Датчик кислорода используется только в паре с нейтрализатором отработавших газов (катализатором) и устанавливается в нижней части приемной трубы выпускного коллектора.
Для нормальной работы кислородный датчик должен иметь температуру не ниже 360 °С, поэтому для быстрого прогрева он имеет нагревательный элемент.
Датчик концентрации кислорода — он же лямбда-зонд
Устанавливается в выпускном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его, как правило, циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружным воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика изменяется сигнал.
Уровень этого сигнала может быть низким 0,1…0,2 В (на холостом ходу) или высоким 0,8-..0,9 В. Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями «Больше» и «Меньше» очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез.
Контроллер принимает сигнал с лямбда-зонда, сравнивает его со значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом, осуществляется обратная связь с контроллером и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с целью достижения максимальной экономии топлива и минимизации вредных выбросов.
Система с датчиком кислорода может работать в двух режимах:
В режиме «разомкнутой петли» контроллер рассчитывает длительность импульсов впрыска без учета сигнала с датчика концентрации кислорода. Расчеты производятся на базе опорного сигнала с датчика положения коленвала и сигналов с датчика массового расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки. В режиме «разомкнутой петли» рассчитанная контроллером длительность импульса впрыска определяет соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14,7. Это характерно для непрогретого двигателя — в этом состоянии для хороших ездовых качеств требуется более богатая смесь.
Система остается в режиме «разомкнутой петли» до выполнения следующих условий:
- Датчик кислорода начинает выдавать сигнал с изменяющимся напряжением (выход за пределы диапазона среднего напряжения около 300…600 мв);
- Температура охлаждающей жидкости выше 32 °С;
- Двигатель проработал с момента запуска от 6 секунд до 5 минут (время может варьировать в зависимости от начальной температуры охлаждающей жидкости). Сигнал с датчика концентрации кислорода подается на контроллер, который в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах изменяет количество впрыскиваемого топлива для поддержания постоянного состава смеси. Этот режим является режимом «замкнутой петли».
В режиме «замкнутой петли» контроллер рассчитывает длительность импульса впрыска по данным тех же датчиков, что и для режима «разомкнутой петли» и дополнительно использует сигнал с датчика концентрации кислорода. Сигнал с датчика концентрации кислорода позволяет контроллеру производить точный расчет длительности импульса впрыска для строгого поддержания соотношения воздух/топливо — 14,7:1, обеспечивающего максимальную эффективность работы двигателя и каталитического нейтрализатора.
Когда датчик кислорода находится в холодном состоянии (температура чувствительного элемента датчика меньше 360’С) он не выдает никакого напряжения или генерирует медленно меняющееся напряжение, непригодное в качестве сигнала. Датчик кислорода имеет внутренний нагревательный элемент для быстрого подогрева датчика до 360 °С после пуска холодного двигателя. По мере прогрева, датчика, он начинает генерировать быстро меняющееся напряжение от 10 до 950 мв.
Такое резкое падение напряжения датчика при переходе от обогащённых к обеднённым смесям позволяет определить оптимальный состав смеси с погрешностью не более ±0,5 %, При нормальной работе системы подачи топлива в режиме замкнутого контура выходное напряжение датчика изменяется несколько раз в секунду между низким и высоким уровнями.
Если контроллер длительное время получает сигнал, свидетельствующий о обеднённой или обогащённой смеси — в его память заносится соответствующий код неисправности. Причиной обеднённой смеси может быть замыкание на массу выходной цепи датчика, не1ерметичность системы выпуска воздуха или пониженное давление в системе подачи топлива.
Причиной переобогащения топливной смеси, может быть замыкание на другой источник питания выходной цепи или повышенное давление в системе подачи топлива. При этой неисправности контроллер переходит в режим работы по замкнутому кругу (т. Е, по такому, по которому работает двигатель при прогреве).
Нередки сбои в работе системы после обработки автомобиля антикором — он забивает в датчике кислорода отверстие для воздуха. Но в этом случае неверный сигнал от датчика можно определить только замерив напряжение на лямбда-зонде.
Если лямбда-зонд вышел из строя — не пытайтесь поставить вместо него резистор — контроллер всё равно будет показывать ошибку, т.к. Сигнал с датчика должен постоянно меняться.
Датчики содержания кислорода в отработавших газах и нейтрализаторы, вышедшие из строя, можно заменить только новыми. Восстановлению и ремонту эти детали не подлежат.
Причин роста расхода топлива можно насчитать не один десяток. Эго и неправильно отрегулированные углы развала-схождения, и «перетянутые» подшипники ступиц, и износ двигателя… Наиболее вероятные: плохое состояние свечей зажигания, засорение форсунок и воздушного фильтра. Часто в излишнем «обжорстве» мотора виноваты датчики системы впрыска. Они могут быть фактически исправны, но давать показания с большой погрешностью. К примеру, если датчик температуры охлаждающей жидкости занижает реальные данные, электроника будет рассчитывать состав смеси исходя из того, что двигатель еще не окончательно прогрет, — «лить» больше бензина.
Можно заметить, что попытки самостоятельно бороться с повышенным расходом топлива «методом тыка» (замена фильтров, промывка форсунок и т.д.) Часто обходятся гораздо дороже, чем диагностика в сервисе и последующее устранение реальной причины.