О том, что такое лямбда зонд и для чего он нужен, к сожалению, знают далеко не все автовладельцы. Лямбда зонд — это кислородный датчик, который позволяет электронной системе контролировать и балансировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. Он способен своевременно исправить структуру топливной смеси и предупредить дестабилизацию рабочего процесса двигателя.
Этот достаточно хрупкий прибор находится в очень агрессивной среде, поэтому его работу необходимо постоянно контролировать, так как при его поломке дальнейшее использование автомобиля невозможно. Периодическая проверка лямбда зонда станет гарантом стабильной работы автотранспортного средства.
Принцип действия лямбда зонда
Основной задачей лямбда зонда является определение химсостава выхлопных газов и уровня содержания в них молекул кислорода. Этот показатель должен колебаться в пределах от 0,1 до 0,3 процентов. Бесконтрольное превышение этого нормативного значения может привести к неприятным последствиям.
При стандартной сборке автомобиля, лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе в области соединения патрубков, однако, иногда бывают и другие вариации его установки. В принципе, иное расположение не влияет на рабочую производительность данного прибора.
Сегодня можно встретить несколько вариаций лямбда зонда: с двухканальной компоновкой и широкополосного типа. Первый вид чаще всего встречается на старых автомобилях, выпущенных в 80-е годы, а также на новых моделях эконом-класса. Датчик широкополосного типа присущ современным авто среднего и высшего класса. Такой датчик способен не только с точностью определить отклонение от нормы определенного элемента, но и своевременно сбалансировать правильное соотношение.
Благодаря усердной работе таких датчиков существенно повышается рабочий ресурс автомобиля, снижается топливный расход и повышается стабильность удержания оборотов холостого хода.
С точки зрения электротехнической стороны, стоит отметить тот момент, что датчик кислорода не способен создавать однородный сигнал, так как этому препятствует его расположение в коллекторной зоне, ведь в процессе достижения выхлопными газами прибора может пройти определенное количество рабочих циклов. Таким образом, можно сказать, что лямбда зонд реагирует скорее на дестабилизацию работы двигателя, о чем он собственно впоследствии и оповещает центральный блок и принимает соответствующие меры.
Основные признаки неисправности лямбда зонда
Основным признаком неисправности лямбда зонда служит изменение работы двигателя, так как после его поломки значительно ухудшается качество поступаемой топливной смеси в камеру сгорания. Топливная смесь, по сути, остается бесконтрольной, что недопустимо.
Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:
- разгерметизация корпуса;
- проникновение внешнего воздуха и выхлопных газов;
- перегрев датчика вследствие некачественной покраски двигателя или неправильной работы системы зажигания;
- моральный износ;
- неправильное или прерывающееся электропитание, которое ведет к основному блоку управления;
- механическое повреждение в следствие некорректной эксплуатации автомобиля.
Во всех вышеперечисленных случаях, кроме последнего, выход из строя происходит постепенно. Поэтому те автовладельцы, которые не знают как проверить лямбда зонд и где он вообще расположен, скорее всего, не сразу заметят неисправность. Однако, для опытных водителей определить причину изменения работы двигателя не составит никакого труда.
Постепенный выход из строя лямбда зонда можно разбить на несколько этапов. На начальной стадии датчик перестает нормально функционировать, то есть, в определенных рабочих моментах мотора устройство перестает генерировать сигнал, впоследствии чего дестабилизируется налаженность оборотов холостого хода.
Иными словами, они начинают колебаться в достаточно расширеном диапазоне, что в конечном итоге приводит к потере качества топливной смеси. При этом авто начинает беспричинно дергаться, также можно услышать нехарактерные работе двигателя хлопки и обязательно на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Все эти аномальные явления сигнализируют автовладельцу о неправильной работе лямбда зонда.
На втором этапе датчик и вовсе перестает работать на не прогретом двигателе, при этом автомобиль будет всевозможными способами сигнализировать водителю о проблеме. В частности, произойдет ощутимый упадок мощности, замедленное реагирование при воздействии на педаль акселератора и все те же хлопки из-под капота, а также неоправданное дергание автомобиля. Однако, самым существенным и крайне опасным сигналом поломки лямбда зонда служит перегрев двигателя.
В случае полного игнорирования всех предшествующих сигналов свидетельствующих об ухудшении состояния лямбда зонда, его поломка неизбежна, что станет причиной большого количества проблем. В первую очередь пострадает возможность естественного движения, также значительно увеличится расход топлива и появится неприятный резкий запах с ярко выраженным оттенком токсичности из выхлопной трубы. В современных автоматизированных автомобилях в случае поломки кислородного датчика может попросту активизироваться аварийная блокировка, в результате которой последующее движение автомобиля становится невозможным. В таких случаях сможет помочь только экстренный вызов эвакуатора.
Однако, самым худшим вариантом развития событий является разгерметизация датчика, так как в этом случае движение автомобиля становится невозможным по причине высокой вероятности поломки двигателя и последующего дорогостоящего ремонта. Во время разгерметизации отработанные газы вместо выхода через выхлопную трубу, попадают в заборный канал атмосферного эталонного воздуха. Во время торможения двигателем лямбда зонд начинает фиксировать переизбыток молекул кислорода и экстренно подает большое количество отрицательных сигналов, чем полностью выводит из строя систему управления впрыском.
Основным признаком разгерметизации датчика является потеря мощности, особенно это ощущается во время скоростного движения, характерное постукивание из-под капота во время движения, которое сопровождается неприятными рывками и неприятный запах, который выбрасывается из выхлопа. Также о разгерметизации свидетельствует видимый осадок сажных образований на корпусе выпускных клапанов и в области свечей.
Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:
Электронная проверка лямбда зонда
Узнать о состоянии лямбда зонда можно путем его проверки на профессиональном оборудовании. Для этого используется электронный осциллограф. Некоторые специалисты определяют работоспособность кислородного датчика при помощи мультиметра, однако, он способен только констатировать или же опровергнуть факт его поломки.
Проверяется устройство во время полноценной работы двигателя, так как в состоянии покоя датчик не сможет полностью передать картину своей работоспособности. В случае даже незначительного отхождения от нормы, лямбда зонд рекомендуется заменить.
Замена лямбда зонда
В большинстве случаев такая деталь, как лямбда зонд не подлежит ремонту, о чем свидетельствуют утверждения о невозможности произведения ремонта от многих автомобильных производителей. Однако, завышенная стоимость такого узла у официальных дилеров отбивает всякую охоту его приобретения. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации может стать универсальный датчик, который стоит гораздо дешевле родного аналога и подходит практически всем автомобильным маркам. Также в качестве альтернативы можно приобрети датчик бывший в использовании, но с продолжительностью гарантийного периода или же полностью выпускной коллектор с установленным в него лямбда зондом.
Однако, бывают случаи, когда лямбда зонд функционирует с определенной погрешностью из-за сильного загрязнения в результате оседания на нем продуктов сгорания. Для того чтобы убедиться, что это действительно так, датчик необходимо проверить у специалистов. После того как проверка лямбда зонда состоялась и подтвержден факт его полной работоспособности, его нужно снять, почистить и установить обратно.
Для того чтобы демонтировать датчик уровня кислорода, необходимо прогреть его поверхность до 50 градусов. После снятия, с него снимается защитный колпачок и только после этого можно приступать к очистке. В качестве высокоэффективного очищающего средства рекомендуется использовать ортофосфорную кислоту, которая с легкостью справляется даже с самыми стойкими горючими отложениями. По окончании процедуры отмачивания, лямбда зонд ополаскивается в чистой воде, тщательно просушивается и устанавливается на место. При этом не стоит забывать о смазке резьбы специальным герметиком, который обеспечить полную герметичность.
Очень сложное, поэтому он нуждается в постоянной поддержке работоспособности и проведении своевременных профилактических работ. Поэтому в случае возникновения подозрений о неисправности лямбда зонда, необходимо незамедлительно произвести диагностику его работоспособности и в случае подтверждения факта выхода из строя, заменить лямбда зонд. Таким образом, все важнейшие функции транспортного средства будут сохранены на прежнем уровне, что станет гарантом отсутствия дальнейших проблем с двигателем и прочими важными элементами автомобиля.
Выкладываю интересную информацию о лямбд-зонде. Очень много поучительного.Итак, одной из основных причин перерасхода топлива у исправной в целом машины является плохой датчик кислорода, который называют также «лямбда-зонд» или «02 sensor».
У двигателя с впрыском бензина, как известно, расход топлива зависит от ширины импульсов на инжекторах. Чем шире импульс, тем больше топлива влетит во впускной коллектор. Ширину управляющих импульсов, поступающих на инжекторы, задает блок управления двигателем (блок EFI). При этом блок управления двигателем руководствуется показаниями различных датчиков (датчики, показывающие температуру воды, угол открытия дроссельной заслонки и т. д.), но он «не знает» точно, сколько бензина будет подано через инжекторы на самом деле. Вязкость бензина может быть разной, инжекторы слегка засорились, по какой-то причине чуть изменилось давление топлива и т. д. В то же время все современные автомобили в выпускном тракте имеют катализатор. Эти катализаторы (2– или 3-компонентные) до окисляют вредные вещества выхлопных газов до приемлемого значения. Но успешно выполнять свою задачу эти катализаторы могут только при стехиометрическом соотношении топливной смеси, т. е. смесь должна быть не бедной и не богатой, а нормальной. Для того чтобы топливная смесь была нормальной, чтобы компьютер понял, что он делает, т. е. для обеспечения обратной связи, и служит датчик кислорода. Когда с него на блок EFI приходит слабый сигнал, это значит, что в выхлопных газах завышено содержание кислорода, т. е. смесь в цилиндрах бедная. В ответ на это блок управления двигателем тут же чуть увеличивает ширину импульсов на инжекторы. Топливная смесь становится богаче, и содержание кислорода в выхлопных газах снижается. В ответ на это снижение тут же увеличивается уровень сигнала с датчика кислорода. Блок EFI реагирует на увеличение сигнала с датчика кислорода, т. е. на обогащение топливной смеси, уменьшением ширины управляющих импульсов, идущих на инжекторы. Смесь снова становится бедной, и сигнал с датчика кислорода вновь слабеет. Таким образом, в процессе работы двигателя происходит непрерывное (с частотой 1–5Гц) регулирование состава топливной смеси. Но только до тех пор, пока датчик исправен. Этилированный бензин, низкая компрессия, «текущие» колпачки (да и просто время) убивают датчик кислорода, и интенсивность сигнала, поступающего с него, снижается. По этому снижению сигнала блок управления двигателем решает, что топливная смесь слишком бедная. Что он должен сделать? Правильно, увеличить ширину импульсов на инжекторы, буквально заливая при этом двигатель бензином. А сигнал с датчика кислорода не увеличивается, ведь датчик-то «мертвый». Вот вам и вполне исправная машина с повышенным расходом топлива.
Что же первое приходит на ум пытливому автовладельцу в этом случае? Конечно же, убрать этот датчик к чертовой матери. А самый простой способ – это, как поется в известной песне, «фельдшер, вырви провода». Теперь сигнал от датчика кислорода отсутствует вообще. Исходя из этого факта, блок EFI «понимает», что датчик неисправен, тут же записывает это в свою оперативную память, по внутренним цепям отключает неисправный датчик, включает на щитке приборов сигнал неисправности (поскольку эта неисправность считается мелкой, «сhеск» загорается не у всех моделей) и... включает обходную программу. Так блок управления двигателем поступает со всеми датчиками, сигналы от которых ему не нравятся. Задача обходной программы прежде всего состоит в том, чтобы автомобиль, невзирая ни на что (в том числе и на расход топлива), хоть как-то, но смог доехать до дома. Так что простое отключение датчика кислорода, как правило, не позволит сэкономить на заправках. В свое время мы пытались имитировать сигнал от датчика кислорода. Но компьютер не обманешь. Он тут же вычислил, что сигнал от датчика кислорода присутствует, но не меняется в зависимости от изменения ширины импульсов на инжекторах и режима работы двигателя. Далее со стороны блока EFI последовали все те же действия, что и при простом отключении датчика кислорода.
Однако следует заметить, что датчик кислорода мгновенно не «умирает». Просто сигнал с него становится все слабее и слабее. Состав топливной смеси соответственно все богаче и богаче. Так же следует учитывать, что величина сигнала с датчика кислорода, при всех прочих равных условиях, будет тем больше, чем горячее сам датчик. Поэтому некоторые конструкции даже предусматривают электрический подогрев чувствительного элемента датчика кислорода.Измерение давления топлива.
Подключить манометр можно в месте подвода топлива к топливной линейке (как показано на рисунке), а также в месте подвода топлива к инжектору холодного пуска (он есть не у всех машин) и на выходе топливного фильтра. При снятии трубки с редукционного клапана (при работающем двигателе) давление топлива увеличивается на 0,3–0,6 кг/см2.Проверка датчика кислорода.
В ходе этой проверки вы можете определить, цела ли спираль подогрева датчика кислорода. Этот датчик в выпускном тракте всегда первый от коллектора. Если к нему подходит только один провод, то подогрева у этого датчика нет.Итак, при снижении сигнала с датчика кислорода выход один – заменить этот датчик. Возможны три варианта замены. Во-первых, купить (или заказать) новый оригинальный датчик кислорода, стоить он будет 200–300$ (цирконий и платина нынче дороги). Второй вариант – купить новый, но не оригинальный датчик. Его стоимость составит около сотни долларов, но величина сигнала изначально будет ниже процентов на 30, чем у оригинального датчика. Это нами проверено. Третий вариант – бывший в употреблении датчик с «контрактного» двигателя, т. е. двигателя без пробега по СНГ. Вариант недорогой, всего 5–10$, но всегда есть вероятность «пролететь», так как на датчике не написано, в каком он состоянии, а реально проверить это можно только на автомобиле, используя специальные приборы. Ведь мощность сигнала от датчика кислорода настолько мала, что обычный тестер без труда «садит» этот сигнал и уверенно показывает 0. Хотя встречаются умельцы, которые к вывернутому датчику кислорода подключают тестер и, нагревая сам датчик зажигалкой, демонстрируют отклонение стрелки прибора. На самом деле такая проверка недостаточна для того, чтобы сделать вывод об исправности датчика.
Покупка датчика на обычной разборке – это даже не вариант. Там они, хлебнувшие наших условий эксплуатации, как правило, совсем уже «мертвые».
Закончить эту часть грустной истории о расходе топлива хотелось бы следующей историей. Один владелец автомобиля «Pontiac Grand AM», которому мы сообщили все изложенное ранее по поводу датчиков кислорода и расхода топлива на его машине, решил поэкспериментировать с этим датчиком. Его эксперименты мы затем продолжили и, уничтожив несколько более-менее исправных датчиков, выяснили следующее. Если, вывернув датчик кислорода, при комнатной температуре поместить его минут на десять в концентрированную ортофосфорную кислоту, а затем хорошо промыть водой, датчик немного «оживает». Сигнал с датчика, восстановленного таким образом, иногда увеличивается до 60 % от нормы. Если увеличить время «купания» датчика, результаты будут хуже. Можно проводить эту операцию, не вскрывая датчик, а можно его и вскрыть. Для этого на токарном станке резцом срезаем защитный колпачок с дырками и помещаем в кислоту элемент датчика, который представляет собой керамический стержень с напыленными на него токопроводящими полосками (электродами). Эти полоски можно легко разрушить, если использовать наждачную бумагу (или растворить в кислоте). Идея же восстановления заключается в том, чтобы с помощью кислоты разрушить нагар и свинцовую пленку на поверхности керамического стержня, не повредив при этом токопроводящие полоски. Защитный колпачок датчика затем крепится на место с помощью одной капли нержавеющей проволоки в дуге аргоновой сварки.
Поскольку при нашей работе нам приходится диагностировать много машин, то у нас уже есть какая-то статистика. Из нее следует, что выход из строя датчика кислорода (лямбда-зонда) не всегда ведет к пере обогащению топливной смеси. Параметры японских систем управления двигателем, как правило, подобраны очень точно, в отличие, например, от американских, и выход из строя датчика кислорода иногда вызывает даже снижение расхода топлива. Это происходит потому, что из-за различных причин у двигателя постоянно низкий расход топлива (может, фильтры инжекторов засорены, может, давление топлива чуть меньше нормы, может, еще что-нибудь), но в этом случае у двигателя слегка снижена мощность, ведь он все время работает на обедненной смеси. Пока датчик кислорода был целым, компьютер, руководствуясь его показаниями, делал топливную смесь оптимальной. Когда этот датчик «умер», компьютер включил обходную программу и перестал оперативно регулировать состав топливной смеси. А все параметры различных устройств, различных датчиков и т. д. в этом случае как раз обеспечивают работу двигателя на обедненных смесях. Конечно, в ущерб мощности, но ее, этой мощности, у японских двигателей всегда с избытком, и особых неудобств водителям это обычно не доставляет. У американских машин этого, как следует из нашей практики, нет. Когда у «японки» кончается датчик кислорода, расход топлива подпрыгивает примерно до 20 л (у 2-литрового двигателя) на 100 км.
У американской машины в этом случае из выхлопной трубы идет черный дым и расход более 25 л на 100 км. Но таких счастливчиков, у которых выход из строя датчика кислорода в двигателе вызывает лишь экономию топлива, немного.
Заканчивая рассказ о кислородном датчике, хочется отметить, что существуют машины с впрыском топлива, но без кислородного датчика. Это, как правило, старые машины, и там компьютер не «знает», сколько на самом деле бензина он льет в двигатель.
А для поддержания расхода топлива в приемлемых пределах у этих машин есть так называемый СО-потенциометр. С помощью этого устройства можно изменять ширину импульсов на инжекторах, ориентируясь на данные газоанализатора, подключенного к выхлопной трубе. Для этого, естественно, надо периодически посещать авто мастерские, где имеются эти газоанализаторы. И в заключение хотелось бы упомянуть, что уже существуют фирмы, которые восстанавливают датчики кислорода. Они с помощью электрофореза в течение нескольких часов очищают керамику (диоксид циркония) датчика от нагара и свинца, после чего сигнал датчика становится не хуже, чем у нового не оригинального датчика.
Современные транспортные средства оснащены множеством датчиков, контролирующих работоспособность узлов и агрегатов. Одним из основных датчиков автомобиля является датчик остаточного кислорода (λ-зонд). Однако лишь немногие автомобилисты знают, как проверить лямбда-зонд самостоятельно, сэкономив время и финансы.
Что такое лямбда-зонд, и где он находится
В связи с ужесточением экологических норм для уменьшения токсичности выхлопных газов машины начали оборудовать каталитическим нейтрализатором (катализатором). Качество и продолжительность его работы находится в прямой зависимости от состава топливно-воздушной смеси (ТВС). В зависимости от сигналов, передаваемых лямбда-зондом, регулируется процентное соотношение в смеси топлива и воздуха.
Лямбда-зонд - система, определяющая, какое количество остаточного кислорода содержится в выхлопных газах. Иначе его можно назвать - кислородный датчик.
Располагается лямбда-зонд в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором
Качественная очистка от токсичных выхлопов в катализаторе проводится только при наличии в них кислорода. Для контроля эффективности действия нейтрализатора и повышения точности исследования состояния выхлопных газов на многих моделях устанавливают второй лямбда-зонд на выходе катализатора.
Для повышения эффективности на современных автомобилях устанавливается дополнительный лямбда-зонд на выходе катализатора
Как работает датчик кислорода
Главной функцией лямбда-зонда считается измерение количество кислорода, содержащегося в выхлопных газах, и сравнение его с эталонным.
Электрические импульсы от кислородного датчика поступают в электронный блок управления (ЭБУ) топливной системой. Относительно этих данных ЭБУ регулирует состав ТВС, подаваемой в цилиндры.
Схема установки основного и дополнительного датчиков кислорода в автомобиле
Результатом совместной работы лямбда-зонда и ЭБУ является получение стехиометрической (теоретически идеальной, оптимальной) ТВС, состоящей из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива, при которой λ=1. У обогащенной смеси (избыток бензина) λ<1, у обеднённой (избыток воздуха) - λ>1.
График зависимости мощности (P) и расхода топлива (Q) от величины (λ)
Разновидности лямбда-зондов
Современные машины оснащаются следующими датчиками:
- Циркониевые;
- Титановые;
- Широкополосные.
Циркониевый
Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).
Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)
Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.
Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.
Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.
Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.
Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода
Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.
По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:
- В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
- Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
- Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.
Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики
Титановый
Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика - 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.
Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.
Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)
Широкополосный
Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):
- Измерительной;
- Насосной.
В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси - пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.
Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.
Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6
Симптомы неисправности
Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:
- Повышенная токсичность выхлопных газов;
- Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
- Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
- Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
- Увеличение расхода топлива;
- Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
- Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
- Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.
Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.
Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:
- Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
- Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
- Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
- Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
- Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
- Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
- Нарушение целостности конструкции датчика.
Способы диагностики кислородного датчика
Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.
Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.
Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить
Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)
Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:
- Напряжение в нагревательной цепи;
- «Опорное» напряжение;
- Состояние нагревателя;
- Сигнал датчика.
Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа
Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:
- Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
- Щупы присоединяют к цепи подогрева.
- Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе - 12В.
«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.
«-» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд - ЭБУ».
Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:
- Включают зажигание.
- Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
- Прибор должен показать 0,45 В.
Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:
- Снимают разъём с устройства.
- Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
- Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.
Важно! Отсутствие сопротивления говорит о разрыве в цепи нагревателя.
Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:
- Заводят двигатель.
- Прогревают его до рабочей температуры.
- Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
- Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
- Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.
Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.
Видео: проверка лямбда-зонда тестером
Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.
Очерёдность действий:
- Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
- Мотор прогревают до рабочей температуры.
- Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
- По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.
Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда
Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.
Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом
Другие способы проверки
Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.
Перечень ошибок лямбда-зонда
Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.
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.
Грамотных автолюбителей такими терминами как ABS, ESP, катализатор, инжектор не удивишь. В данной статье разберемся что такое лямбда зонд, для чего нужен и принцип его работы.
Жесткие экологические нормы узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – тут приходит на помощь датчик кислорода, он же лямбда зонд.
Что это такое?
Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы λ, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, это датчик для измерения состава выхлопных газов, чтобы поддерживать оптимальный состав топлива и воздуха.При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива - лямбда равна 1. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.
Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О 2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ). Тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.
На некоторых моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора.
Принцип работы
Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.
Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. Разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.
При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала).
Особенность циркониевого лямбда-зонда - при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В.
Зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха при температуре датчика 500-800°С
Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля.
Если не работает
В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам , записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива , неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в выхлопе, снижение мощности. Но машина при этом остается на ходу.Перечень неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше поручить специалистам. Отметим, что попытки замены неисправного устройства имитатором или применение обманок ни к чему не приведут. ЭБУ не распознает «чужие» сигналы и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».
Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик машины. Его ресурс составляет 60 – 120 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких плохих заправок он "умирает" и больше не работает.
