорода в автомобиле?
O: Датчики кислорода (также называемые лямбда-зондами) помогают контролировать расход топлива вашего автомобиля, что способствует снижению объема вредных выбросов. Датчик непрерывно измеряет объем несгоревшего кислорода в выхлопных газах и передает эти данные в электронный блок управления (ЭБУ). На основании этих данных ЭБУ регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, что помогает каталитическому нейтрализатору (катализатору) работать более эффективно и уменьшать количество вредных частиц в выхлопных газах.

B: Где находится датчик кислорода?
O: Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г., оснащены датчиком кислорода. Обычно датчик установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местоположение датчика кислорода зависит от типа двигателя (V-образное или рядное расположение цилиндров), а также от марки и модели автомобиля. Для того чтобы определить, где расположен датчик кислорода в вашем автомобиле, обратитесь к руководству по эксплуатации.

В: Почему состав топливовоздушной смеси нужно постоянно регулировать?
O: Соотношение «воздух — топливо» крайне важно, поскольку оно влияет на эффективность работы каталитического нейтрализатора, который снижает содержание оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NOx) в выхлопных газах. Для его эффективной работы необходимо наличие определенного количества кислорода в выхлопных газах. Датчик кислорода помогает ЭБУ определить точное соотношение «воздух — топливо» в смеси, поступающей в двигатель, передавая в ЭБУ быстроизменяющийся сигнал напряжения, который меняется в соответствии с содержанием кислорода в смеси: слишком высокого (бедная смесь) или слишком низкого (богатая смесь). ЭБУ реагирует на сигнал и изменяет состав топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда смесь слишком богатая, впрыск топлива уменьшается. Когда смесь слишком бедная — увеличивается. Оптимальное соотношение «воздух — топливо» обеспечивает полное сгорание топлива и использует почти весь кислород из воздуха. Оставшийся кислород вступает в химическую реакцию с токсичными газами, в результате которой из нейтрализатора выходят уже безвредные газы.

В: Почему на некоторых автомобилях устанавливаются два кислородных датчика?
O: Многие современные автомобили дополнительно кроме датчика кислорода, расположенного перед катализатором, оснащаются и вторым датчиком, установленным после него. Первый датчик является основным и помогает электронному блоку управления регулировать состав топливовоздушной смеси. Второй датчик, установленный после катализатора, контролирует эффективность работы катализатора, измеряя содержание кислорода в выхлопных газах на выходе. Если весь кислород поглощается химической реакцией, происходящей между кислородом и вредными веществами, то датчик выдает сигнал высокого напряжения. Это означает, что катализатор работает нормально. По мере износа каталитического нейтрализатора некоторое количество вредных газов и кислорода перестает участвовать в реакции и выходит из него без изменений, что отражается на сигнале напряжения. Когда сигналы станут одинаковыми, это будет указывать на выход из строя катализатора.

В: Какие бывают датчики?
О: Существует три основных типа лямбда-сенсоров: циркониевые датчики, датчики соотношения «воздух — топливо» и титановые датчики. Все они выполняют одни и те же функции, но используют при этом различные способы определения соотношения «воздух — топливо» и разные исходящие сигналы для передачи результатов измерений.

Наибольшее распространение получила технология на основе использования циркониево-оксидных датчиков (как цилиндрического, так и плоского типов). Эти датчики могут определять только относительное значение коэффициента: выше или ниже соотношение «топливо — воздух» коэффициента лямбда 1.00 (идеальное стехиометрическое соотношение). В ответ ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество впрыскиваемого топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение изменилось на противоположное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся «плавание» вокруг коэффициента лямбда 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00. В итоге в изменяющихся условиях, таких как резкое ускорение или торможение, в системах с циркониево-оксидным датчиком подается недостаточное или избыточное количество топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора.

Датчик соотношения «воздух — топливо» показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбда 1.00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбда 1.00 практически мгновенно.

Датчики соотношения «воздух — топливо» (цилиндрические и плоские) впервые были разработаны DENSO для того, чтобы обеспечить соответствие автомобилей строгим стандартам токсичности выбросов. Эти датчики более чувствительны и эффективны по сравнению с циркониево-оксидными датчиками. Датчики соотношения «воздух — топливо» передают линейный электронный сигнал о точном соотношении воздуха и топлива в смеси. На основании значения полученного сигнала ЭБУ анализирует отклонение соотношения «воздух — топливо» от стехиометрического (то есть Лямбда 1) и корректирует впрыск топлива. Это позволяет ЭБУ предельно точно корректировать количество впрыскиваемого топлива, моментально достигая стехиометрического соотношения воздуха и топлива в смеси и поддерживая его. Системы, использующие датчики соотношения «воздух — топливо», минимизируют возможность подачи недостаточного или избыточного количества топлива, что ведет к уменьшению количества вредных выбросов в атмосферу, снижению расхода топлива, лучшей управляемости автомобиля.

Титановые датчики во многом похожи на циркониево-оксидные датчики, но титановым датчикам для работы не требуется атмосферный воздух. Таким образом, титановые датчики являются оптимальным решением для автомобилей, которым необходимо пересекать глубокий брод, например полноприводных внедорожников, так как титановые датчики способны работать при погружении в воду. Еще одним отличием титановых датчиков от других является передаваемый ими сигнал, который зависит от электрического сопротивления титанового элемента, а не от напряжения или силы тока. С учетом данных особенностей титановые датчики могут быть заменены только аналогичными и другие типы лямбда-зондов не могут быть использованы.

В: Чем отличаются специальные и универсальные датчики?
O: Эти датчики имеют разные способы установки. Специальные датчики уже имеют контактный разъем в комплекте и готовы к установке. Универсальные датчики могут не комплектоваться разъемом, поэтому нужно использовать разъем старого датчика.

B: Что произойдет, если выйдет из строя датчик кислорода?
O: В случае выхода из строя датчика кислорода ЭБУ не получит сигнала о соотношении топлива и воздуха в смеси, поэтому он будет задавать количество подачи топлива произвольно. Это может привести к менее эффективному использованию топлива и, как следствие, увеличению его расхода. Это также может стать причиной снижения эффективности катализатора и повышения уровня токсичности выбросов.

B: Как часто необходимо менять датчик кислорода?
O: DENSO рекомендует заменять датчик согласно указаниям автопроизводителя. Тем не менее следует проверять эффективность работы датчика кислорода при каждом техобслуживании автомобиля. Для двигателей с длительным сроком эксплуатации или при наличии признаков повышенного расхода масла интервалы между заменами датчика следует сократить.

Ассортимент кислородных датчиков

• 412 каталожных номеров покрывают 5394 применения, что соответствует 68 % европейского автопарка.
• Кислородные датчики с подогревом и без (переключаемого типа), датчики соотношения «воздух — топливо» (линейного типа), датчики обедненной смеси и титановые датчики; двух типов: универсальные и специальные.
• Регулирующие датчики (устанавливаемые перед катализатором) и диагностические (устанавливаемые после катализатора).
• Лазерная сварка и многоэтапный контроль гарантируют точное соответствие всех характеристик спецификациям оригинального оборудования, что позволяет обеспечить эффективность работы и надежность при длительной эксплуатации.

В DENSO решили проблему качества топлива!

Вы знаете о том, что некачественное или загрязненное топливо может сократить срок службы и ухудшить эффективность работы кислородного датчика? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700 °C загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары. Они влияют на работу датчика, образуя отложения или разрушая его электроды, что является распространенной причиной выхода датчика из строя. DENSO предлагает решение этой проблемы: керамический элемент датчиков DENSO покрыт уникальным защитным слоем оксида алюминия, который защищает датчик от некачественного топлива, продлевая срок его службы и сохраняя его рабочие характеристики на необходимом уровне.

Дополнительная информация

Более подробную информацию об ассортименте кислородных датчиков DENSO можно найти в разделе Кислородные датчики, в системе TecDoc или у представителя DENSO.

Лямбда зонд 1 и 2 отличия и назначение

Что такое лямбда зонд в автомобиле? Для чего нужен этот датчик, сенсор присутствия кислорода в потоке выхлопных газов? Почему этих датчиков два, в чем разница между первым и вторым лямбда зондами?

Подробно и по возможности просто отвечаем на вопросы о лямбда зондах в этой статье.

Лямбда зонд или датчик кислорода — что это такое?

Лямбда зонд в автомобиле — это пьезоэлектрический датчик количества кислорода в потоке газов, поступающих в выхлопную систему. С введением стандартов экологии ЕВРО у этого вида датчиков появилась дополнительная функция контроля очистки выхлопа каталитическим нейтрализатором. Но так как в выхлопном тракте этих приборов два, у многих возникает закономерный вопрос, для чего нужна эта комбинация.

Для чего измеряется уровень кислорода в выхлопе:

  • по содержанию кислорода ЭБУ определяет насыщение топливной смеси воздухом и таким образом контролирует эффективность работы впрыска;
  • по содержанию кислорода ЭБУ определяет, насколько эффективно катализатор очищает выхлоп от вредных примесей.

Для получения этой информации используются два зонда — первый или верхний лямбда зонд установлен до катализатора, именно по его активности происходит коррекция топливно-воздушной смеси. Второй или нижний лямбда зонд собирает данные после катализатора. При одинаковом устройстве эти два датчика предоставляют чипу данные, указывающие на протекания разных процессов.

Функции датчиков кислорода 1 и 2 в автомобиле

Кислородный датчик или лямбда зонд 1, он же верхний критически важен для управления работой двигателя. Оптимальное соотношение воздуха и топлива в смеси составляет 14,7 : 1 (в частях). При работе мотора и топливной системы этот параметр может существенно меняться, что сказывается на производительности мотора и потреблении топлива. При периодическом опросе лямбда зонда 1 ЭБУ получает необходимую для коррекции информацию.

Кислородный датчик или лямбда зонд 2 проверяет, насколько каталитический нейтрализатор очистил выхлоп. При разработке этой системы конструкторы поняли, что анализировать каждый компонент отдельным датчиком будет слишком сложно. Такой метод сделал бы катализационную систему очистки очень дорогой, хотя она и так недешева. Поэтому измерение проводится по кислороду, точнее, по его части в выхлопе. Считается, что именно это указывает на эффективность удаления вредных примесей.

Некоторые особенности устройства и работы лямбда зондов

По принципу работы и устройству оба датчика кислорода достаточно просты — у них есть активная зона, которая при контакте с кислородом меняет свои электрические свойства. Если на датчик поступает сигнал опроса от ЭБУ, то на выходе напряжение можно зафиксировать. По его величине оценивается, сколько кислорода содержится в выхлопе. Например, сигнал менее 0,5 В на выходе второго лямбда зонда может говорить о потере эффективности катализатора. При сигнале 0,8 – 0,9 В у ЭБУ нет причин поднимать тревогу.

Опрос лямбда зонда 1

Первый лямбда зонд отвечает за более динамичный и тонкий процесс управления впрыском смеси в двигатель. Для оценки эффективности топливной смеси применяется коэффициент L, он же лямбда, он же коэффициент избыточности воздуха. При соотношении 14,7 частей воздуха к 1 части топлива смесь считается оптимальной, а L = 1. Если L>1, например, 1,05 – 1,28, то мощность будет снижаться, но вырастет экономичность работы мотора. При выходе L за пределы 1,3 и выше топливо не воспламеняется, двигатель не работает.

Максимальная мощность бензинового мотора достигается при L в диапазоне 0,85 – 1,1, то есть, недостаток воздуха составляет примерно 5 – 15 %. Если недостаток довести до показателя 10 – 20 % и удерживать в этом диапазоне значений, то двигатель будет работать в оптимальном соотношении мощности и экономичности, а это соответствует коэффициенту лямбда 0,9 – 1,1.

ЭБУ постоянно опрашивает первый лямбда зонд, но этот опрос должен быть правильно настроен, иначе чип просто запутается в данных и начнет все время корректировать впрыск, что приведет в потере мощности и перерасходу топлива. При частоте опроса примерно раз в 300 – 400 миллисекунд ЭБУ формирует специальные циклы и запоминает оптимальные показатели для разных режимов. Если замерять напряжение осциллографом с хорошей чувствительностью, то на выходе первого лямбда зонда появится синусоида. По ее форме можно оценить правильность работы датчика.

Опрос лямбда зонда 2

Здесь процесс несколько проще, но синусоида очень похожа на описанную выше. Но есть своя тонкость — эффективная работа катализатора начинается только при прогреве его внутренностей хотя бы до 450 градусов. Пока выхлоп холодный после запуска, ЭБУ получает сигналы о сильном загрязнении, а это может привести к остановке двигателя. Для предотвращения такого эффекта применяют несколько решений:

  • в лямбда зонды устанавливают спирали прогрева, чтобы попавшая в них смесь не искажала данные;
  • в ЭБУ на этапе выпуска автомобиля зашивают цикл запуска, во время которого сигналы от холодного зонда не регистрируются;
  • в ЭБУ зашивают несколько циклов, которые периодически обновляются (по мере работы мотора), и несколько из них отвечают за работу с холодным катализатором.

Современные лямбда зонды сложнее первых моделей — в них работает как минимум два активных контура, чтобы отправлять на ЭБУ минимальный и максимальный уровень сигнала. Это значительно улучшает работу системы. При этом в ЭБУ встраивается отдельный программный компонент для управления нагревательной спиралью датчиков, а в схеме подключения лямбда зондов предусматриваются выводы для питания нагревательного элемента.
Приглашаем на бесплатное удаление катализатора в Москве и Московской области!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *