Для чего нужен лямбда зонд, что такое датчик кислорода?

Автомобильные двигатели совершенствуются год от года. Наравне с динамикой и скоростными характеристиками, улучшаются также и показатели экономичности и экологичности, электронный мозг автомобиля неустанно следит за правильностью работы двигателя.

Для того чтобы топливо сгорало наиболее эффективно и производилось наименьшее количество выбросов, в систему выпуска интегрирован датчик кислорода или лямбда — зонд, контролирующий качество сгорания топлива и позволяющий следить за работой двигателя.Лямбда - зонд

В данной статье собран лучший материал о его устройстве, работе, поломках и подобраны советы бывалых мастеров, полезные как для новичков так и для опытных владельцев авто.

Что такое лямда-зонд

Со временем автомобили становятся все более и более сложными. Разработано устройство, которое образует сложный химический оборот: оно входит в систему выброса отработанных газов, где на датчике образуется напряжение, которое подается на блок управления.

Необходимо, чтобы лямбда-зонд подавал сигнал на компьютер автомобиля и определял, какое количество кислорода содержится в выхлопе, иначе ЭБУ будет неверно дозировать топливо, а это приведет к повышенному расходу топлива, а так же к потере мощности.

Блок управления регулирует количество топлива, используя сигналы устройства, чем обогащает или обедняет смесь.

Это происходит одним циклом и постоянно, в закрытом контуре. Если лямбда-зонд не подает никаких признаков жизни, то блок управления переходит в режим работы по таблицам, которые заложены, своего рода, аварийный режим. Блок подает обогащенную смесь, вызывает большой расход топлива и сильную токсичность выхлопа.

Типы датчиков кислорода

циркониевый датчик кислорода

Циркониевый датчик стоит впереди катализатора и сам генерирует напряжение, либо отрицательное, либо положительное. Опорное напряжение такого датчика составляет 0,45 В, которое отклоняется либо до 0,9 В, либо до 0,1 В. Главное отличие такого датчика от титанового является именно тот факт, что циркониевый самостоятельно генерирует напряжение.

При ремонте стоить помнить, что к такому датчику ни в коему случае нельзя припаивать какие попало провода, потому что именно в изоляции проложены каналы для прохождения эталонного воздуха. Если такового не будет, то датчик попросту не будет правильно работать.

Широкополосный датчик – это новейшая конструкция лямбда-зонда на данный момент.

Его устройство позволяет не просто определять бедную или богатую смесь на входе в цилиндры, но так же и определять степень отклонения. Именно такие параметры сделали его более точным, в то же время широкополосный кислородный датчик быстрее реагирует на изменения состава выхлопных газов.

Всем известно, что любой кислородный датчик начинает работать только после 350 градусов. Здесь же для более быстрого достижения рабочей температуры устанавливается нагревательных элемент.

Как устроен датчик кислорода

Датчик состоит из керамической трубки, покрытой платиной, внутрь вставлены два электрода. Корпус трубки расположен в системе горячих отработанных газов, а другая часть соединяется корпусом с атмосферой. В новейших датчиках системы отверстия отсутствуют, кислород в них проникает через изоляцию кабелей.

  • Получается, что обе стороны лямбда-зонда расположены в различных средах.
  • Первая среда – это выхлопные газы, вторая – атмосфера.
  • Когда кислород сгорает в отработанных газах, а в атмосфере он, конечно, имеется, датчик выдает напряжение, высчитывая разницу в содержании в газах и в атмосфере.

Чем выше разница у выхлопных газов и кислорода в объёме атмосферы, тем большее количество напряжения вырабатывает датчик. Высокий уровень напряжения – 0,9 Вольт, средний – 0,4 5Вольт и бедный уровень – 0,1 Вольт. Скорость немедленного переключения от бедной смеси к обогащенной зависит от устройства системы подачи топлива. Скорость реакции системы подачи топлива на сигналы датчика кислорода зависит, прежде всего, именно от конструкции самой системы.

Так, например, наименьшая скорость реакции у центрального впрыска? Дальше идет распределенный впрыск, ну а самым чувствительным, естественно, является непосредственный впрыск.Датчик кислорода включается, когда температура его достигает 350градусов.

скорость реакции у центрального впрыска

Внутри встроен элемент нагрева. Он не остывает и не отключается при работе автомобиля на холостом ходу. В новых современных моделях автомобилей стоит уже не по одному датчику, а от 2 до 4 штук. Датчик кислорода работает в высокой температуре выхлопных газов. Со временем грязь накапливается на корпусе датчика и приводит его к уменьшению работоспособности.

Загрязнители бывают различные: сера, масло, остатки топлива. Наружная поверхность лямбда-зонда также подвержена повреждениям: жидкостью, маслом, землёй, солью дорожной.

Диагностируем датчик кислорода

Лямбда-зонд проверяют специальным сканером, осциллографом для записи амплитудных и временных параметров или вольтметром. На вольтметре показания быстро меняются, и считать данные очень трудно. При диагностике многоконтактным осциллографом или сканером на экране появляются диаграммы, на них показаны все переходы постоянного напряжения.

Программа показывает напряжение работающего датчика в виде волнистой линии. Оно высвечивается в форме амплитуды и демонстрирует переход от богатого состояния к бедному.

  • Если датчик новый, он должен хорошо работать во время холостых оборотов.
  • Напряжение в этот момент изменяется от минимального показания (0,1 В) к максимальному (0,9 В).
  • При обрыве или замыкании цепи датчика загорается лампочка на панели приборов.

При поломке или неисправности датчик необходимо заменить. Этим самым уменьшится расход бензина и токсические выхлопы, также продлевается работа катализатора. Датчики, имеющие один или два провода, заменяются через каждые 50 тысяч километров, с тремя или четырьмя проводами – через 70 тысяч километров.

Как проверить лямбда зонд и заменить его

О том, что лямбда-зонд играет важнейшую роль в работе двигателя и выхлопной системы автомобиля знают многие водители. А это значит, что большинство из них интересуются вопросом, как проверить лямбда-зонд? Сделать это совсем несложно. В данной статье мы рассмотрим способы проверки лямбда-зонда и расскажем как заменить его при необходимости.

Лямбда-зонд или, другими словами, датчик кислорода – это такое специальное устройство, расположенное в выпускном коллекторе.

Именно показания данного кислородного датчика позволяют электронному блоку управления инжектора поддерживать оптимальный состав топливовоздушной смеси (лямбда-зонд дает сигнал электронике, в случае поступления в камеру сгорания слишком бедной, либо чересчур богатой смеси, и компьютер корректирует ее).

Согласно теории, для того, чтобы произошло сгорание 1 кг топливно-воздушной смеси, требуется почти 15 кг кислорода.

Именно поэтому исправность лямбда-зонда напрямую влияет на работу силового агрегата и расход топлива.

Но далеко не все четко представляют себе, что же такое лямбда-зонд. Кроме того, перед тем как затевать проверку датчика, следует знать причины, по которым он выходит из строя, а также последствия, к которым может привести поломка лямбда-зонда.

Как устроен лямбда-зонд (принцип работы)

В конструкцию лямбда-зонда входят следующие комплектующие:

  • корпус из металла (с нарезанной резьбой для фиксации);
  • керамический изолятор;
  • уплотнение (кольцо);
  • проводка и специальные манжеты для ее уплотнения;
  • защитный корпус, с просверленным в нем отверстием (обеспечивает вентиляцию);
  • токопроводящий контакт;
  • наконечник из керамики;
  • спираль (помещенная в специальный резервуар);
  • защитный щиток (имеет отверстие, предназначенное для выпуска газов).

Особенностью таких зондов является то, что для их производства применяются исключительно термостойкие материалы, потому как сам лямбда-зонд функционирует в условиях высокой температуры.

Существует 4 типа зондов (зависит от количества проводов, которые к нему подходят):

  1. Однопроводной;
  2. Двухпроводной;
  3. Трехпроводной
  4. Четырехпроводной.

Основные причины поломок лямбда-зонда

Причинами неисправностей могут быть как сторонние факторы, так и ненадлежащий уход за некоторыми элементами автомобиля, такие как:

  1. Попадание внутрь корпуса тосола или тормозной жидкости;
  2. Чистка корпуса с применением средств, которые изначально для этого не предназначены;
  3. Слишком высокое содержание свинца в топливе;
  4. Перегрев корпуса – данная неприятность возникает в случае заправки некачественным топливом. Это случается при неисправном датчике охлаждающей жидкости, регуляторе давления, а также изношенном топливном фильтре. Все это приводит к тому, что в камеру сгорания попадает загрязненный бензин.

Последствия выхода из строя лямбда-зонда
При поломке лямбда-зонда автовладелец сразу ощущает изменения в поведении машины:

  • рывки в движении;
  • повышенный топливный «аппетит»;
  • некорректная работа катализатора;
  • нестабильные обороты мотора;
  • повышенная концентрация токсинов в выхлопных газах.

Все это заставляет внимательно контролировать работу датчика кислорода. Проводить его проверку стоит не реже чем раз в 10 000 км.

Методы проверки лямбда-зонда

Работоспособность лямбда-зонда для начала можно попробовать оценить визуально, а после этого проверить при помощи электроизмерительных приборов (вольтметра или осцилографа).

Читайте также:  Датчик положения дроссельной заслонки – регулировка, проверка, неисправности

Визуальная проверка. Конечно, это не панацея, но данный метод наиболее прост и понятен, так что начинать комплексные меры рекомендуется именно с него.

Сначала стоит осмотреть разъемы, к которым подключены провода – все они должны быть надежно зафиксированы на своих посадочных местах.

Далее необходимо внимательно осмотреть непосредственно сам датчик кислорода:

  1. Наличие сажи. Сажа как правило, возникает либо в случае дефектного нагревателя зонда, либо в случае сгорания обогащенной топливной смеси. Все это засоряет прибор и «тормозит» реакцию лямбда-зонда на состав выхлопа;
  2. Блестящие отложения – первый признак чрезмерной концентрации свинца в топливе. В данном случае предстоит замена устройства, так как свинец повреждает сам зонд и каталитический нейтрализатор;
  3. Отложения белого или серого цвета также ведут к замене датчика. Причина такой неисправности чаще всего заключается в использовании присадок для топлива или моторного масла.

Проверка с помощью приборов. Для того чтобы проверить лямбда-зонд, необходимо приготовить цифровой вольтметр, включенный в режим измерения постоянного напряжения.

Для начала стоит прогреть мотор, после чего нужно найти датчик в подкапотном пространстве и внимательно осмотреть его. Если он покрыт обильными отложнениями сажи, свинца или другими подобными веществами, то продолжать проверку нецелесообразно – потребуется замена.

В противном случае, ищем причину дальше:

  • Нужно убедиться в отсутствии повреждений механического характера у самого зонда и у подходящих к нему проводов.
  • Если все в порядке, следует завести авто, перед этим отключив от колодки кислородный датчик, и присоединив его сигнальный провод к цифровому вольтметру.
  • После этого необходимо увеличить обороты двигателя до 2500 и отпустить педаль акселератора.
  • Далее идет черед вакуумной трубки, которую следует вынуть из топливного регулятора давления.

Теперь можно определить, исправен ли лямбда-зонд. Для этого надо посмотреть на показания вольтметра – если они находятся на отметке 0,8 В и менее (или вообще отсутствуют), то налицо неисправность устройства.

После этого следует провести проверку на обедненную смесь, для чего потребуется спровоцировать подсос воздуха, используя вакуумную трубку. Об исправной работе лямбда-зонда свидетельствуют показания вольтметра в пределах 0,2 В или менее. Если все тесты показали отрицательный результат, то замены датчика не избежать.

Замена лямбда-зонда

Замена лямбда-зонда выполняется исключительно при холодном двигателе и отключенном зажигании.

Покупать новый датчик следует с той же маркировкой, что нанесена на старый зонд.

Замену производят в три этапа:

  1. От датчика отсоединяются провода;
  2. Гаечным ключем выкручивается старый лямбда-зонд.
  3. На его место вкручивается новый.

Главное – работать осторожно, чтобы не сорвать резьбу.

После замены необходимо подключить проводку и проверить корректность работы нового лямбда-зонда.

Как видно, проверка и замена кислородного датчика не слишком сложна, так что при желании с ней справится любой автолюбитель.

https://unit-car.com/diagnostika-i-remont/100-kak-proverit-laymbda-zond.html

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Количество выбросов вредоносных веществ в атмосферу регулируются жесткими экологическими нормами большинства стран мира, включая РФ. Чтобы снизить уровень пагубных испарений были созданы каталитические нейтрализаторы (или как их еще называют катализаторы). Эти устройства снижают объем вредных веществ, которые попадают в воздух вместе с выхлопными газами, образующимися в процессе работы ДВС.

  • Несомненно, катализаторы являются необходимыми узлами автомобиля, однако эффективность их работы обусловлена определенными условиями.
  • В процессе работы нейтрализатора необходимо контролировать состав топливно-воздушной смеси, иначе полезный элемент перестанет выполнять свои функции.
  • Чтобы устройство работало как можно дольше используются специальные датчики кислорода, также известные как кислородные датчики, датчики концентрации О2 или лямбда-зонды (ЛЗ).

Что такое лямбда-зонд

Если говорить о том, за что отвечает лямбда-зонд, то проще всего охарактеризовать его как прибор, определяющий уровень кислорода, который содержится в отработанных газах.

Дело в том, недостаточный объем воздуха в топливной системе (λ > 1 – бедная смесь) обычно приводит к тому, что углеводороды и образовывающийся угарный газ не будут полностью окисляться. Если же кислорода будет, наоборот слишком много в этой смеси (λ < 1 – богатая смесь), то оксиды азота не будут разлагаться на кислород и азот. Поэтому наличие ЛЗ в любой системе просто необходимо.

Если рассматривать, что такое лямбда-зонд в автомобиле, исходя из его конструкции, то датчик кислорода состоит из следующих элементов:

  • Керамического наконечника (обычно изготавливается на основе двуокиси циркония), оснащенного защитными экранами, а также отверстиями для забора выхлопных газов и атмосферного воздуха. Именно эти экраны являются рабочими элементами ЛЗ.
  • Теплопроводящих нагревательных элементов, которые находятся внутри керамических наконечников.
  • Токосъемников электрического сигнала, расположенных в средней части кислородных датчиков.

Все эти составляющие (кроме чувствительных частей наконечников) закрыты металлическим корпусом с резьбой, благодаря которой деталь фиксируется на корпусе приемной трубы.

Принцип работы лямбда-зондов

Кислородные датчики оснащены проводкой, один конец которой подключается к бортовой системе автомобиля, что позволяет «запрашивать» данные у ЛЗ о состоянии топливной смеси раз в 2 секунды. При повышении оборотов частота обновления увеличивается.

По сути ЛЗ функционирует также как гальванический элемент. После установки в выпускном коллекторе датчик разогревается до 400 градусов под влиянием потоков выхлопных газов, идущих из двигателя.

В таком состоянии циркониевый наконечник «активируется» и начинает «дышать» одной своей стороной наружным воздухом, а другой – выхлопными газами. Как только один из электродов фиксирует изменение количества кислорода, на управляющую систему машины передается соответствующий сигнал.

Полученная информация об объеме кислорода в смеси анализируется системой управления, которая позволяет поддерживать оптимальное (стехиометрическое) соотношение воздуха и топлива в камерах сгорания автомобиля.

Полезно! Стехиометрическое соотношение кислорода по отношению к топливу должно составлять порядка 14,7:1.

Чтобы обеспечить более точную регулировку данных используется второй датчик, который размещается за катализатором. Однако количество лямбда-зондов может быть и больше.

Как определить, сколько датчиков кислорода установлено в автомобиле

Чтобы выяснить, сколько лямбда-зондов находится в вашем автомобиле, можно обратиться в автосервис, где вам выдадут распечатку с данными о диагностике ЛЗ (обычно это снимок днища машины с выделенными датчиками). Однако можно сэкономить и найти их самостоятельно.

В первую очередь необходимо выяснить в каком году был изготовлен автомобиль. Если вы являетесь владельцем АТС, произведенного до 2000 года, то, скорее всего, в нем установлен только 1 ЛЗ. В более современных машинах, выпущенных после «нулевых» обычно находится 2 или 4 датчика.

Чтобы определить их количество еще точнее необходимо уточнить объем двигателя. Если он составляет:

  • меньше 2 литров, то в машине вы найдете 2 ЛЗ (один будет расположен в подкапотном пространстве, где вы легко его заметите, а второй – под днищем авто);
  • больше 2 литров, то в авто будет 4 датчика (2 верхних, расположенных в подкапотном пространстве и 2 нижних – под днищем машины).

Найти его довольно просто (именно их чаще всего меняют), для этого:

  • Откройте капот авто.
  • По центру подкапотного пространства под пластиковой крышкой с наименованием марки машины вы найдите мотор авто.
  • Осмотрите пространство вокруг двигателя и найдите массивные трубы (выпускной коллектор), которые одной стороной примыкают к мотору, а другой уходят вглубь.
  • На выпускном коллекторе найдите небольшую деталь цилиндрической формы, длина которой будет порядка 5-7 сантиметров. Это и будет лямбда-зонд (или несколько, в этом случае один датчик будет расположен справа, а другой – слева).

Стоит отметить, что информация о том, для чего нужен лямбда-зонд и где он расположен, интересует автовладельцев далеко не из-за праздного интереса. Дело в том, что согласно сервисным книжкам разных автомобилей эти элементы нужно менять после определенного пробега.

Обычно замене подлежат ЛЗ поработавшие более 80 тысяч километров, однако, исходя из практики, датчики способны выдерживать нагрузки вдвое больше, если вы будете придерживаться нескольким рекомендациям.

Как продлить срок службы зонда и когда его менять

Зная, на что влияет лямбда-зонд, довольно просто определить неисправность этого элемента. Например, если вы заметили, что:

  • на холостых оборотах или на малом газу мотор неустойчиво работает или вовсе глохнет;
  • расход топлива значительно увеличился;
  • динамические характеристики авто резко ухудшились;
  • после выключения двигателя появилось своеобразное потрескивание в области катализатора, сопровождающееся неприятным запахом сероводорода (или как говорится в простонародье «тухлых яиц»);
Читайте также:  Что делать если загорелся check engine

Скорее всего, пришло время менять ЛЗ и продлить «жизнь» этому элементу не получится.

Однако, если все системы работают исправно то увеличить срок службы датчика можно если:

  • Использовать только качественный бензин, рекомендованный для вашего автомобиля.
  • Выбирать проверенные жидкости с присадками, сопровождающиеся сертификатами соответствия.
  • Никогда не использовать герметики для фиксации датчиков (особенно это касается силиконовых составов).
  • Не запускать двигатель многократно за короткий отрезок времени.
  • При проверке работоспособности цилиндров, не отключать свечи зажигания.
  • Не перегревать выхлопную систему машины (кислородные датчики способны выдерживать только до 950 градусов).
  • Не использовать для обработки наконечников датчиков химически активные составы.
  • Следить, чтобы место соединения датчика и трубы оставалось герметичным.

Придерживаясь этих советов, вы сможете дольше эксплуатировать ЛЗ на своем автомобиле.

Не стоит пренебрегать таким, казалось бы, простым с точки зрения конструкции элементом, как лямбда-зонд, так как он играет не последнюю роль в функционировании основных систем машины. Стоимость нового ЛЗ составляет порядка 1 500 – 2 000 рублей, поэтому вы сможете сэкономить на его замене, если будете эксплуатировать автомобиль, учитывая рекомендации специалистов и своевременно производить диагностику.

https://avto-moto-shtuchki.ru/zapchasti/133-gde-nahoditsja-ljambda-zond.html

Устройство автомобиля – это сложнейшая конструкция, которая имеет огромное количество датчиков. В чем-то автомобиль можно сравнить с человеческим организмом, и если проводить эту аналогию, то такой механизм, как лямбда зонд можно сравнить с дыхательной системой человека.

Действительно, если обратиться к механику с вопросом – что становится причиной резкого падения тяги у автомобиля, то скорее всего специалист усомнится в исправности лямбда зонда. В критической ситуации потребуется его замена, но на практике – в ряде случаев этого можно избежать

Для чего нужен этот датчик

В ситуации поломки автомобиля знание принципа работы механизма не помешает никому. Во-первых, так механику будет сложнее одурачить владельца авто, приписывая к смете ненужные услуги. Во-вторых, водитель обладая знаниями технических особенностей деталей своего авто может сам поставить «диагноз», а возможно и устранить неполадку.

Так для чего же предназначен лямбда зонд? Он создает условия для работы каталитического нейтрализатора, который в свою очередь предназначен для фильтрации выхлопных газов. К слову, катализаторы обязаны своим широким распространением экологам и ярым борцам за чистоту окружающей среды. Именно катализаторы позволяют сделать выхлоп наименее вредным, а лямбда зонд осуществляет контроль за эффективной работой этого механизма.

  • Лямбда зонд унаследовал свое название от соответствующей буквы греческого алфавита.
  • Также лямбдой принято называть величину количества кислорода в топливно-воздушной смеси, которая составляет 14,7 долей воздуха на 1 долю топлива.
  • Обеспечить такую пропорциональность способен механизм электронного впрыска топлива с обратной связью с лямбда зондом.

Также предназначение лямбда зонда определяет его месторасположение – перед катализатором в выпускном коллекторе. Установленный на этом участке, лямбда зонд вычисляет объем излишек кислорода в топливно-воздушной смеси. При появлении дисбаланса прибор дает сигнал в блок управления впрыска.

Но, порой одного датчика становится недостаточно, поэтому в последних моделях автомобилей все чаще предусмотрено два датчика кислорода, между которыми располагается катализатор. При такой конструкции контроля точность анализа выхлопа топлива увеличивается в разы.

В основе лямбда зонда гальванические элементы с твердым керамическим электролитом из диоксида циркония. Поверх покрытия нанесен слой оксида иттрия и напыление из токопроводящих пористых платиновых электродов.

Электроды

Электроды на поверхности механизма действуют по принципу забора выхлопа и воздуха из атмосферы. Лямбда зонд начинает работать только после того, как прогрев достигнет 300 градусов по Цельсию.

Высокая температура приводит в действие циркониевый электролит, который пропускает сигнал об уровне выходного напряжения.

При заведении непрогретого двигателя, датчики кислорода не работают, а их нагрузку при низкой температуре выполняют другие датчики двигателя.

Существуют также датчики, которые используют вместо циркония двуокись титана. Их принцип работы заключается в том, что они изменяют объемное сопротивление по количеству содержания кислорода в выхлопе.

Большим минусом этого механизма является то, что они имеют сложную конструкцию и не могут генерировать ЭДС. Однако, именно они включены в конфигурацию многих самых продаваемых моделей автомобилей.

Еще одной разновидностью датчиков являются механизмы с дополнительным подогревом. Такой принцип позволяет им быстрее активизироваться, а значит, результат показателей параметров получается более точный.

Чем грозит поломка?

В первую очередь, поломка лямбда зонда может грозить авто владельцу увеличением расхода топлива и ухудшением разгона. Основная причина таких последствий заключается в том, что при поломке показания лямбда зонда не будут соответствовать действительности.

По этой же причине соотношение топлива и кислорода в результате может получиться неидеальным. Однако, даже при неисправности лямбда зонда машина все же будет на ходу. Но, критичность ситуации зависит от устройства автомобиля. Существуют модели, которые при отказе этого механизма, могут расходовать топливо в колоссальных объемах, поэтому становится необходим экстренный ремонт.

  • Также существует ряд причин, способных вывести лямбда зонд из строя.
  • К примеру, механизм может сломаться лишь частично, а именно – лямбда зонд продолжает работу, однако точность показаний резко падает.
  • Лямбда зонд также может перестать активизироваться при определенной температуре.
  • В любом случае, установить точную причину поломки может только специалист.
  • Стоит отметить, что если лямбда зонд окончательно вышел из строя, то менять его нужно только на аналогичный механизм.
  • В противном случае бортовой компьютер может просто не принимать его сигналы.

В случае, если отказывают сразу два датчика, то автомобиль может полностью выйти из строя. Единственный вариант передвижения, который остается в таком случае – это буксир или эвакуатор.

 

Стоит помнить, что лямбда зонд чрезвычайно чувствителен к поломкам.

Его могут вывести из строя некачественные поршневые кольца, сложный состав топлива и пропуски зажигания.

В первую очередь, усугубить поломку может использование этилированного топлива, которое благодаря содержащемуся в нем свинцу выводит из строя платиновые электроды. Достаточно пару раз заправиться таким бензином, чтобы окончательно разрушить лямбда зонд.

http://autoshas.ru/dlya-chego-nuzhen-lyambda-zond-v-avtomobile.html

Блюститель экологических норм

К современным транспортным средствам предъявляются достаточно жесткие требования по содержанию вредных веществ в отработавших газах.Загрязнение датчика кислорода

Необходимая чистота выхлопа обеспечивается сразу несколькими системами автомобиля, строящими свою работу на основании показаний множества датчиков. Но все же основная ответственность по «обезвреживанию» выхлопных газов ложится на плечи каталитического нейтрализатора, встраиваемого в систему выпуска.

Катализатор в силу особенностей происходящих внутри него химических процессов является очень чувствительным элементом, которому на вход должен подаваться поток со строго определенным составом компонентов.

Чтобы его обеспечить, необходимо добиться наиболее полного сгорания поступающей в цилиндры двигателя рабочей смеси, что возможно только при соотношении воздух/топливо соответственно 14.7:1. При такой пропорции смесь считается идеальной, а показатель λ=1 (отношение реального количества воздуха к необходимому). Бедной рабочей смеси (избыток кислорода) соответствует λ>1, богатой (перенасыщение топливом) – λ<1.

Точную дозировку осуществляет управляемая контроллером электронная система впрыска, однако качество смесеобразования все равно надо каким-то образом контролировать, так как в каждом конкретном случае возможны отклонения от указанной пропорции.

Эта задача решается с помощью так называемого лямбда-зонда, или датчика кислорода. Разберем его конструкцию и принцип работы, а также поговорим о возможных неисправностях.

Устройство и работа кислородного датчика

Итак, лямбда-зонд предназначен для определения качества топливо-воздушной смеси. Делается это посредством замера количества остаточного кислорода в выхлопных газах.

Затем данные отправляются в электронный блок управления, который производит коррекцию состава смеси в сторону обеднения или обогащения. Местом установки кислородного датчика является выпускной коллектор или приемная труба глушителя.

  • Автомобиль может оснащаться одним или двумя датчиками.
  • В первом случае лямбда-зонд устанавливается перед катализатором, во втором – на входе и выходе катализатора.
  • Наличие двух датчиков кислорода позволяет более тонко воздействовать на состав рабочей смеси, а также контролировать насколько эффективно выполняет свою функцию каталитический нейтрализатор.
Читайте также:  Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

Существуют два типа датчиков кислорода – обычные двухуровневые и широкополосные. Обычный лямбда зонд имеет сравнительно простое устройство и генерирует сигнал волнообразной формы. В зависимости от наличия/отсутствия встроенного нагревательного элемента такой датчик может иметь разъем с одним, двумя, тремя или четырьмя контактами.

Конструктивно обычный кислородный датчик представляет собой гальванический элемент с твердым электролитом, роль которого выполняет керамический материал.

Как правило, это диоксид циркония. Он проницаем для ионов кислорода, однако проводимость возникает только при нагреве до 300-400 °С. Сигнал снимается с двух электродов, один из которых (внутренний) контактирует с потоком отработавших газов, другой (внешний) – с атмосферным воздухом. Разность потенциалов на выводах появляется только при соприкосновении с внутренней стороной датчика выхлопных газов, содержащих остаточный кислород.

Выходное напряжение обычно составляет 0.1-1.0 В. Как уже отмечалось, обязательным условием работы лямбда-зонда является высокая температура циркониевого электролита, которая поддерживается встроенным нагревательным элементом, запитанным от бортовой сети автомобиля.

Система управления впрыском

Система управления впрыском, получая сигнал лямбда-зонда, стремится приготовить идеальную топливо-воздушную смесь (λ=1), сгорание которой приводит к появлению на контактах датчика напряжения 0.4-0.6 В. Если смесь бедная, то содержание кислорода в выхлопе велико, поэтому возникает лишь небольшая разность потенциалов (0.2-0.3 В).

В этом случае длительность импульса на открытие форсунок будет увеличена. Чрезмерное обогащение смеси приводит к практически полному сгоранию кислорода, а, значит, в системе выпуска его содержание будет минимальным. Разность потенциалов составит 0.7-0.9 В, что станет сигналом к уменьшению количества топлива в рабочей смеси.

  • Так как режим работы двигателя при езде постоянно меняется, то и корректировка происходит также непрерывно.
  • По этой причине значение напряжения на выходе датчика кислорода колеблется в ту и другую сторону относительно среднего значения.
  • В итоге сигнал получается волнообразным.

Введение в действие каждого нового стандарта, ужесточающего нормы выбросов, повышает требования к качеству смесеобразования в двигателе.

Обычные кислородные датчики на основе циркония не отличаются высоким уровнем точности сигнала, поэтому они постепенно вытесняются широкополосными датчиками (LSU). В отличие от своих «собратьев» широкополосные лямбда-зонды измеряют данные в широком диапазоне λ (например, современные зонды Bosch способны считывать значения при λ от 0.7 до бесконечности).

Преимуществами датчиков подобного типа

Преимуществами датчиков подобного типа являются возможность управления составом смеси каждого цилиндра по отдельности, быстрое реагирование на происходящие изменения и небольшое время, необходимое для включения в работу после запуска двигателя. В результате мотор работает в наиболее экономичном режиме с минимальной токсичностью выхлопа.

Конструкция широкополосного лямбда-зонда предполагает наличие двух типов ячеек:  измерительных и накачивающих (насосных).

  • Они разделены между собой диффузионным (измерительным) зазором шириной 10-50 мкм, в котором постоянно поддерживается один и тот же состав газовой смеси, соответствующий λ=1.
  • Такой состав обеспечивает напряжение между электродами на уровне 450 мВ.
  • Измерительный зазор отделен от потока отработавших газов диффузионным барьером, использующимся для откачивания или накачивания кислорода.
  • При бедной рабочей смеси выхлопные газы содержат много кислорода, поэтому он откачивается из измерительного зазора с помощью подводимого к насосным ячейкам «положительного» тока.

Если же смесь обогащенная, то кислород, наоборот, закачивается в область измерения, для чего направление тока меняется на противоположное. Электронный блок управления считывает значение потребляемого насосными ячейками тока, находя ему эквивалент в лямбда. Выходной сигнал широкополосного датчика кислорода обычно имеет форму кривой, незначительно отклоненной от прямой линии.

Датчики типа LSU могут быть пяти- или шестиконтактными. Как и в случае с двухуровневыми лямбда зондами, для их нормального функционирования требуется наличие нагревательного элемента. Рабочая температура составляет порядка 750 °С.

Современные широкополосники прогреваются всего за 5-15 секунд, что гарантирует минимум вредных выбросов в ходе пуска двигателя. Необходимо следить, чтобы разъемы датчика не были сильно загрязнены, так как через них воздух поступает внутрь в качестве эталонного газа.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Кислородный датчик – один из самых уязвимых элементов двигателя. Срок его службы ограничивается 40-80 тысячами км пробега, после которых могут наблюдаться перебои в работе. Сложность диагностики неисправностей, связанных с датчиком кислорода, заключается в том, что он в большинстве случаев «умирает» не сразу, а начинает постепенно деградировать.

Например, увеличивается время отклика или передаются неправильные данные. Если по какой-то причине ЭБУ совсем перестал получать информацию о составе отработавших газов, он начинает использовать в работе усредненные параметры, при которых состав топливо-воздушной смеси далек от оптимального.

Признаками выхода из строя лямбда-зонда являются:

  • Повышенный расход топлива;
  • Нестабильная работа мотора на холостом ходу;
  • Ухудшение динамических характеристик автомобиля;
  • Повышенное содержание CO в выхлопных газах.

Двигатель с двумя датчиками кислорода более чувствителен к возникающим в системе коррекции смеси неисправностям. При поломке одного из зондов практически невозможно обеспечить нормальное функционирование силового агрегата.

Существует ряд причин, которые могут привести к преждевременной поломке лямбда-зонда или сокращению срока его службы. Вот некоторые из них:

  • Применение бензина плохого качества (этилированного);
  • Неисправности системы впрыска;
  • Пропуски зажигания;
  • Сильный износ деталей ЦПГ;
  • Механическое повреждение самого датчика.

Диагностика и взаимозаменяемость датчиков

Проверить исправность простого циркониевого датчика в большинстве случаев можно с помощью вольтметра или осциллографа. Диагностика самого зонда заключается в замере напряжения между сигнальным проводом (обычно черного цвета) и массой (может быть желтого, белого или серого цвета).

Получаемые значения должны изменяться примерно раз в одну-две секунды от 0.2-0.3 В до 0.7-0.9 В. Необходимо помнить, что корректными показания будут только при полном прогреве датчика, который гарантированно произойдет после достижения двигателем рабочей температуры. Неисправности могут касаться не только измерительного элемента лямбда зонда, но и цепи нагрева. 

Но обычно нарушение целостности этой цепи фиксируется системой самодиагностики, записывающей код ошибки в память. Обнаружить разрыв можно также путем измерения сопротивления на контактах нагревателя, предварительно отсоединив разъем датчика.

Если самостоятельно установить работоспособность лямбда-зонда не получилось или есть сомнения в правильности произведенных измерений, то лучше обратиться в специализированный сервис. Необходимо точно установить, что проблемы в работе двигателя связаны именно с датчиком кислорода, потому что его стоимость довольно высока, а неисправность может быть вызвана абсолютно другими причинами.

Не обойтись без помощи специалистов и в случае с широкополосными кислородными датчиками, для диагностики которых часто применяется специфическое оборудование.

Неисправный лямбда зонд лучше менять на датчик такого же типа. Возможна и установка рекомендованных производителем аналогов, подходящих по параметрам и количеству контактов. Вместо датчиков без подогрева можно установить зонд с нагревателем (обратная замена невозможна), правда, в этом случае необходимо будет проложить дополнительные провода цепи нагрева.

Ремонт и замена лямбда зонда

Если датчик кислорода эксплуатировался длительное время и вышел из строя, то, скорее всего, свои функции перестал выполнять сам чувствительный элемент. В такой ситуации единственным решением является замена. Иногда начинает сбоить новый или проработавший совсем недолго лямбда-зонд.

Причиной тому может быть образование на корпусе или самом рабочем элементе датчика различного рода отложений, мешающих нормальному функционированию. В данном случае можно попробовать почистить зонд с помощью ортофосфорной кислоты.

После осуществления процедуры чистки датчик промывается водой, сушится и устанавливается на автомобиль. Если с помощью таких действий функциональность восстановить не удастся, то другого пути кроме покупки нового экземпляра нет.

При замене лямбда зонда стоит соблюдать определенные правила. Откручивать датчик лучше на остывшем до 40-50 градусов двигателе, когда тепловые деформации не столь велики и детали не сильно раскалены. При монтаже необходимо смазать резьбовую поверхность специальным герметиком, исключающим прикипание, а также убедиться в целостности прокладки (уплотнительного кольца).

Затягивание рекомендуется осуществлять с установленным производителем моментом, обеспечивающим нужную герметичность. При подключении разъема не лишним будет проверить жгут электропроводки на наличие повреждений. После того, как лямбда зонд окажется на своем месте, проводятся испытания на различных режимах работы двигателя.

Подтверждением корректной работы кислородного датчика станет отсутствие перечисленных выше признаков неисправности и ошибок в памяти электронного блока управления.

http://avtonam.ru/system/lyambda-zond/

Ссылка на основную публикацию