Дане вдосконалення стало епохальним в історії автомобілебудування. Робочий інгредієнт датчика - пористий керамічний матеріал на основі двоокису цирконію, покритий методом напилення платиною. Вихлопні гази обтікають робочу поверхню. Датчик реагує на різницю між рівнем кисню у вихлопних газах і в атмосфері, виробляючи на виході відповідну різницю потенціалів.
Перші «лямбда-зонди» були резистивним, тобто змінювали свій опір. Сучасні датчики працюють як порогові елементи:
напруга на виході (рис.2) може приймати або рослий логічний рівень (збагачена суміш), або невисокий (збіднена суміш). Швидкість реакції настільки велика, що тривалість фронту сигналу можна не розглядати.
Електронний пристрій менеджменту (ЕУУ) двигуном з певною періодичністю (не менше 2 разів на секунду на холостих обертах і чаші при збільшенні оборотів двигуна і ряду інших параметрів) знімає сигнал з «лямбда-зонда» »і порівнює з закладеним в пам'ять значенням.
Якщо поточний роль відрізняється від заданого (оптимального, відповідного обраному робочому режиму), то контролер видає команду на приріст або зменшення тривалості упорскування палива форсунками, тобто здійснюється точна підстроювання режиму роботи двигуна під поточну ситуацію з досягненням максимальної економії палива та мінімізації шкідливих викидів.
Робота датчика можлива тільки при температурі чутливих елементів не нижче 300 ... 350 ° С (інакше він не видає сигнал), а гранична температура може досягати 950 ° С. Перші модифікації «лямбда-зонда» намагалися розташувати якомога ближче до випускного колектора для забезпечення якнайшвидшого прогріву і включення датчика в роботу.
Сучасні зонди забезпечені спеціальним нагрівальним елементом, і місце установки стало не настільки критичним.
Пристрій датчика показано на рис.3.
1 - металевий корпус з різьбленням;
2 - кільце ущільнювача;
3 - струмознімач електричного сигналу;
4 - ізолятор (кераміка);
5 - джгут проводки;
6 - прокладка манжета проводів;
7 - струмопровідний контакт ланцюга підігріву;
8 - зовнішній захисний екран з отворами для атмосферного повітря;
9 - спіраль підігріву;
10 - керамічний наконечник;
11 - захисний екран з отворами для вихлопних газів.
До недавнього часу різниця потенціалів знімалася між сигнальним проводом і «масою». Такі датчики вкручувалися в вихлопну трубу з використанням спеціальної токо проводячи щей мастила. Згодом ймовірність зникнення контакту збільшувалася. Останні модифікації позбавлені даного недоліку. Тепер «маса» виведена окремим проводом (рис.4).
Рівні сигналів, видаваних більшістю датчиків, приблизно однакові, хоча є й винятки (!). Низькому рівню сигналу відповідає напруга в межах 0,1 ... 0,2 В. високому - 0,8 ... 0.9 В. Фірмові датчики досить надійні. Термін їх служби складає 80 ... 160 тис. Км пробігу автомобіля. У міру старіння датчика напруга, відповідне низькому логічному рівню, підвищується (понад 0,25 В), а високому - знижується (менше 0,65 В). Також збільшується «» інерційність »датчика. Якщо його «відгук» становить понад 250 мс при збідненого горючої суміші і більше 450 мс - при збагаченій, то датчик вважається несправним. Це - усереднені дані. При перевірці бажано керуватися даними по конкретному датчику, встановленому на авто, але подібної інформації, на жаль, публікується дуже мало.
Передчасний вихід з ладу «лямбда-зонда» найчастіше викликається:
- застосуванням етилованого бензину або містить нерегламентовані присадки;
- багаторазовими невдалими спробами запуску двигуна, в результаті яких в випускному трубопроводі скупчуються пари незгорілого палива, здатного спалахнути з утворенням ударної хвилі;
- перегрівом наконечника датчика, викликаним перебоями в запалюванні, порушеннями в системі контролю випередження запалювання, коли мотор тривалий час працює на переобогащенной паливної суміші;
-надмірної «перегазовкой», коли тахометр перебуває в «червоній зоні».
Можливими ознаками виходу з ладу кисневого датчика є:
- сигнал бортової системи діагностики (запалювання контрольної лампи «CHECK ENGINE» і фіксація певних кодів несправностей в пам'яті [1]);
- короткочасне запалювання контрольної лампи «CHECK ENGINE» при прискоренні автомобіля;
- нестійка робота двигуна на холостих обертах;
- підвищена витрата палива і погіршення динаміки автомобіля;
- потріскування і аромат гару в районі установки каталізатора, а також підвищення температури або нагрів каталізатора до розпеченого стану. Характерний аромат тухлих яєць, присутній у вихлопі при попаданні в каталізатор великої кількості незгорілого палива.
Датчик кисню - не самостійне пристрій. Він працює «в зв'язці» з каталітичним нейтралізатором відпрацьованих газів (багатьох автовласників боляче «кусає» його ціна: 400 ... 600 доларів). Каталітичний нейтралізатор - трикомпонентну пристрій, призначений для окислення токсичних речовин (окису вуглецю, вуглеводнів і окису азоту) до вуглекислого газу, азоту і води в результаті каталітичної реакції. Оптимальна робота каталізатора (нейтралізація приблизно 80% всіх компонентів) досягається тільки тоді, коли мотор працює при стехиометрии століттям складі суміші (рис.5).
Зникнення або спотворення сигналу з «лямбда-зонда» призводить до підйому вмісту токсичних речовин в продуктах згоряння, а отже, до різкого скорочення терміну служби каталізатора.
Варто зазначити, що до недавнього часу досить часто практикувався демонтаж несправних «лямбда-зонда» і каталізатора з подальшою установкою труби-вставки. Таким чином було «доопрацьовано» велика кількість іномарок внаслідок неможливості здійснення дорогого ремонту. Але з введенням нових правил при проходженні техогляду буде вимагатися наявність і працездатність всього обладнання, якщо авто оснащувався їм штатно (при виготовленні).