Коллектор автомобиля, основная функция которого удалять выхлопные газы из камеры сгорания, работает в очень экстремальной среде, крепясь к двигателю внутреннего сгорания с одной стороны, и к катализатору или, в случае его отсутствия, выхлопной трубе, с другой. Температурный диапазон выхлопных газов колеблется в пределах нескольких тысяч градусов, что вызывается его быстрым охлаждением после глушения двигателя с последующим неизбежным образованием конденсата. В результате, повсеместно наблюдаются случаи ржавления поверхности выпускного коллектора, что приводит к неминуемым растрескиваниям и нарушению целостности его корпуса. Выпускной коллектор автомобиля также служит для продува и наполнения камеры сгорания воздушными потоками, которые резонируются выхлопными волнами. Из-за разницы давления газа в камере сгорания и выпускном коллекторе, при открытии выпускного клапана, создается поток, который, при отражении от резонатора или катализатора (как самого ближнего препятствия), направляется обратно к цилиндру. Такое явление происходит циклически, пройдя несколько периодов средних оборотов поток выхлопных газов все время возвращается к клапану, порционно выходя из него. Таким образом наблюдается явление, когда с увеличением оборотов двигателя автомобиля увеличивается возникновение в его выхлопной трубе резонансных волн. Исправное функционирование автомобиля зависит от исправности его электронных датчиков, к таким датчикам относится и датчик кислорода, также называемый датчиком дожига или лямбда-зондом.
На качество топливной смеси влияют температура воздуха и охлаждающей жидкости, расположение дроссельной заслонки, направление потока воздуха и т. д. Датчик кислорода устанавливается в выпускном коллекторе и фиксирует количество недожженного кислорода, попавшее в выхлопные газы. Бортовой компьютер, используя показания датчика дожига, регулирует качество используемого топлива. По показаниям датчика соответствующим образом производится коррекция в нужную сторону качества топливной смеси. Не герметичность выпускного колектора автомобиля и датчик кислорода связаны таким образом, что при отсутствии вследствие неисправности выпускного коллектора сигнала, поступающего от лямбда-зонда, бортовой компьютер автомобиля начинает автоматически устранять вероятные неисправности, тем самым варьируя наполнение топливной смеси, что приводит к увеличению потребления топлива, перегреву выхлопной системы и повышению токсичности выхлопных газов.
В случаях, когда наблюдается негерметичность выпускного коллектора, датчик кислорода снимает показатели содержания кислорода в атмосфере, что влечет за собой повышение потребления топлива, загрязнение свечей, и может послужить причиной воспламенения.
При появлении вредных веществ (свинца или кремния) в выпускном коллекторе, так называемых случаях «отравления» коллектора, датчик кислорода зачастую выдает ложный сигнал об обогащении топливной смеси, что влечет за собой снижение подачи топлива бортовым компьютером, и, как следствие, наблюдается постепенный выход коллектора из строя или изменение его технологических характеристик. Такой сигнал лямбда-зонда может быть вызван также повреждением перепускного клапана системы рециркуляции газов, либо его некачественном заземлением. Датчик кислорода присоединяется к выпускному коллектору посредством цирконий-керамической трубки, покрытой с внешней стороны пористым платиновым слоем, которая находится непосредственно в горячих газах выхлопной системы, внутренняя сторона данной трубки выходит непосредственно в атмосферу. Напряжение в лямбда-зонде генерируется различием в уровнях кислорода между внешней средой и выхлопами.
Датчик кислорода приводится в действие посредством своего прогрева до 600 градусов. В современных транспортных средствах используются датчики кислорода со встроенным нагревательным элементом, что позволяет им быстрее включиться в работу всей бортовой системы автомобиля.
Датчики кислорода работают в высокотемпературных условиях среды выхлопных газов, со временем способность датчиков кислорода подавать сигнал уменьшается, т. к. на его поверхности накапливаются загрязнения, ввиду чего он утрачивает возможность производить напряжение. Силикон, масло, сера, различные топливные добавки, попадающие в выхлопной коллектор, а также осадки, дорожная соль, грязь загрязняют датчик кислорода. Снаружи датчик тоже может загрязниться при воздействии различных экологических факторов типа воды, дорожной соли, масла и грязи. Так называемый износ датчика кислорода приводит к повышению его реакции на изменения в воздушной или топливной смеси, что в свою очередь ведет к повышению токсичности выхлопа. При абсолютном выводе из строя датчика кислорода вызывается увеличение процесса потребления топлива, что влечет также увеличение токсичности выхлопных газов и повреждение конвертера, вследствие его перегрева. Поэтому необходимо регулярно диагностировать датчик кислорода, в частности, при замене свечей в автомобиле.
Герметичность выпускного коллектора и функциональность датчика кислорода проверяется сканером, качественным вольтметром или осциллографом. Программное обеспечение сканера и осциллографа изобразит напряжение датчика кислорода, амплитуду и частоту перехода топливной смеси в виде волнистой линии. Качественный датчик кислорода работает и при холостом ходовом режиме, при котором напряжение датчика меняется от 0, 1В до 0, 9В. Добавление в выпускной коллектор топливной смеси изменяет его показания мгновенно до наиболее высокого предела, а открывание вакуумной линии выпускного коллектора снижает показания датчика кислорода до минимума. Если же подобных изменений не происходит – то датчик кислорода или коллектор вышли из стоя и требуют замены.
