Какие показания должны быть у лямбда зонда после катализатора

Разбираемся с катализаторами

Теперь будем разбираться с катализаторами, лямбда-зондами (или, для краткости, лямбдами) и прочими скучными вещами.
У меня возникла мысль о создании такой темы довольно давно, еще после того, как меня на сервисе успешно развели на замену лямбд и пытались развести на замену катализаторов.
Если первое я еще проглотил, то второе меня сподвигло уже на изучение вопроса т.к. молча оплачивать такие счета было тяжело.
В результате пришлось разбираться со всей этой скучной мутатней, зато я избежал больших трат.

На жипе выпуск расположен с обоих сторон блока, с каждой из которых стоит свой катализатор и, на каждом из них, висит по 2 лямбды.
Т.е. всего на машине2 одинаковых катализатора и 4 лямбды трех видов.
Каждая лямбда стоит от 2.500р.
Каждый катализатор стоит от 35.000р
В случае замены, такое количество недешевых деталей не радует кошелек, поэтому имеет смысл понимать как они работают и как выглядят их неисправности, чтобы не кормить нечистоплотные автосервисы, предлагающие замену этих деталей тогда, когда этого делать совершенно не нужно.

Чуть теории
Если кто в этом во всем разбирается, то эту часть можно спокойно пропустить и листать до графиков.

Катализатор — это устройство, которое придумано и используется с одной единственной целью — уменьшить количество недогоревшего топлива, выбрасываемого в атмосферу.
Т.е. чистый происк зеленого движения, к функционированию автомобиля отношения не имеющий.
Даже больше — катализатор мешает мотору нормально дышать т.к. повышает сопротивление выпуска.

Бытует аналогичное мнение и про лямбды, как об абсолютно ненужных устройствах, но это не совсем так.
Одна из них, первая, установлена для того, чтобы обеспечивать максимально качественное смесеобразование в двигателе.
А вот вторая уже не нужна — она служит только для того, чтобы контролировать состояние катализатора.

Что такое катализатор?
Это устройство, которое сконструировано так, что задерживает пары топлива и, за счет специальных катализаторов окисления, дожигает несгоревшее топливо, обеспечивая его отсутствие в выхлопе автомобиля.
Материалы, которые используются в катализаторах, недешевы, поэтому катализаторы такие дорогие.
Из этого, кстати, следует такой вывод: дешевых катализаторов не бывает.
Если вы нашли где-то деталь, которая позиционируется как катализатор и при этом стоит в несколько рз дешевле оригинала, то, вероятнее всего, вас обманывают, подсовывая пустую трубу, которая назначение катализатора выполнять не будет.
В процессе своей жизни и выполнения своего назначения, материалы которые используются в катализаторе постепенно расходуются.
Т.е. неизбежно, рано или поздно, он перестанет функционировать.
Обычно срок жизни катализатора на бензиновом двигателе составляет от 100.000 до 200.000 километров пробега.
Некачественное топливо и разбалансированная система смесеобразования, которые способствуют скорейшему расходованию активных компонентов катализатора, приводят к значительному сокращению срока его жизни.
Т.е. убить катализатор равновероятно можно как некачественным бензином, так и настройками системы, которые регулярно переобогащают смесь.
Если есть желание продлить жизнь катализатора, то имеет смысл следить за настройками системы смесеобразования.
Если на качество заливаемого топлива повлиять практически невозможно, то содержать машину в исправном состоянии не так уж и сложно.

Что такое лямбда-зонд?
Это специальный датчик, который меняет свои характеристики в зависимости от того, какое количество кислорода, способного вступать в реакции окисления, находится в зоне его чувствительного элемента.
Т.е. это датчик, который измеряет количество кислорода, поэтому его так и называют: кислородный датчик.
Существует несколько различных конструкций таких датчиков, которые различаются рабочим напряжением, реакцией на изменение кислорода и конструктивными особенностями но, в общем, их конструкции одинаковы.
В особенности конструкций и различий вникать смысла особого нет.
С точки зрения рассматриваемой темы нужно запомнить всего одну простую вещь: этот датчик меряет количество кислорода и, если его больше, то его показания выше, если же в воздухе больше топлива, то его показания ниже.
Используемый в жипе датчик имеет рабочий диапазон измерений от 0.2 до 0.9 вольт.
Чем выше вольтаж, чем больше в воздухе кислорода и меньше топлива и наоборот.

Зачем нужна первая лямбда?
Задача любого двигателя внутреннего сгорания — перевести энергию сгорания топлива в механическую энергию.
Эффективность двигателя определяется тем, что количество бензина, который поступает в камеры сгорания ровно такое, какое даст максимальный эффект.
Т.е. его должно поступать ровно столько, сколько может сгореть.
Если его будет меньше, то выделится меньше энергии, если топлива будет больше, то оно не сгорит и впустую вылетит в выхлопную трубу.
Датчик кислорода используется мозгами автомобиля для контроля смесеобразования.
Они анализируют соотношение кислорода и топлива в газах выходящих из цилиндров.
Понятно, что если двигатель будет работать абсолютно идеально, то в выхлопных газах будет ровно ноль как кислорода так и топлива.
Т.е. сгорело абсолютно точно то количество топлива, которое могло сгореть, не больше и не меньше.
На практике, добиться такой эффективности невозможно, поэтому мозги постоянно контролируют состав смеси.
Контроль осуществляется иттерационно.
Подается какой-то объем топлива и воздуха, эта смесь сгорает, на основании результатов измерения лямбдой мозги видят в какую сторону надо скорректировать смесь, чтобы сгорание топлива было максимально эффективно.
Такая коррекция осуществляется непрерывно, каждый цикл впрыска топлива.

Зачем нужна вторая лямбда?
Этот датчик анализирует количество кислорода после катализатора.
Из описания назначения катализатора понятно, что идеальная ситуация такая, когда все несгоревшее топливо будет полностью сожжено в катализаторе.
Т.е. вторая лямбда должна показывать полное отсутствие топлива после катализатора, т.е. выдавать высокие значения напряжения (топлива нет, а кислород есть).
По мере износа катализатора его эффективность падает.
В результате критического износа он может разрушаться различными способами.
В нем может оказаться дыра или он, наоборот, может сплавиться внутри.
Последствие таких разрушений могут быть довольно печальными для двигателя.
Мозги автомобиля контролируют взаимное изменение лямбд до и после катализатора для того, чтобы своевременно увидеть критическое падение эффективности катализатора и, в случае обнаружения такой ситуации, будет зафиксирована ошибка и на приборной панели загорится знак неисправности.

Несколько рассуждений про слухи
В интернете бытует множество мнений, слухов и утверждений о том, как должны себя вести катализатор и лямбды, на что они влияют и что с ними можно и нужно делать.
Часть этих мнений абсолютно не соответствуют действительности и следование им может причинить вред как автомобилю, так и карману владельца.
Прокомментирую тут некоторые из них.

Лямбды не нужны, их нужно выкинуть
Это абсолютно неверно.
Как можно понять из описания выше, одна из лямбд служит для правильного образования смеси, а вторая для контроля состояния катализатора.
Если хочется, чтобы мотор работал максимально эффективно и с наибольшей экономичностью, то первая лямбда должна быть исправна и нормально функционировать.
Удалять вторую лямбду можно, но строго вместе с удалением катализатора, иначе мозги двигателя не смогут контролировать его состояние и это может привести к его разрушению и фатальным последствиям для двигателя.

Катализаторы необходимо выбивать как можно быстрее
Мнение обосновано только на автомобилях, где не установлена вторая лямбда.
На таких машинах ничто не контролирует состояние катализатора и его кончину предсказать невозможно, поэтому она может наступить внезапно и даже чем-то навредить.
В случае если на автомобиле используется только одна лямбда, то катализатор можно безболезненно и просто ампутировать в любое время.
Если же на автомобиле установлены две лямбды, то ампутировать катализатор легко не получится.
При его удалении мозги тут же увидят его отсутствие а высветят ошибку на приборной панели.
Совместно с удалением катализатора, в обязательно порядке, необходимо либо произвести перепрограммирование (чип-тюнинг) автомобиля с исключением контроля состояния катализатора, либо устанавливать специальную электронную обманку, которая будет для мозгов делать вид, как будто катализатор жив и никуда не делся.
И то и другое действие требует денег, часто немалых, поэтому предпринимать их до тех пор пока катализатор не выйдет из строя абсолютно бессмысленно.

Катализатор нереально душит двигатель
Это мнение ошибочное — в исправном состоянии он оказывает незначительное отрицательное влияние на работу двигателя.
Значительно влиять на работу двигателя он начинает когда его ресурс подходит к концу.
За редкими исключениями в первую очередь снижается его пропускная способность и двигатель начинает задыхаться: теряется мощность, растет потребление топлива.
Если на автомобиле есть контроль за его состоянием и нет ошибок по его эффективности, то катализатор исправен.
В случае приближения его кончины, об этом сообщит лампа на приборной панели.
До этого момента мешать ему работать смысла нет.

Установка лямбд от ВАЗа — это ужасающий колхоз, надо ставить только оригинал!
Это мнение абсолютно неверное.
Принцип действия всех датчиков одинаковый, отличия только в особенностях реализации.
Если его конструктив, особенности работы и конструктив одинаковые, то независимо от того для какой марки автомобиля он предназначен исходя из надписи на коробке — он будет замечательно работать на любой машине с такой же схемой подключения.

Практика
Как обычно, я использую TorquePro для отображения и простейший Bluetooth ODBII передатчик для получения данных от датчиков автомобиля.

В интернете, как обычно, множество противоречивых данных о том как должны выглядеть "правильные" и "неправильные" данные лямбд и как их нужно интерпретировать.
Ситуацию осложняют конструктивные особенности лямбд.
Некоторые работают с инверсией, некоторые в другом диапазоне, в результате сориентироваться с непривычки сложно.
Приведу несколько графиков с комментариями, чтобы было понятнее.

Чуть подготовки.
На страничку вытаскиваем два датчика кислорода для одного банка (одной стороны), например для первого.
Называются они O1x1 и О1х2, т.е. первая (до катализатора) и вторая (после) соответственно в виде графиков в удобном размере.
Так же, обязательно, необходимо вывести показания температуры катализатора т.к. мозги начинают использовать данные от лямбд для коррекции смеси только после его прогрева.
Называется он, для первого банка, Cat B1S1.
На моих картинках выведены показания температуры для обоих.
Остальные датчики вытаскиваем по вкусу.
Я вытащил температуру двигателя хотя, в познавательных целях, было бы нагляднее установить количество оборотов двигателя в виде графика.
Ну да ладно.

Вот так должен выглядеть график с лямбд при исправном катализаторе на двигателе без нагрузки (например холостом ходу):