11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принципы работы кислородного датчика, лямбда зонда

Принцип работы лямбда зонда

Лямбда зонд. Его назначение в системе питания автомобиля

Инжекторная система питания автомобиля является более экономичной и эффективной, чем карбюраторная. Достигается это за счет полного контроля за подачей топлива и воздуха, которое осуществляется рядом датчиков. Они выполняют проверку рабочих параметров, передают их на электронный блок, который анализирует и на их основе корректирует работу всей системы.

Причем датчики для обеспечения полной информации о работе системы устанавливаются не только на впуске (количества топлива, воздуха), но и в выпускной системе. В ней используется всего один датчик, но от его работы зависит, какое количество воздуха будет подаваться в цилиндры.

Он так и называется – датчик кислорода, другое название — лямбда-зонд.

Само название «лямбда» происходит от греческого символа λ. В автомобилестроении данным символом обозначается коэффициент остатка воздуха в горючей смеси.

Зачем нужен лямбда зонд в машине?

Основная задача этого датчика кислорода – оценка количества несгоревшего кислорода в отработанных газах.

Дело в том, что самое эффективное сгорание топливовоздушной смеси достигается при определенном соотношении топлива и воздуха — одна часть бензина должно смешиваться с 14,7 частями воздуха.

Если топливовоздушная смесь будет обедненной, то содержание воздуха будет увеличенным, и наоборот – обогащенная смесь обеспечит меньшее процентное содержание кислорода в выхлопных газах. А это уже сказывается на мощности, расходе, приемистости.

А поскольку двигатель работает на разных режимах, поэтому такое соотношение далеко не всегда соблюдается. Чтобы была возможность контролировать количество подаваемого воздуха, в систему питания и включен лямбда-зонд.

На основе показаний этого датчика электронный блок оценивает качество топливовоздушной смеси и при обнаружении несоответствия нормам – корректирует работу системы, обеспечивая подачу оптимальной смеси путем подачи сигнала на форсунки, которые увеличивают или уменьшают количество впрыскиваемого топлива.

Устройство и принцип работы лямбда зонда

Принцип вроде и прост, но реализация его — не такая уж и легкая.

Этот датчик должен с чем-то сравнивать полученные результаты, чтобы «понять», что произошло изменение процента кислорода.

Поэтому он делает замеры в двух местах – атмосферный воздух и тот, что остался после сгорания смеси.

Это позволяет ему «почувствовать» разницу при изменении соотношения топливовоздушной смеси.

При этом на электронный блок должен подаваться электрический сигнал.

Для этого лямбда-зонду необходимо преобразовать результаты замеров в импульс, который будет подаваться на ЭБУ.

Для проведения замеров концентрации кислорода в атмосфере и в выхлопных газах, используется два электрода, вступающих в реакцию с ним.

То есть в работе этого датчика задействован принцип гальванического элемента, при котором смена параметров химической реакции влечет за собой изменение напряжения между электродами датчика. Так, при обогащенной смеси, когда процент кислорода – меньше, напряжение возрастает, а при обеднении – снижается.

Полученный в результате химической реакции электрический импульс подается на ЭБУ, параметры которого он сравнивает с прописанными в своей памяти и в результате этого производит корректировку работы системы питания.

Используя для работы химические реакции, лямбда-зонд не является сложным по конструкции.

Основным его элементом выступает керамический наконечник, изготовленный из диоксида циркония (реже – диоксида титана) с платиновым покрытием, которое и выступает в роли электродов, вступающих в реакцию.

Одной своей стороной наконечник контактирует с атмосферой, а другой – с выхлопными газами.

Лямбда зонд с подогревом

Особенность работы такого керамического наконечника заключается в том, что произведение эффективных замеров остаточного процента кислорода выполняется только при определенном температурном режиме. Чтобы наконечник обрел необходимую проводимость, необходима температура в 300-400 °С

Чтобы обеспечить необходимый температурный режим изначально этот датчик устанавливали ближе к выпускному коллектору, что обеспечивало достижение необходимой температуры по мере прогрева силовой установки.

Видео: Как подключить лямбда зонд с подогревом

Использование двух и более датчиков

Сейчас многие автомобили, чтобы повысить их экологичность, используют каталитические нейтрализаторы, что позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу. При этом выхлопная система оснащается не одним, а двумя и более кислородными датчиками.

В такой выхлопной системе эти датчики производят не только замер остаточного кислорода, но еще и оценивают эффективность работы нейтрализатора. Один из датчиков устанавливается перед катализатором, а второй – за ним. Это позволяет на основании сравнения показаний двух лямбда-зондов понять, выполняется ли нейтрализация вредных веществ.

С одной стороны, такая система позволяет меньше загрязнять окружающую среду, но с другой – она очень «капризна». Одна-две заправки некачественным бензином запросто может испортить нейтрализатор. А это уже скажется на показаниях кислородных датчиков, и как следствие – на работе всей системы питания.

К тому же даже при соблюдении всех условий эксплуатации авто, нейтрализатор выйдет из строя, поскольку у него имеется свой ресурс, после которого он подлежит замене, чтобы восстановить нормальную работоспособность системы питания. А поскольку замена – «удовольствие» дорогостоящее, то на выручку приходят разные хитрости.

Многие просто вырезают нейтрализатор, а на его место устанавливают пламегаситель – обычный отрезок трубы необходимого диаметра. А чтобы получить разницу в показаниях двух датчиков, используют так называемую обманку на лямбда зонд – специальную проставку, устанавливаемую на второй лямбда-зонд.

Эта обманка просто удаляет наконечник от потока выхлопных газов, что влияет на его показания. За счет этого и достигается разница, которую ЭБУ воспринимает как работу катализатора.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Конструкция датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2)

  • Наружный электрод — осуществляет контакт с выхлопными газами.
  • Внутренний электрод — контактирует с атмосферой.
  • Нагревательный элемент — используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
  • Твердый электролит — расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
  • Корпус.
  • Защитный кожух наконечника — имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ — бедная смесь, от 450 до 900 мВ — богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Где находится?

Устанавливается широкополосный лямбда-зонд в выхлопной системе.

В зависимости от типа автомобиля, в конструкции может использоваться один или несколько таких датчиков.

Так, первый устанавливается до катализатора, второй – после него.

Внешне его можно увидеть не всегда. Но в любом случае данный элемент будет выглядеть как некая форсунка, что торчит из трубы со жгутом проводов.

Устройство

Конструкция данного механизма предполагает наличие следующих элементов:

  • Металлический корпус с резьбой.
  • Электрический нагреватель.
  • Наконечник.
  • Защитный экран.
  • Токопроводящий контакт.
  • Уплотнительная манжета для провода.
  • Изолятор.

В основе механизма лежат два чувствительных электрода. Внешний имеет платиновое напыление, благодаря которому электрод сильно чувствителен к кислороду. Внутренний же изготовлен из циркония. Устанавливается датчик таким образом, чтобы сквозь него проходили отработанные газы. Внешний электрод улавливает О2, после чего измеряется потенциал между двумя наконечниками. Чем он выше, тем больше кислорода в системе.

Широкополосный датчик кислорода являет собой усовершенствованную конструкцию двухконтактного механизма. Отметим, что потенциал разницы измеряется под воздействием определенной силы тока.

Принцип работы и устройство циркониевого лямбда-зонда

Циркониевая лямбда выполнена аналогично титановой. Из внешних признаков разница возможна в количестве проводов (у титановой один провод точно всегда идет на подогрев, у циркониевой подогрев необязателен) и в отверстии в защитном экране для атмосферного воздуха.

Внутри находится чувствительный элемент с платиновыми электродами, один электрод расположен в среде выхопных газов, второй в атмосферном воздухе. Пространство между защитным наконечником и электродом наполнено пористой керамикой на основе циркония. Она является твердым электролитом, проводящим ионы кислорода.

После прогрева циркониевой лямбды до рабочей температуры (300-400 градусов) между электродами возникает напряжение, величина которого определяется разностью содержания кислорода в атмосферном воздухе и в отработавших выхлопных газах. Т.е. чем больше концентрация кислорода в выхлопных газах, тем меньше выходное напряжение циркониевого лямбда-зонда.

Основные типы устройств

Сегодня можно выделить несколько типов кислородных датчиков. Все они могут отличаться по нескольким критериям:

  • по числу проводов — от 1 до 6;
  • по организации сенсорного элемента (есть два вида — пластинчатые и пальчиковые);
  • по крепежу в выхлопной трубе — фланцевые или на резьбе;
  • по диапазону измерений параметра лямбды — широкополосные (измерение производится в диапазоне от 0.7 до 1.6) или узкополосные, контролирующие уровень лямбда на уровне выше единицы.

Каждый из типов устройств имеет свои особенности.

Основные виды лямбда-зондов

В конструкции современного автомобиля могут присутствовать следующие лямбда-зонды:

1. Циркониевый

Изготовленный из керамики и циркония наконечник со всех сторон покрыт защитными пластинами из пористых платиновых электродов, которые выполняют роль проводников тока. Стоит отметить, что свойства электролита активизируются только при нагреве диоксида циркония выше +350 °C. Получается, что лямбда-зонд будет выдавать ошибку, если не прогреется до определенной температуры. Быстрый нагрев устройства осуществляется благодаря встроенной нагревательной конструкции с керамическим изолятором.

Посредством прохождения через небольшие просветы в защитном кожухе выхлопные газы поступают к наружной части наконечника. Воздух, в свою очередь, проникает внутрь датчика через специальную пройму в корпусе устройства или пористую уплотнительную крышку.

Разница потенциалов формируется благодаря перемещению ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами.

Напряжение на электродах обратно пропорционально объемам кислорода в выхлопной системе.

При наличии оповещения, поступающего от датчика, блок управления выравнивает содержание компонентов топливовоздушной смеси. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, каждую секунду меняется по несколько раз, что позволяет оптимизировать состав смеси независимо от режима работы ДВС.

В зависимости от количества проводов лямбда-зонды из циркония делятся на несколько групп:

  • однопроводные – оснащены одним сигнальный проводом, при этом контакт на массу осуществляется через корпус;
  • двухпроводные – имеют сигнальный и заземляющий провода;
  • трех- и четырехпроводные – подразумевают наличие системы нагрева, а также подведенных к ней управляющих и заземляющих проводов.

2. Титановый

Внешне схож с циркониевым, но в данном случае чувствительная деталь датчика изготовлена из диоксида титана. Объемное сопротивление устройства меняется с учетом изменения количества кислорода в смеси: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Вместе с этим меняется проводимость титанового элемента, о чем лямбда-зонд сообщает блоку управления. Эффективность датчика рассматриваемого вида достигается только при температуре +700 °C, поэтому без нагревательного элемента здесь не обойтись.

Титановый лямбда-зонд имеет высокую цену и сложную конструкцию, что отрицательно сказывается на популярности данных устройств.

3. Широкополосный

В отличие от вышеописанных моделей, широкополосные приборы имеют конструкцию, состоящую из двух камер: измерительной и насосной.

В измерительном отсеке поддерживается такой состав газов, при котором лямбда равна единице. Что касается насосной камеры: если мотор работает на бедной смеси, камера убирает лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, а если на богатой – пополняет диффузионное отверстие недостающим кислородом из внешней среды. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна объемам бесцветного газа.

Нормальное функционирование широполосных датчиков возможно при температуре +600 °C, что достигается за счет работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6.

Где находится лямбда-зонд и сколько их в автомобиле

Для того чтобы определить точное количество датчиков кислорода в вашем автомобиле, можно обратиться за помощью в автосервис, где после специальной диагностики вам выдадут снимок днища машины с отмеченными на нем лямбда-зондами. Но если вы хотите сэкономить свои средства, мы расскажем, где искать лямбда-зонд и как установить количество датчиков самостоятельно.

Стоит отметить, что лямбда-зонды устанавливаются и под капотом автомобиля, и под днищем.

Для начала нужно определиться с точным годом выпуска автомобиля. Если ваше транспортное средство изготавливали еще в XX веке, то, скорее всего, у него имеется только один лямбда-зонд. Более современные модели авто, как правило, оснащены двумя или четырьмя датчиками.

Принцип работы лямбда зонда

В современных системах управления впрыском топлива, едва ли не главную роль выполняет датчик содержания кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зонд или О2-датчик, иногда — датчик выхлопа. Задача лямбда-зонда состоит в том чтобы преобразовывать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в эл.сигнал, который, в свою очередь, считывается эл.блоком управления впрыском (ECU).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14.7 частей воздуха к 1части топлива. Соотношение воздуха и топлива в составе топливной смеси определяется эл.блоком по полученным сигналам датчиков установленных на двигателе, качество же приготовленной смеси проверяется ECU по сигналам, введенного в обратную связь, датчика О2. При излишне обогащенной или обедненной топливной смеси, эл.блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда. датчик О2 выполняет в системе впрыска топлива одну из основных функций, работа двигателя во многом зависит от его исправного состояния. Самыми важными условиями работоспособности датчика содержания кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика О2 следует смазывать его резьбу специальной токопроводной смазкой для предотвращения заклинивания резьбового соединения. Не стоит применять для этого стандартные смазки, т.к. они не являются токопроводными, а резьбовая часть датчика является для него эл.контактом. Некачественный контакт (или контакт с большим сопротивлением эл.току) приведет к неправильной работе
лямбда-зонда. В некоторых конструкциях предусмотрена установка герметизирующей шайбы. Чаще всего эти шайбы являются одноразовыми и при демонтаже датчика подлежат замене.

2. Считается недопустимым попадание на корпус датчика тормозной или охлаждающей жидкости и других реактивов. Не следует применять для очистки его поверхности какие-либо растворители и активные моющие средства.

3. В связи с малыми рабочими токами, должны быть обеспечены надлежащие контакты в разъемах соединений эл.цепи и проводки датчика О2.

4. Существенно снизить ресурс лямбда-зонда может применение топлива, в состав которого входит высокое содержание свинца (эт.бензин).

5. К выходу из строя датчика может привести перегрев его корпуса. Перегрев может произойти из-за неправильно установленного угла опережения зажигания или сильно переобогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и др.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает это пороговое напряжение ECU. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после
соответствующей проверки.

Проверку работоспособности датчика О2 лучше всего производить с помощью осциллографа. На Рис.3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на ХХ.

На Рис.4 показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика О2. Данная осциллограмма зафиксировала падение амплитуды выходного сигнала ниже 0V, что говорит о неисправности датчика О2. Данная неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «CHECK ENGINE», которая сигнализирует о неисправности.

На Рис.5 представлена наиболее распространенная «болезнь» датчиков содержания кислорода в выхлопных газах, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мСек. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Неисправности “замерзших» датчиков О2 не фиксируются контроллером, т.к.амплитудные значения сигналов не выходят из заданного для них диапазона. В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зафиксированы только при выходе их сигнала из этого заданного диапазона. Чаще всего это 0–1В.

Таким образом,однозначно фиксируется только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампой «CHECK ENGINE». Однако, следует заметить, что в некоторых ECU предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др.). В этих случаях индикация «СЕ» может быть включена.

При обнаружении неисправности О2-датчика, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315–320ёC. В конструкцию этих датчиков включен нагревающий элемент, имеющий на разъеме свои контакты. Проверку работоспособности нагревательного элемента таких датчиков можно производить обычным омметром. Сопротивление их обычно составляет от 3 до 15 Ом.

Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует производить при температуре двигателя около 50ёC, в противном случае, из-за заклинивания, велик риск сорвать резьбу. Перед тем, как приступать к демонтажу, необходимо при выключенном зажигании отсоединить разъем датчика. На некоторых автомобилях, чтобы снять датчик О2, необходимо демонтировать защитный кожух выпускного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может служить повышение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля, при этом возможен неустойчивый холостой ход двигателя.

В большинстве своем, сходные по конструкции датчики являются взаимозаменяемыми. Возможна и замена неподогреваемых на подогреваемые О2 (обратную замену я не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствие дополнительных проводов питания для подогревающего элемента. При этих заменах можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить подогреватель к реле зажигания или реле эл.бензонасоса. При этом следует учитывать, что ток потребления подогревателя может составлять до 8–12А. Если есть возможность, лучше эту цепь подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на Рис.9.

На рис. показана схематика разъемов, которые чаще всего встречаются с распространенными датчиками содержания кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их конструкция) могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика, чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.

Читать еще:  Американские марки машин

В заключение хочу отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они взаимосвязаны функционально и могут работать только в паре. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен на выхлопном тракте до катализатора. В этом случае катализатор не может влиять на работу датчика, хотя обратная зависимость есть и заключается в том,чтобы система впрыска топлива регулировала топливную смесь не переобогащая ее, таким образом продляя срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ECU работает по усредненным значениям и не может обеспечить оптимального приготовления состава топливной смеси. Кроме того, добиться низкого уровня содержания СО в выхлопных газах на таких автомобилях бывает весьма проблематично. Часто в этих случаях после отклю чения аккумулятора работа двигателя становится неустойчивой и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, т.к. не во всех ECU есть система коррекции режимов сохраняемых в оперативной памяти и, при отключении питания, ECU теряет эти значения. Восстановление этих значений порой может быть дороже стоимости нового катализатора вместе с О2.

Бесконтрольность датчика О2 может привести к его полному разрушению, а ведь его основу составляют керамические пластины. Самым серьезным следствием отключенного лямбда-зонда может стать вышедший из строя двигатель, т.к. на многих автомобилях из-за подрастянувшегося ремня ГРМ (и не только) могут не плотно быть закрыты выпускные клапана в начале обратного хода поршня. В этот момент очень велик риск попадания керамики в камеру сгорания, а чем это грозит догадаться не трудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто его удалить, не стоит отключать лямбда-зонд, а если и он вышел из строя, то установите новый датчик. В автомобилях где лямбда-зонд установлен на катализаторе, дело обстоит еще сложнее, т.к. О2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален катализатор (даже если сохранен О2), добиться оптимальной работы двигателя бывает достаточно трудно, т.к. программа ECU может быть не рассчитана на более «грязный» выхлоп и часто воспринимает
это как неисправность лямбда-зонда.

Настоятельно рекомендую проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза через каждые 5000–10000 км. пробега автомобиля. Решением данной проблемы контроля может стать установленный на приборной панели индикатор работы лямбда-зонда.

Vladimir Kalinovsky
Corsa Automotive
2307 McDonald Ave
Brooklyn, NY 11223
(718) 998–0770
fax (718) 627–7312
Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленвала на оборотах обычного Х.Х.+1200. Щуп осциллографа необходимо подключать к сигнальному проводу О2 не отключая датчик от контроллера.

Отключить диагностические лямбда зонды, что избавит от необходимости их менять, можно с помощью чип тюнинга. Это позволит полностью удалить каталитический нейтрализатор.

Датчик кислорода (Лямбда-зонд) — что это, как работает, проблемы, симптомы, замена

Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).

  1. Где находится датчик кислорода
  2. Как работает датчик кислорода
  3. Регулировка соотношения топливовоздушной смеси
  4. Задний датчик кислорода
  5. Идентификация датчика кислорода
  6. Замена датчика кислорода

Где находится датчик кислорода

Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.

Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.

На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.

ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.

Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.

Как работает датчик кислорода

Существует несколько типов лямбда-зондов, но для простоты в этой статье мы рассмотрим только обычные генерирующие напряжение датчики кислорода.

Как следует из названия, генерирующий напряжение датчик кислорода генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице в количестве кислорода внутри и снаружи выхлопного газа.

Для правильной работы лямбда-зонд необходимо нагреть до определенной температуры. Типичный современный датчик имеет внутренний электрический нагревательный элемент, который питается от ЭБУ двигателя.

Когда топливовоздушная смесь (ТВС), поступающая в двигатель, бедная (мало топлива и много воздуха), в выхлопе остается больше кислорода, и кислородный датчик создает очень небольшое напряжение (0,1 – 0,2 В).

Если ТВС обогащается (много топлива и мало воздуха), в выхлопе остается меньше кислорода, поэтому датчик будет генерировать бОльшее напряжение (около 0,9 В).

Регулировка соотношения топливовоздушной смеси

Передний датчик O2 отвечает за поддержание оптимального соотношения смеси воздух / топливо, поступающей в двигатель, которая составляет приблизительно 14,7:1 или 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.

Блок управления регулирует топливовоздушную смесь на основе обратной связи от переднего датчика кислорода. Когда передний лямбда-зонд обнаруживает высокий уровень кислорода, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на бедной смеси (недостаточно топлива) и поэтому добавляет топлива.

Когда уровень кислорода в выхлопе становится низким, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива) и уменьшает подачу топлива.

Этот процесс непрерывен. Компьютер двигателя постоянно переключается между обедненным и обогащенным состоянием, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо. Этот процесс называется операцией замкнутого цикла.

Если вы посмотрите на сигнал напряжения переднего датчика кислорода, он будет циклически колебаться где-то между 0,2 вольт (бедная) и 0,9 вольт (богатая).

Когда автомобиль заводится холодным, передний кислородный датчик не прогрет полностью, и ЭБУ не использует сигнал ДК1 для регулировки топлива. Этот режим называется разомкнутым контуром. Только когда датчик полностью прогрелся, система впрыска топлива переходит в режим замкнутого контура.

В современных автомобилях вместо обычного датчика кислорода установлен широкополосный датчик топливовоздушного соотношения. Датчик соотношения воздух / топливо работает по-другому, но служит той же цели — для определения, является ли топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель, обогащённой или обеднённой.

Датчик топливовоздушного соотношения является более точным и может измерять более широкий диапазон.

Задний датчик кислорода

Задний или нижний кислородный датчик установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора. Он измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из катализатора. Сигнал от заднего лямбда-зонда используется для контроля эффективности нейтрализатора.


Контроллер постоянно сравнивает сигналы от передних и задних датчиков O2. Основываясь на двух сигналах, ЭБУ знает, насколько хорошо каталитический нейтрализатор работает. Если катализатор выходит из строя, ЭБУ включает индикатор «Check Engine», чтобы вы знали об этом.

Идентификация датчика кислорода

Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.

Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.

Типичный рядный 4-цилиндровый двигатель имеет только один блок (ряд 1 / банк 1). Поэтому в рядном 4-цилиндровом двигателе термин «Банк 1, Датчик 1» просто относится к переднему датчику кислорода. «Банк 1, Датчик 2» — это задний кислородный датчик.

Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».

Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.

Замена датчика кислорода

Проблемы с датчиком кислорода являются распространёнными. Неисправный лямбда-зонд может привести к увеличению расхода топлива, увеличению выбросов в атмосферу и различным проблемам во время вождения (провалы оборотов, плохое ускорение, плавающие обороты и т. д.). Если датчик кислорода неисправен, его необходимо заменить.

В большинстве автомобилей замена ДК является довольно простой процедурой. Если вы хотите заменить кислородный датчик самостоятельно, с некоторыми навыками и руководством по ремонту, это не так сложно, но вам может понадобиться специальная торцевая головка для датчика (на фото).

Иногда может быть трудно вытащить старый лямбда-зонд, так как они часто сильно ржавеют.

Еще одна вещь, о которой следует знать — некоторые автомобили, как известно, имеют проблемы с заменяемыми датчиками кислорода.

Например, есть сведения о неоригинальном датчике кислорода, вызывающем проблемы в некоторых двигателях Chrysler. Если вы не уверены, лучше всегда использовать оригинальный датчик.

Устройство и принцип работы кислородного датчика

Кислородный датчик – устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля. Он расположен в выпускной системе вблизи катализатора. На основе данных, полученных кислородником, электронный блок управления двигателем (ЭБУ) корректирует расчет оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха в ее составе обозначается в автомобилестроении греческой буквой лямбда (λ), благодаря чему датчик получил второе название – лямбда-зонд.

  1. Коэффициент избытка воздуха λ
  2. Назначение датчиков кислорода
  3. Конструкция и принцип работы кислородного датчика
  4. Ресурс кислородника и его неисправности
  5. Виды лямбда-зондов

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

Зависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это “на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы”.

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

  • λ = 1 – стехиометрическая смесь;
  • λ 1 – “бедная” смесь (избыток – воздух; недостаток – топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 (“богатая” смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Назначение датчиков кислорода

Стандартно в современных автомобилях используется два датчика кислорода (для рядного двигателя). Один перед катализатором (верхний лямбда-зонд), а второй после него (нижний лямбда-зонд). Различий в конструкции верхнего и нижнего датчиков нет, они могут быть одинаковыми, но выполняют разные функции.

Верхний или передний кислородный датчик определяет содержание оставшегося кислорода в отработавших газах. По сигналу с данного датчика блок управления двигателем “понимает”, на каком типе топливовоздушной смеси работает двигатель (стехиометрической, богатой или бедной). В зависимости от показаний кислородника и требуемого режима работы, ЭБУ корректирует количество топлива, подаваемого в цилиндры. Как правило, топливоподача корректируется в сторону стехиометрической смеси. Следует отметить, что при прогреве двигателя сигналы с датчика игнорируются ЭБУ двигателя до достижения им рабочей температуры. Нижний или задний лямбда-зонд используется для дополнительной корректировки состава смеси и контроля исправности работы каталитического нейтрализатора.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них – датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

  • Наружный электрод – осуществляет контакт с выхлопными газами.
  • Внутренний электрод – контактирует с атмосферой.
  • Нагревательный элемент – используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
  • Твердый электролит – расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
  • Корпус.
  • Защитный кожух наконечника – имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ – бедная смесь, от 450 до 900 мВ – богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд – один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности “Check Engine”. Диагностировать неисправность в данном случае можно с помощью специального диагностического сканера. Из бюджетных вариантов стоит обратить внимание на Scan Tool Pro Black Edition.

Сканер Scan Tool Pro Black Edition

Данный сканер корейского производства отличается от аналогов высоким качеством сборки и возможностью диагностики всех узлов и агрегатов автомобиля, а не только двигателя. Также он способен отслеживать показания всех датчиков (в том числе и кислородного) в режиме реального времени. Сканер совместим со всеми популярными диагностическими программами и, зная допустимые по вольтажу значения, можно судить об исправности датчика.

Сигнал исправного кислородного датчика

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

  • износ в процессе эксплуатации (“старение” датчика);
  • обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
  • загрязнение.

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Признаки неисправности кислородника:

  • Индикация сигнальной лампы неисправности на приборной панели.
  • Потеря мощности.
  • Слабый отклик на педаль газа.
  • Неровная работа двигателя на холостых оборотах.

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

  • Титановые. Этот вид кислородников имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается от 700 °C. Титановые лямбда-зонды не требуют наличия атмосферного воздуха, поскольку принцип их работы основан на изменении выходного напряжения, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
  • Широкополосный лямбда-зонд представляет собой усовершенствованную модель. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, фиксируя напряжение, вызванное разницей потенциалов. Далее происходит сравнение показания с эталонной величиной (450 мВ), и, в случае отклонения, подается ток, провоцирующий закачивание ионов кислорода из выхлопа. Это происходит до тех пор, пока напряжение не станет равным заданному.

Лямбда-зонд является очень важным элементом системы управления двигателем, а его неисправность может привести к сложностям в управлении автомобилем и стать причиной повышенного износа остальных деталей двигателя. А поскольку он не подлежит ремонту, его необходимо сразу заменить на новый.

Назначение лямбда-зонда и вопросы его эксплуатации

  • Классификация и устройство лямбда-зондов
  • Коротко о принципе действия лямбда-зонда
  • Типичные неисправности лямбда-зонда и основные отличия
  • Сам себе диагност: как самостоятельно проверить работу датчика кислорода?
  • Выводы

Опытные водители знают, какое значение имеет кислород для сгорания топлива, именно он определяет оптимальный состав горючей смеси, а, следовательно, эффективность работы двигателя и экологичность выхлопа. Контроль кислородного баланса осуществляет невзрачный на вид прибор – лямбда-зонд, непременный элемент современного автомобиля. Знание устройства и принципа действия датчика поможет автолюбителю проверить его работоспособность, а значит, и предотвратить, как минимум, перерасход топлива и нестабильную работу ДВС.

Классификация и устройство лямбда-зондов

Прежде, как проверить функциональность датчика кислорода, рассмотрим, сколько видов данных приборов выпускается на сегодняшний день, их всего два:

  • двухточечный;
  • широкополосный.

Разница между ними состоит в том, что устройство второго типа обладает большей информативностью и, соответственно, позволяет добиться высокоточной настройки работы двигателя. Элементы контроллера изготавливаются из материалов, способных выдержать работу в условиях повышенных температур. Вот список основных деталей, из которого состоит датчик:

  • металлический корпус с резьбой;
  • изолятор из керамики;
  • токосъемник электрического сигнала;
  • керамический наконечник;
  • внешняя защита с отверстиями для циркуляции воздуха и выхода выхлопных газов;
  • спираль накаливания;
  • электропроводка;
  • уплотнительное кольцо.

кислородный датчик Важным элементом конструкции является спираль электроподогрева, которая позволяет выйти контроллеру на оптимальную рабочую температуру в 300 °C.

Перед тем, как проверить работоспособность датчика кислорода, установим его месторасположение. В зависимости от производителя, лямбда-зонд может быть установлен как перед катализатором, так и после него. В первом случае для его обслуживания достаточно открыть капот, а во втором придется искать смотровую канаву. Но не стоит забывать, что существуют системы, работа которых основана на применении двух контроллеров.

Коротко о принципе действия лямбда-зонда

Как уже упоминалось, данные приборы бывают двух типов, но принцип их работы практически одинаков. Двухточечный агрегат проводит сравнительные измерения кислорода в отработавших газах и атмосфере, в результате которых на электродах создается определенное напряжение. Чем ниже уровень кислорода, тем выше потенциал и наоборот.

Полученный сигнал подается на блок управления ДВС и далее команда поступает на топливные форсунки, которые отвечают за подачу топлива. Основываясь на соответствующих данных, процентное содержание горючего в смеси может быть увеличено или же уменьшено.

Второй конструктивный тип – широкополосный лямбда-зонд основан на системе, состоящей из двух элементов – закачивающего и двухточечного. Любой, кто интересуется, как проверить этот вид датчика кислорода, должен знать, что работа прибора основана на поддержании на электродах напряжения величиной 450 мВ за счет корректировки силы тока закачивания.

Читать еще:  Зазор между электродами свечей зажигания

Падение уровня кислорода в отработавших газах приводит к росту напряжения на электродах. Блок управления, получивший сигнал, формирует определенную силу тока на закачивающем элементе за счет закачивания или откачивания воздуха для достижения напряжения нормативного уровня. Например, когда топливо-воздушная смесь слишком обогащена – блок управления дает команду закачать дополнительную порцию кислорода, в случае обедненной смеси производится дополнительное воздействие на компоненты системы впрыска.

Типичные неисправности лямбда-зонда и основные отличия

датчики Появление неприятных факторов, которые приведены ниже, могут в определенной мере свидетельствовать о поломке контроллера:

  • повышенный расход горючего;
  • увеличенные показатели токсичности выхлопа;
  • неустойчивая работа ДВС;
  • уменьшение тяги по причине засорения нейтрализатора.

При появлении подобных обстоятельств следует точно различать поломку ЭСУД от неисправности зонда. Для этого можно попытаться смоделировать определенную ситуацию. Допустим, есть признаки обогащенной смеси, и зонд это демонстрирует – есть смысл создать «искусственный» подсос, сняв вакуумный шланг и проверив напряжение на электродах агрегата, если оно снизилось, то причина не в лямбда-зонде.

Или еще один совет от бывалых автолюбителей: «мертвый» датчик кислорода или как проверить его работу способом побочного подсоса. Так же, как и описано выше, делаем подсос, но при этом пережимаем шланг обратного слива топлива. Отсутствие реакции на вольтметре (напряжение стоит на уровне 0,45 В) свидетельствует о совершенно точной поломке зонда.

Теперь рассмотрим основные причины, которые приводят к выходу из строя кислородного датчика:

  • увеличенное содержание свинца в топливе;
  • применение средств, не предназначенных для чистки двигателя;
  • воздействие на прибор жидкости;
  • перегрев прибора.

Некоторые автомобили имеют свою систему самодиагностики, ну, а владельцам остальных машин придется самостоятельно диагностировать прибор. Проверка желательна через каждые 5-10 тыс. км пробега.

Сам себе диагност: как самостоятельно проверить работу датчика кислорода?

Для работы понадобится цифровой вольтметр и инструкция по эксплуатации автомобиля. Далее действуем по схеме:

  • отсоединить провода зонда от колодки и подключить вольтметр;
  • завести двигатель и установить обороты 2 500об/мин и далее уменьшить их до 200 об/мин;
  • извлечь вакуумную трубку из регулятора давления топлива и зафиксировать показания вольтметра;
  • значение в 0,9 В демонстрирует исправное функционирование зонда, отсутствие реакции или показания менее, чем 0,8 В свидетельствуют о неисправности агрегата;
  • подсоединить зонд к разъему и параллельно подключить вольтметр, установив обороты 1500 об/мин (проверка в динамике);
  • исправный зонд дает показания на уровне 0,5 В, отклонение от этого параметра свидетельствует о поломке агрегата.

Многие задаются вопросом, как проверить степень изношенности датчика кислорода при наличии небольшого опыта ремонтных работ. Данный фактор определяется путем сравнения крутизны фронтов перехода с бедной смеси на богатую и наоборот. Новый, работоспособный контроллер реагирует на такие события мгновенно, по мотортестеру это практически вертикальные линии перехода. Изношенный лямбда-зонд на изменения реагирует очень медленно и фронты более пологие.

Выводы

Для правильного определения поломки следует уметь точно отличать неисправности зонда от неполадок электронной системы управления. Минимально проверить работоспособность агрегата возможно своими силами при наличии обычного цифрового вольтметра.

Помочь сделать вывод о дееспособности датчика может искусственно смоделированная ситуация по обогащению или обеднению смеси с последующей фиксацией реакции прибора. Остаточный ресурс зонда определяется по крутизне переходов напряжения из крайних состояний смеси.

Восстанавливаем энергообеспечение: проверка и восстановление работы альтернатора Volkswagen Sharan

Минивэн Volkswagen Sharan занимает достойное место в ряду вместительных семейных автомобилей. Простота конструкции вместе с немецким качеством обеспечивают надежность этого автобуса. Однако несоблюдение циклов регламентных работ по обслуживанию оборачиваются досадными поломками, зачастую требующими

Система рециркуляции отработанных газов на современных автомобилях

Практически на всех современных автомобилях установлена система рециркуляции отработанных газов (EGR). Она предназначена для уменьшения токсичности выхлопных газов, при выбросе их в атмосферу.

Выхлоп на Chevrolet Lanos: особенности конструкции и ресурсы для тюнинга

Daewoo Lanos, так прежде называлась популярная марка седана и хетчбэка, впоследствии переименованная в Chevrolet Lanos. Народный автомобиль от украинского производителя занимает ценовую нишу до 10 000 $ и является лидером в этом сегменте по соотношению цена/качество.

Как правильно снять аккумулятор с автомобиля

В нашей статье мы подробно рассмотрим последовательность действий при снятии аккумулятора с автомобиля, меры предосторожности и безопасности при проведении этой работы.

Режим холостого хода карбюратора К-151 и минимизация выброса CO и CH

Все более ужесточающиеся требования к концентрации углеводородов в отработавших газах заставляют автовладельцев задуматься о способах, позволяющих добиться оптимальных показателей.

Методика прошивки и откатки инжектора

Лямбда-зонд представляет собой важнейший элемент системы питания инжекторных двигателей. Его работа заключается в измерении уровня остаточного кислорода и регулировке состава топливо-воздушной смеси.

Лямбда-зонд (кислородный датчик): как устроен и за что отвечает?

На автомобилях с электронным зажиганием для ограничения выброса вредных веществ в атмосферу устанавливают лямбда зонд, который реагирует на содержание углекислоты и других опасных примесей. Свое название этот элемент получил по букве греческого алфавита, которая выбрана для обозначения коэффициента избытка воздуха в топливовоздушной смеси.

Устанавливают кислородный датчик в магистрали выхлопа. Зная, что такое лямбда зонд в автомобиле и как он устроен, можно выбрать оптимальное решение при обнаружении неполадок.

Что такое лямбда зонд в машине и для чего он нужен

Назначение лямбда-зонда — контроль уровня вредных примесей в выхлопных газах. Этот элемента позволяет поддерживать содержание углекислоты в пределах 0,2 – 0,3 %. Основная функция — подача электрического сигнала в электронный блок управления силового агрегата. Это единственное, на что влияет лямбда зонд, но роль датчика нельзя преуменьшать.

Установкой кислородных датчиков в выхлопной трубе нового автомобиля занимается производитель. В дальнейшем при эксплуатации машины рекомендуются визуальная проверка и компьютерное тестирование лямбда-зонда не реже одного раза в год или после 10 – 15 тыс. км пробега. Если компонент будет поврежден или изношен, то придется его заменить. Если не получается замерить содержание кислорода, это может станет причиной поломки двигателя.

Устройство и принцип работы лямбда зонда

Лямбда зонд представляет собой обычный электрический элемент, через который проходят выхлопные газы. Устройство датчика кислорода предполагает наличие внутри корпуса токопроводящего элемента, электродов, сигнального контакта и заземления. Выходной электрический сигнал формируется при изменении напряжения в зависимости от состава выхлопного потока.

Работа датчика основана на принципе сравнения уровня кислорода в отработавших газах и атмосферном воздухе. Установка внутри трубы до и после каталитического нейтрализатора полностью исключает попадание вредных веществ за пределы системы. Электрическая схема в устройстве такого датчика кислорода задействуется только после разогрева до температуры 300 – 400 ºC, что необходимо для появления электропроводимости твердого электролита.

Принцип работы лямбда зонда позволяет выявить даже малейшее превышение норм по опасным веществам. Но даже при заправке горючего высокого качества с минимальным содержанием примесей через 100 – 150 тыс. км пробега датчики кислорода, а часто и катализаторы (нейтрализаторы), приходится менять.

Каких видов бывают лямбда зонды?

Независимо от того, как работает датчик кислорода и в какой части системы он установлен, для получения электрического сигнала о составе выброса внутри предусмотрен твердый электролитический элемент. В зависимости от типа этого компонента различают следующие виды зондов:

  • циркониево-оксидные, способные определить количество воздуха в топливе в относительной величине (больше/меньше);
  • датчики с высокой чувствительностью, способные точно определить соотношение компонентов топливной смеси (Denso);
  • титановые, которые работают без доступа атмосферного кислорода.

На автомобили устанавливают датчики, предназначенные для конкретной марки или модели, а также изделия универсальной конструкции. Последние не комплектуют оригинальным разъемом – его, увы, приходится искать отдельно.

Информацию о составе выхлопа на контроллер подают и датчики других видов, которые отличаются количеством контактов (1- 6), способом установки (резьба/фланец), а также узко- или широкополосные модели по диапазону измерения (до коэффициента 1,6). Все варианты подключаются и работают по аналогичной схеме с передачей сигнала в ЭБУ для корректировки состава топливовоздушной смеси и объема впрыска топлива.

Распространённые причины неисправностей лямбда зонда и способы их устранения

Датчики содержания кислорода в топливовоздушной смеси со временем выходят из строя, что можно определить по нестабильной работе двигателя и увеличенному расходу горючего. Причины неисправности лямбда — это заправка топлива низкого качества, неполадки системы приготовления и подачи горючего, попадание на датчик спецжидкостей. Неполадки проявляется следующими признаками:

  • резкий рост оборотов до максимальных значений и мгновенное отключение мотора;
  • ухудшение качества подаваемой в цилиндры смеси, снижение полноты сгорания;
  • колебания оборотов холостого хода;
  • значительное снижение мощности при увеличении оборотов;
  • сбои в работе электронных блоков из-за задержек в подаче сигналов с датчика;
  • движение автомобиля рывками;
  • появление в двигательном отсеке звуков, которые нехарактерны при нормальной работе мотора;
  • поздний впрыск при нажатии педали.

Для восстановления работоспособности электроники и системы впрыска понадобится замена или правильная очистка лямбда зонда. При очистке нужно снять керамический наконечник и удалить загрязнения при помощи химических средств.

Заключение

Даже одна–две заправки топливом низкого качества могут стать причинами выхода из строя лямбда зонда. В таких случаях нарушается работа ЭБУ мотора, что и приводит к сбоям. Чтобы восстановить питание двигателя горючим и устранить неполадки, приходится заменять компонент, поскольку чистка считается малоэффективным способом.

Лямбда-зонд — что это, признаки неисправности и способы проверки

Инжекторные двигатели экономичны и дружелюбны к экологии в отличии от карбюраторных моторов. Высоких показателей инженеры добились благодаря датчикам в системе питания. Один из датчиков, который непосредственно влияет на смесеобразование – это лямбда-зонд или кислородный датчик.

Если он выходит из строя, можно наблюдать потерю мощности, большой расход топлива, нестабильную работу мотора.

Зачем в автомобиле нужен лямбда-зонда, место расположения

Лямбда-зонд необходим для измерения коэффициента содержания кислорода в горючей смеси. Он устанавливается всегда в районе приемной трубы до катализатора и измеряет объем несгоревшего кислорода в продуктах сгорания. Эта информация позволит ЭБУ готовить оптимальную смесь.

Наиболее эффективно сгорает смесь, в которой содержится 14,7 частей воздуха и одна часть топлива. Это оптимальные показатели, если кислород присутствует в больших количествах, то смесь бедная, если воздуха меньше, то богатая.

Сгорание богатой смеси менее эффективно – можно наблюдать снижение мощности, повышенный расход топлива.

Так как моторы в автомобилях функционируют на совершенно разных режимах, то оптимальное соотношения воздуха и топлива может не соблюдаться. Для контроля качества смеси в системах питания применяют кислородные датчики.

На основе сигналов от лямбды ЭБУ может оценить качество смеси. Если обнаружены показатели, которые не соответствуют нормам, смесь корректируется.

Принцип работы кислородного датчика

Принцип действия кислородного датчика достаточно простой. Лямбда-зонд должен сравнивать показания с какими-то идеальными результатами, чтобы понимать, как меняется процент кислорода в смеси, поэтому замеры проводятся в двух местах – измеряется атмосферный воздух и продукты сгорания.

Такой подход позволяет датчику чувствовать разницу, если соотношения топливной смеси меняется.

ЭБУ должен получать от лямбда-зонда электрический импульс. Для этого датчик должен уметь преобразовывать замеры в электрические сигналы. Для измерения применяются специальные электроды, которые могут вступать с кислородом в реакцию.

В работе лямбды используется принцип гальванических элементов – смена условий химических реакций приводит к изменению напряжения между двумя электродами. Когда смесь богатая, а содержание кислорода за нижним порогом, тогда напряжение растет. Если смесь обедненная, напряжение будет падать.

Далее импульс, который возникает на этапе химических реакций, отправляется на ЭБУ, где параметры сравниваются с записанными в памяти топливными картами. В результате корректируется работа системы питания.

Датчик кислорода работает на химических реакциях, но при этом конструкция его относительно простая. Главный элемент – специальный наконечник из керамических материалов. В качестве сырья используется диоксид циркония, а реже – диоксид титана.

Наконечник покрыт напылением из платины – именно этот слой и вступает в реакцию с кислородом. Одной стороной этот наконечник контактирует с выхлопными газами, другой стороной – с воздухом в атмосфере.

Электроды лямбда-зонда имеют одну особенность. Так, чтобы реакция проходила эффективнее и показатели были точными, замеры содержания кислорода в выхлопе производятся при условии определенных температур.

Для того, чтобы наконечник вышел на рабочие характеристики и нужную электропроводимость, температура среды должна составлять 300-400 градусов.

Для обеспечения нужного режима температур изначально лямбда-зонд устанавливался в непосредственной близости к выпускному коллектору. Это обеспечивало нужную температуру после прогрева ДВС. В работу датчик вступал не сразу. До того, как лямбда достаточно нагреется и начнет выдавать точные параметры, ЭБУ использовало сигналы других датчиков. Оптимальная смесь в процессе прогрева не приготавливалась.

Некоторые модели кислородных датчиков оснащены электрическими нагревателями. Благодаря им лямбда может быстрее выходить на рабочие температурные режимы. Подогрев использует энергию бортовой сети автомобиля.

Признаки и причины неисправности датчика

При неисправном лямбда-зонде выхлопные газы становятся более токсичными. Определить это можно при помощи специального диагностического оборудования. При этом никаких внешних признаков не будет, также, как и не будет никакого особенного запаха.

Вырастает расход топлива. Водители, как правило следят за тем, насколько наполнен топливный бак, стараются определить скорость, при которой расход минимален. Повышенный расход будет сразу же заметен. В зависимости от серьезности поломки датчика кислорода, расход вырастет в пределах от 1 л до 4 л.

Перегрев каталитического нейтрализатора. Если лямбда неисправна, то в ЭБУ подается неверный сигнал. Это может приводить к неправильной работе катализатора. Он перегревается вплоть до красного цвета и выходит из строя.

Автомобиль будет дергаться, и водитель сможет услышать хлопки. Лямбда перестает формировать правильные сигналы, в результате – нестабильный ХХ. Обороты могут колебаться в очень широких диапазонах.

Снижаются динамические характеристики. Автомобиль теряет мощность. Эти признаки можно наблюдать в сильно запущенных случаях. Датчик не работает на холодном моторе, а автомобиль всячески сигнализирует о неисправности.

Среди причин поломок можно выделить:

  • Повреждения, вызванные сильными ударами, ДТП, наездами на бордюр;
  • Некорректную работу ДВС и проблемы в работе системы зажигания, когда элемент перегревается и выходит из строя;
  • Засор системы и некачественное топливо. Чем больше в бензине тяжелых металлов, тем быстрее лямбда выйдет из строя;
  • Поршневая группа – часто из-за изношенной ЦПГ в выпускной коллектор попадает масло, а продукты его сгорания забивают зонд;
  • Замыкания в электропроводке;
  • Бедная или слишком богатая смесь;
  • Попадание лишнего воздуха в выхлопную систему;
  • Пропуски зажигания;
  • Топливные присадки.

Проверка лямбда-зонд с помощью диагностического устройства

В большинстве случае ДВС сам подсказывает есть ли неисправности в работе датчиков. Самым быстрым и эффективным способом диагностики в таком случае будет подключение ODBII сканера.

Из доступных на рынке вариантов рекомендуем обратить внимание на модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition.

Данное устройство относится к бюджетному сегменту, но в отличие от китайских аналогов на 8-битном чипе, имеет 32-битную базу, что позволяет осуществлять диагностику не только двигателя, но и других систем автомобиля (коробку передач, трансмиссию, ABS, ESP, систему кондиционирования и т.д.).

Сканер достаточно прост в использовании, имеет широкий функционал и совместим с большинством автомобилей начиная с 1993 года выпуска.

Если все плохо, то в ЭБУ будет выдавать следующие ошибки – это P0131, P0134, P0171. Более подробно о них в видео ниже.

Также будет загораться лампочка «проверьте двигатель», но здесь точно установить причину можно только при помощи диагностики. Чек загорается и в случае других проблем.

Как проверить лямбда-зонд мультиметром

Когда наблюдаются рывки при движении, повышенный расход горючего, и горящий “чек”, то стоит провести диагностику. Эти признаки могут говорить и о других неисправностях, но если есть мультиметр, то можно проверить кислородный датчик своими руками. Специалисты рекомендуют проверять лямбду через измерение напряжений.

Но прежде любых измерений нужно прогреть ДВС. Если лямбда холодная, она не будет работать. Также рекомендуется по возможности снять датчик и осмотреть его и проводку на предмет грязи и повреждений. Если датчик деформирован, электрод поцарапан или покрыт сажей, нагаром, то лучше его заменить.

Измерения напряжения в цепи подогрева

Включают зажигание, щупами протыкают провода, которые идут к нагревателю. Можно также втыкать щупы мультиметра в разъем. Напряжение будет примерно равно напряжению в бортовой сети. Если двигатель не запущен, то напряжения может и не быть.

Обычно плюс приходит к нагревателю напрямую. Минус подает блок управления. Если отсутствует плюс, следует проверить цепи от аккумулятора до датчика. Если отсутствует минус, тогда нужно проверить цепь от ЭБУ до датчика.

Проверка нагревателя

Можно проверить работоспособность кислородного датчика при помощи омметра. Очень часто поломка связана со спиралью подогрева или проводкой к ней.

Для проверки омметр присоединяют между контактами нагревателя. Если нагреватель исправен, то омметр покажет сопротивление от 2 до 10 ОМ. В цепи подогрева сопротивление будет от 1 кОм до 10 мОм. Если сопротивления нет, то стоит поискать обрыв в проводке.

Опорное напряжение

Имея под рукой мультиметр, можно проверить опорное напряжения. Для этого включают зажигание, затем измеряют напряжение между проводом сигнала и массой.

В правильно работающей лямбде напряжение будет в пределах 0,45 В. Если имеются отличия хотя-бы на 0,2 В, то проблемы с сигнальной цепи или плохая масса.

Проверка сигнала с датчика осциллографом

Двигатель необходимо прогреть. Осциллограф подключают между сигналом и массой. Затем поднимают обороты до 3000 и наблюдают за изменениями показаний. Сигнал должен меняться в пределах от 0,1 В до 0,9 В. Если осциллограф точный и видно, что изменения в более узком диапазоне, то лямбда неисправна.

Также стоит засечь время, в течении которого показания опускаются от большего уровня к меньшему. За 10 секунд показания должны меняться 10 раз. Если смены происходят реже, тогда может появиться ошибка под датчику.

Принципы работы кислородного датчика, лямбда зонда

Корректное функционирование мотора в автомобиле возможно лишь при правильной работе каждого узла, агрегата и системы. В случае сбоя хотя бы одного из ключевых компонентов двигатель начинает функционировать с нарушениями, а это всегда доставляет множество проблем автовладельцу. Далее мы поговорим о кислородном регуляторе, опишем принцип работы лямбда зонда, как провести его диагностику и очистить в случае необходимости.

Характеристики кислородного датчика

Все знают, что инжекторный двигатель является более экономичным и безопасным (с экологической точки зрения), чем карбюраторный мотор. Это становится возможным благодаря полному контролю за подачей топливной смеси и воздуха. Этот контроль осуществляется несколькими датчиками, которые обеспечивают проверку основных рабочих параметров и направляют эти данные электронному блоку. После их анализа производится корректировка работы системы в целом.

Читать еще:  Замена салонного фильтра на Рено Логан

Кислородный датчик

Контроллеры, для получения полной информации центральным блоком, установлены не только на впускной системе (определение количества топлива/воздуха), но и на выпуске.

Здесь работает лишь один регулятор, но именно его работа определяет, какой объем воздуха станет поступать в цилиндры.

Его название – лямбда зонд (кислородный датчик). И это один из важнейших участников системы.

Предназначение и основные функции

Датчик кислорода — это датчик сопротивления, который располагается около катализатора, на коллекторе впуска. Параметры, передаваемые этим датчиком, также передаются на управляющий блок, где проходят обработку, а затем используются в поддержании соответствующего состава топливно-воздушной смеси (ТВС). Лямбда зондом отправляются сигналы на электронный блок в случае, если в камеру двигателя поступает переобогощенная или обедненная рабочая смесь. На основании этих данных управляющий блок корректирует поступление воздуха и горючего для образования «правильной» смеси.

Принцип работы и устройство регулятора кислорода

Давайте разберем, как устроен лямбда зонд. В конструкции каждого универсального лямбда зонда имеются следующие элементы:

  1. Металлический корпус универсального контроллера со специальным отверстием для обеспечения вентиляции датчика. Кроме отверстия на корпусе имеется резьба, при помощи которой датчик ставится в соответствующее место.
  2. Резиновый уплотнитель, отвечающий за герметичность конструкции.
  3. Изолятор, который всегда изготавливается из керамики.
  4. Наконечник (также выполненный из керамических материалов).
  5. Несколько контактов, подключающих контроллер к основной сети.
  6. Щиток защиты, имеющий выпускное отверстие для отхода отработанного газа.
  7. Нагревающий элемент датчика.
  8. Вмонтированная в индивидуальный резервуар спираль.

Устройство кислородного датчика

Любое устройство (1-й и 2-й кислородный регулятор), выполняется из материалов, имеющих высокие свойства термостойкости. Это имеет огромное значение, ведь датчик постоянно работает при повышенных температурах. Элемент можно отнести к одному из типов — их отличие состоит в числе контактов (от одно- до четырехпроводных).

Как уже было отмечено ранее, диагностический регулятор содержания кислорода применяется для поддержания корректного расчёта требуемого объема топлива для установления количества воздуха, поступающего в цилиндры. Датчиком кислорода рассчитываются данные показатели соответственно с показателями экономии и экологии. Это тоже имеет значение, ведь в последнее время к средствам транспорта предъявлены очень строгие требования в вопросах безопасности экологии.

Данный элемент снижает вред для окружающей среды, опираясь на объем содержания вредных веществ в выхлопе.

Виды кислородных датчиков

Кроме лямбда-зондов из циркония, которые наиболее популярны, применяются также изделия других типов.

Датчик из титана

Этот тип кислородных устройств обладает чувствительным элементом, выполненным из прочнейшего материала — диоксид титана. Рабочий температурный режим данного устройства измеряется от 700°C. Этим устройствам не требуется атмосферный воздух, поскольку в основе принципа их действия лежит преобразование напряжения на выходе, в соответствии с концентрацией кислорода в выхлопных газах.

Виды кислородных датчиков

Широкополосный кислородный элемент

Это усовершенствованная модификация. В ее состав входит циркониевый датчик, схема которого дополнена закачивающим элементом. Контроллер из циркония обеспечивает измерение концентрации кислорода в отработанных газах, осуществляя фиксацию напряжения, которое вызвано разностью потенциалов. Затем выполняется сравнение показаний с эталонным значением (450мВ), и, при обнаружении отклонений, начинает подаваться ток, способствующий закачиванию ионов кислорода из выхлопных газов. Это производится до того момента, пока значение напряжение не сравняется с эталоном.

Рабочий ресурс кислородного устройства

Кислородный элемент является одним из датчиков, который имеет достаточно быстрый износ. Это обусловлено тем, что он подвергается постоянному контакту с отработанными газами и его рабочий ресурс прямо зависит от качества топливной смеси и отсутствия неисправностей в двигателе. К примеру, датчик из циркония рассчитан на 70-130 тыс. км пробега.

Работа нижнего и верхнего датчика находится под постоянным контролем бортовой диагностической системы. И при сбое одного из них фиксируется соответственная ошибка, при этом на приборной панели загорается лампочка («Check Engine»). Определить поломку в этом случае можно при помощи специального сканера диагностики.

При исправном функционировании лямбда зонда, параметры сигнала представлены правильной синусоидой, которая демонстрирует частоту переключения не меньше 8 раз за 10с.

Схема работы кислородного датчика

Причины неисправностей и как их определить

При неправильной работе лямбда зонда силовой агрегат автомобиля начинает работать нестабильно.

Причины поломки кислородного датчика

Рассмотрим причины, по которым регулятор может дать сбой.

  1. В электрической цепи случился разрыв, например, в точке подключения датчика к общей сети. Другой причиной может состоять в недостаточном контакте на контроллере либо его окислении.
  2. Замыкание при работе регулятора.
  3. Загрязнение, которое является самой распространенной причиной неисправности датчика. Данная поломка, зачастую, случается из-за постоянной заправки автомобиля некачественным топливом.
  4. Температурная перегрузка датчика. Данная проблемы возникает из-за сбоев в системе зажигания.
  5. Непрерывное передвижение автомобиля по бездорожью приводит к большим вибрациям и к повреждению устройства.
  6. Кислородный элемент часто ломается при попадании в систему цилиндров силового агрегата или во впускную систему антифриза.
  7. Поломка нагревателя регулятора. Очень часто данная проблема возникает из-за износа контроллера (его естественного «старения»).
  8. Датчик может выйти из строя, если двигатель работает на слишком обогащенной ТВС.

Симптомы поломки лямбда зонда

Определить неисправность кислородного датчика можно по следующим симптомам:

  • расход топлива значительно вырос;
  • обороты «плавают» при холостых оборотах силового агрегата;
  • вы стали ощущать характерные рывки, когда автомобиль набирает скорость;
  • катализатор работает нестабильно;
  • повысилась концентрация токсинов в отработанном газе.

В том случае, если вы обнаружите хотя бы один из перечисленных признаков, следует провести диагностику контроллера, а в случае необходимости — заменить его.

Датчик кислорода

Диагностика лямбда зонда

Выше мы рассказали, как работает лямбда зонд, а теперь поговорим о диагностике и прочистке датчика.

Итак, начиная диагностику, нужно погреть элемент. Для этого следует запустить силовой агрегат и дать ему работать примерно 10мин. Это должно обеспечить идеальную проводимость в электролите и создание конечного напряжения на регуляторе кислорода. Диагностика производится без отключения лямбда зонда, при работающем и прогретом моторе. Сама диагностика выполняется при помощи осциллографа — данное оборудование дает самый правильный результат.

Если нормативное значение напряжения будет отличаться от полученного при диагностике, то датчик нужно заменить. Параметр напряжения должен составлять не меньше 10,5В. Обнаружив пониженное значение напряжения следует проверить качество подключения регулятора кислорода и соответствующих разъемов, помимо этого, необходимо убедиться в заряженности аккумулятора.

Ещё нужно протестировать сопротивление датчика. Для чего требуется отключить разъем. В идеальном варианте показатель сопротивления должен находиться в интервале 2-14Ом, но это значение зависит от модели датчика кислорода.

Прочистка кислородного датчика

Если датчик не исправен, то, обычно, его требуется заменить, но в иногда проблему можно решить, почистив кислородный регулятор.

Для прочистки датчика следуйте инструкции:

  1. Отключить контроллер от питания.
  2. Демонтировать датчик. Удобнее это сделать при помощи специального инструмента, но если такового нет, то выполните демонтаж руками.
  3. Процедура прочистки осуществляется ортофосфорной кислотой. Кислородный регулятор помещается в ёмкость с кислотой ориентировочно на 10-20мин. Этого времени достаточно, чтобы кислота удалила имеющиеся отложения и окислы, не разрушив целостность электродов. Для наибольшего эффекта прочистки можно снять защитный колпак, но сделать это не всегда возможно, поскольку для демонтажа необходим токарный станок.
  4. По завершению процедуры прочистки контроллера необходимо промыть его в воде и хорошо просушить.

Если выполненные действия не привели к работоспособности устройства, то его требуется поменять. Заменяя регулятор кислорода, следует убедиться в том, что разъёмы на меняемых датчиках идентичны.

Важно! Процедура прочистки может быть выполнена лишь тогда, когда под защитным колпаком датчика присутствуют отложения.

Замена кислородного датчика

Заменяя лямбда зонд необходимо соблюдать некоторые правила:

  • выкручивать регулятор нужно на остывшем до 40-50°C моторе (в этот момент тепловая деформация не так велика, а детали не слишком раскалены);
  • выполняя монтаж нужно смазать поверхность резьбы герметиком, который исключит прикипание;
  • удостовериться в целостности уплотнительной прокладки;
  • затягивать элементы следует производить с определенным производительным моментом – так будет обеспечена нужная герметичность;
  • подключая разъём следует проверить электропроводку на повреждения;
  • после окончания процесса установки следует провести тестирование при разных режимах работы силового агрегата.

Доказательством правильной работы лямбда зонда будет отсутствие указанных ранее признаков сбоев, а также ошибок на электронном блоке управления.

Широкополосный лямбда зонд — кислородный датчик

Для снижения токсичных выбросов в автомобиле предусмотрена сложная система очистки выхлопного газа. Чтобы каталитический нейтрализатор стабильно обеспечивал уровень выброса в соответствие с эко протоколами Евро 4, 5, 6, двигатель авто должен получать корректно обогащенную топливную смесь, которая сгорает в цилиндрах блока на 99 %. Правильно сформировать процентный показатель: воздух/топливо помогают лямбда зонды — датчики присутствия кислорода. Элементы системы мониторят состав отработанного газа и передают сигналы на блок управления ДВС.

С ужесточением протоколов по нормам выбросов производители начали массово устанавливать на свои авто последнюю разработку кислородного улавливателя — широкополосный лямбда зонд, узел замеряет процент кислорода в отработанном газе в расширенных контрольных границах.

Датчики кислорода — разновидности

Функция всех датчиков, независимо от конструктивных особенностей, проводить постоянный количественный замер кислорода в отработанном газе и сравнивать показатель с эталоном. На основании количества остаточного кислорода, ЭБУ делает вывод о качестве сгорания топлива в блоке цилиндров. Эталонный показатель топливной смести носит название стехиометрическая (абсолютная) ТВС. Технически обозначается как λ=1.

В ее составе должно присутствовать соотношение 14.7/1, где 14.7 — кислород, 1 — топливо. При таком соотношении происходит полное сгорание солярки или бензина, распад твердых частиц, и как следствие, минимальные токсические отходы в выхлопе. Когда в ТВС преобладает воздух, смесь считается обедненной, если преобладает топливо — обогащенной.

Автомобили, с системой экологических выбросов под протокол Евро 5, 6 оснащаются широкополосными датчиками, усовершенствованные конструкции позволяют отслеживать процентное соотношение кислород/топливо в системе выпускного тракта максимально точно. Кроме широкополостных лямбда зондов авто оснащаются:

  • зондами на основе циркония;
  • титановыми.

Эти три разновидности контроллеров не могут быть взаимозаменяемыми. Принцип работы циркониевого зонда основан на гальваническом законе, где твердый наконечник из диоксида циркония действует как электролит. Широкополосный датчик имеет две камеры и работает на основе закона модуляции напряжения.

Каждый кислородный зонд предназначен под конкретную марку авто. Датчик кислорода синхронизирован с блоком управления ДВС, переустановка конструкций не допускается.

Конструктивные параметры широкополостного лямбда зонда

Место установки датчика на патрубке выходного коллектора перед блоком каталитического нейтрализатора. Для более четкого контроля за составом выхлопного газа и работой катализатора, после блока нейтрализатора может устанавливается второй кислородник. Конструкция широкополостного элемента.

  1. Камера электролизного (ионного) насоса.
  2. Опорные электроды (платиновое покрытие).
  3. Нагревательная пластина.
  4. Эталонный проход.
  5. Керамический блок (ZrO2).
  6. Диффузионная щель.
  7. Измерительная (опорная) камера.
  8. Платиновые электроды измерительной камеры.
  9. Электроды ионной электролизной камеры (насоса).

Широкополостные конструкции выдают значение лямбда (идеальная или стехиометрическая ТВС) в виде гиперболы по мере увеличения амперности. Циркониевые и титановые измерители лишены возможности точно отслеживать изменение параметров топливной смеси из-за особенности конструкции, единственный показатель, который доступен таким датчикам передавать на ЭБУ сигнал о состоянии ТВС в значениях: «Обогащенная», «Обедненная».

Рабочий цикл широкополосного датчика

Рабочую зону широкополосного лямбда зонда принято условно делить на 4 части. Это удобно для понимания принципа работы узла, во время диагностики, когда на приборной панели выходит ошибка системы.

  1. Камера ионого электролизного насоса — А.
  2. Чувствительный элемент или элемент Нернста — В.
  3. Электроцепь — С.
  4. ЭБУ — Д.

Отработанные газы, проходя по патрубку системы проникают в диффузионную щель, где происходит процесс дожигания. После дожига в камере образуется либо избыток, либо нехватка кислорода. Время каталитического сгорания твердых частиц в камере занимает 0.01 сек., но поскольку процесс дожига происходит только при высоком нагреве газа (от 200–300 градусов по Цельсию), камера нагревается через элемент нагревателя.

После догара топливного выхлопа в блоке, чувствительный элемент Нернста проводит сравнение, полученный состав воздуха с эталонным и передает информацию на ЭБУ мотора в одном из трех вариантов:

  • недостаток кислорода (лямбда «минус»), смесь обедненная;
  • переизбыток (лямбда «плюс»), смесь обогащенная;
  • стехиометрия (лямбда =1) — уравновешенный параметр.

На основе показателей ЭБУ посылает импульс на ионный насосный блок. В зависимости от первичных данных блок управления передает одну из трех команд.

  1. При переизбытке кислорода формируется положительный ток, смесь обедненная, необходимо провести лишний кислород в выхлопной патрубок.
  2. Если смесь обогащенная, необходимо закачать кислород из коллектора выхлопной системы в камеру и сформировать отрицательный ток.
  3. При стехиометрии ЭБУ не дает сигнал.

Во время формирования положительного или отрицательного тока в блоке ионного насоса, формируется показатель качественного состава выхлопной смеси. ЭБУ считывает параметр тока на сторонах насоса и формирует сигналы на корректировку подачи топлива в систему впрыска.

После внедрения широкополостных датчиков в систему выходного коллектора значительно упростился процесс диагностики и отпала необходимость использовать газоанализаторы. Но не все так однозначно в работе современных датчиков.

Нулевой показатель тока

Существует еще одна ситуация, когда во время работы ДВС кислородный зонд отправляет на ЭБУ сигнал нулевой силы тока. Это обозначает, что контроллер не смог вывести параметр лямбда на «1» или стехиометрию, существуют несколько распространенных причин:

  • критичный дефект;
  • неисправность зонда.

На практике водитель в одном случае из десяти увидит код ошибки, говорящей, что датчики не работает. ЭБУ не проверяет качество работы лямбда зонда, поскольку для мониторинга необходимо принудительно обогатить топливную смесь, затем критически увеличить поступление воздуха в цилиндры. Это способствует токсичному выхлопу. Поскольку вся система направлена на поддержку экологического стандарта отработанного газа, проверить рабочее состояние датчика можно только принудительно, вручную.

Критичный дефект возникает на исправном датчике, если его система корректировки на пределе параметров настройки. В этом случае на доске приборов появляется код ошибки «Превышение предела корректировки топливной смеси».

И в первом и во втором случае проводится демонтаж датчика, его проверка на работоспособность, вторым шагом идет проверка топливного состава. Если смесь подается в цилиндры блока неправильного состава, проводится корректировка качества смеси через настройку форсунок, зажигания, других элементов системы топливоподачи.

Признаки поломки

По своему техническому регламенту широкополостные кислородные зонды корректируют лямбду в настройке 0.7–1.6 λ. Признаки выхода из строя кислородника во многом схожи с поломками катализатора, поэтому перед диагностикой лямбда зонда проверяется сигнал от каталитического нейтрализатора. Характерные симптомы неисправности:

  • высокая токсичность выхлопа (проверяется СО2 измерителем);
  • нарушение динамики разгона;
  • на оборотах выше средних может появляться секундный «Чек» на приборной панели;
  • увеличенный расход топлива;
  • нестабильный, плавающий холостой ход (симптом также может указывать на поломку ДХО);
  • систематический перегрев каталитического нейтрализатора, под днищем слышаться потрескивающие звуки после того как мотор заглушен;
  • коды ошибок лямбда зондов на приборной панели.

Перечисленные признаки могут свидетельствовать о нарушении в работе других узлов и агрегатов: разрушенном катализаторе, растянутом ремне ГРМ и прочем.

Причины неисправности

Средний срок службы широкополостных датчиков 100–130 тыс. пробега. Значительно сократить работоспособность прибора могут следующие показатели:

  • некачественный бензин;
  • соляра с большим содержанием серы, присадок;
  • использование низкотемпературных герметиков при монтаже (покрытие разрушается, попадает в выпускной коллектор и блок датчика);
  • износ масляных колпачков, колец, масло проникает в систему выпускного коллектора;
  • некорректно выставленное зажигание, систематическое поступление в цилиндры обогащенной ТВС;
  • трещина в корпусе;
  • нарушение проводки, нестабильный контакт, обрыв цепи.

Каждая из причин влияет на срок службы кислородного датчика. При замене детали используют только оригинальные изделия, сверяясь по каталожным номерам. Производители настаивают — кислородные широкополостные датчики можно менять только на аналогичные с совпадающими каталожными номерами.

Как провести диагностику широкополостного лямбда зонда

Диагностика широкополосного датчика начинается с визуального осмотра наконечника элемента, проверки токопроводящих выводов. Это самый простой способ провести диагностику, осматривать датчики нужно каждые 10 000 пробега, вынимая детали с посадочного места на выходном коллекторе. Что проверяют.

  1. Надежность контакта клеммы с зондом.
  2. Наличие механических повреждений.
  3. Выкручивают элемент проверяют кожух.

На рабочем зонде могут быть незначительные отложения, которые легко счищаются (даже ногтем). На наконечнике не должно быть окисла. Зонд необходимо поменять, если после демонтажа на наконечнике замечают изменение покрытия.

Сажевые отложения возникают при систематически переобогащенной топливной смеси, если вышел из строя нагреватель зонда. Сажа засоряет внутренние блоки, снижает скорость реакции и точность передачи данных.

Серые, белые отложения свидетельствуют, что в моторном масле или топливе большое количество присадок. Отложения забивают проходы в камеру, снижают точность сигнала в 5 раз.

Свинец накапливается на наконечнике зонда и снижает чувствительность платиновых панелей. Возникает при использовании некачественного топлива (чаще на дизельных моторах).

Диагностика зонда мультиметром

Если визуально датчик не имеет следов неисправности, нет отложений, проверяется работоспособность цепи. В широкополостных датчиках Bosch, которые чаще других устанавливаются на авто присутствует шесть проводов подключения:

  • Красный — сигнальный плюс;
  • Желтый — опорный плюс;
  • Черный — опорный минус;
  • Белый — нагреватель минус;
  • Серый — нагреватель плюс;
  • Зеленый — сигнальный минус.

Для проверки работоспособности определенный провод будет подключаться на щуп мультиметра. Проверка целостности электроцепи узла делится на четыре этапа.

  1. Диагностика напряжения в нагревательном элементе.
  2. Напряжения в опорном блоке зонда (опорное напряжение).
  3. Сопротивление нагревательного элемента (проверка состояния).
  4. Сигнал.

Для проверки напряжения в нагревательном элементе, включают зажигание, зонд остается в разъеме. Щупы мультиметра присоединяются к проводам подогрева (белый, серый). Если цепь рабочая, цифры напряжения на экране тестера совпадут с напряжением бортовой сети — 12 В.

Напряжение в проводке опорного блока проверяется аналогично. Щупы устанавливаются на сигнальный провод и массу (желтый, черный), рабочая проводка выдаст на экран тестера показание 0.45 В.

Широкополостные конструкции зондов могут работать только после нагрева. Работоспособность нагревательной части датчика проверяют по сопротивлению элемента. Датчик снимают с разъема, проверяют сопротивление между контактами нагревателя. Для каждого зонда характерны индивидуальные параметры сопротивления, но в любом случае они находятся в границах 2–10 Ом.

Замена датчика

Проверка проводки зонда достаточно кропотливая работа, в большинстве случаев на СТО предлагают только поменять узел, если нарушена проводка, но учитывая, стоимость оригинального широкополостного датчика начинается с 10 000 руб. многие водители успешно находят неисправность в цепи и устраняют пробой.

Переустановка зонда занимает 10–15 минут при выключенном и желательно остывшем моторе. Отключается АКБ, специальным ключом снимается затяжка датчика, деталь вынимается с выходного коллектора и отсоединяется от ЭБУ. Установка нового происходит аналогично, зонд вкручивается в посадочное место рукой, затягивается. При замене проверяется состояние седла, степень износа уплотнительных колец. При необходимости проводится замена.

Широкополосные кислородные лямбда зонды достаточно сложный прибор, которые синхронизирован с прошивкой электронного блока конкретного автомобиля. Если газоанализатор можно было легко переделать из старого датчика своими руками, то в случае с кислородниками проводить такие работы опасно. Исключение — большой опыт в программировании и достаточные знания по настройке данного типа оборудования.

Видео по теме

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×