Лямбда-зонд (он же кислородный датчик или датчик концентрации кислорода) – это устройство, которое определяет, сколько кислорода содержится в отработавших газах. Подробнее о том, как работает и для чего нужен лямбда-зонд, читайте в нашей сегодняшней статье.

Известно, что ДВС автомобиля может работать максимально эффективно лишь в случае правильного количества топлива и воздуха в топливно-воздушной смеси в каждом рабочем режиме. От этого также зависит расход топлива и влияние на экологию. Именно для этих целей используется датчик кислорода. Что такое лямбда зонд вы теперь знаете, пришло время рассмотреть принцип его работы.

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Если количества воздуха в смеси топлива и воздуха недостаточно, это приводит к тому, что угарный газ, а также углеводороды не окисляются в полном объеме. А вот в случае наличия слишком большого объема воздуха в вышеупомянутой смеси, не наблюдается полного разложения оксидов азота на кислород и азот.

Датчик кислорода – это одна из составляющих системы выпуска автомобиля. На некоторых машинах датчик лямбда зонд может устанавливать в двух экземплярах. Один из них располагается в выпускной системе еще до катализатора (его также называют каталитическим нейтрализатором), а другой – после него. Использование двух кислородных датчиков позволяет максимально эффективно следить за количеством воздуха в отработавших газах, благодаря чему нейтрализатор функционирует максимально действенно.

В наше время используется два вида датчиков концентрации кислорода :

• двухточечный лямбда-зонд;
• широкополосный кислородный датчик.

Особенности двухточечного датчика кислорода

Применение двухточечного лямбда-зонда может осуществляться как до катализатора, так и после него. Этот датчик определяет показатель избытка воздуха, для чего он использует данные о том, сколько кислорода содержится в отработавших газах.

Двухточечный лямбда-зонд – это керамический элемент, на двух сторонах которого нанесено покрытие, изготовленное из диоксида циркония. Для измерений применяется электрохимический метод. Одна часть электрода контактирует с атмосферой, а другая – с отработавшими газами.

Для чего нужен лямбда-зонд такого типа, вы уже знаете, но как он работает? Принцип его работы базируется на определении количества кислорода в атмосфере, а также выхлопных газах. Если количество кислорода отличается, на концах электрода возникает напряжение. Если топливо-воздушная смесь слишком бедная, напряжение уменьшается. В противном случае напряжение возрастает.

Широкополосный лямбда-зонд – что это и как он работает

Широкополосный датчик кислорода – это тот же лямбда-зонд, который используется в современных автомобилях. Он выполняет функции датчика катализатора, расположенного на «входе». В кислородном датчике такого типа определение показателя “лямбда” происходит с помощью применения силы входного тока.

Данный лямбда-зонд отличается от упомянутого выше датчика тем, что в его состав входит закачивающий и двухточечный керамические элементы. Закачивание – это процесс, в ходе которого происходит пропускание кислорода из выхлопных газов сквозь соответствующий элемент под влиянием заданной силы тока.

Широкополосный лямбда-зонд работает на базе принципа поддержания напряжения в 450 мВ, которое присутствует между электродами 2-точечного керамического элемента. Для этого корректируется сила тока закачивания.

Если количество кислорода в выхлопных газах падает, что является признаком слишком богатой топливо-воздушной смеси, между электродами увеличивается напряжение. После этого происходит отправка соответствующего сигнала в ЭБУ двигателя. Затем происходит формирование необходимой силы тока на закачивающем элементе.

Ток необходим для закачки в измерительный зазор, что приводит к нормализации напряжения. Сила тока – это мера количества кислорода в выхлопных газах. Анализ данного показателя происходит в ЭБУ, после чего выполняется соответствующее воздействие на элементы системы впрыска топлива.

Если смесь воздуха и топлива слишком бедная, широкополосный лямбда-зонд работает таким же способом. Отличается он в данном случае лишь тем, что в результате влияния тока кислород выкачивается из измерительного зазора.

Для обеспечения правильного функционирования датчика кислорода, необходима температура 300°С. Для этого лямбда-зонд оснащают специальным нагревателем. Теперь вы знаете, что такое лямбда-зонд, для чего нужен кислородный датчик и как он работает.

О том, что такое лямбда зонд и для чего он нужен, к сожалению, знают далеко не все автовладельцы. Лямбда зонд — это кислородный датчик, который позволяет электронной системе контролировать и балансировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. Он способен своевременно исправить структуру топливной смеси и предупредить дестабилизацию рабочего процесса двигателя.

Этот достаточно хрупкий прибор находится в очень агрессивной среде, поэтому его работу необходимо постоянно контролировать, так как при его поломке дальнейшее использование автомобиля невозможно. Периодическая проверка лямбда зонда станет гарантом стабильной работы автотранспортного средства.

Принцип действия лямбда зонда

Основной задачей лямбда зонда является определение химсостава выхлопных газов и уровня содержания в них молекул кислорода. Этот показатель должен колебаться в пределах от 0,1 до 0,3 процентов. Бесконтрольное превышение этого нормативного значения может привести к неприятным последствиям.

При стандартной сборке автомобиля, лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе в области соединения патрубков, однако, иногда бывают и другие вариации его установки. В принципе, иное расположение не влияет на рабочую производительность данного прибора.

Сегодня можно встретить несколько вариаций лямбда зонда: с двухканальной компоновкой и широкополосного типа. Первый вид чаще всего встречается на старых автомобилях, выпущенных в 80-е годы, а также на новых моделях эконом-класса. Датчик широкополосного типа присущ современным авто среднего и высшего класса. Такой датчик способен не только с точностью определить отклонение от нормы определенного элемента, но и своевременно сбалансировать правильное соотношение.

Благодаря усердной работе таких датчиков существенно повышается рабочий ресурс автомобиля, снижается топливный расход и повышается стабильность удержания оборотов холостого хода.

С точки зрения электротехнической стороны, стоит отметить тот момент, что датчик кислорода не способен создавать однородный сигнал, так как этому препятствует его расположение в коллекторной зоне, ведь в процессе достижения выхлопными газами прибора может пройти определенное количество рабочих циклов. Таким образом, можно сказать, что лямбда зонд реагирует скорее на дестабилизацию работы двигателя, о чем он собственно впоследствии и оповещает центральный блок и принимает соответствующие меры.

Основные признаки неисправности лямбда зонда

Основным признаком неисправности лямбда зонда служит изменение работы двигателя, так как после его поломки значительно ухудшается качество поступаемой топливной смеси в камеру сгорания. Топливная смесь, по сути, остается бесконтрольной, что недопустимо.

Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:

• разгерметизация корпуса;
• проникновение внешнего воздуха и выхлопных газов;
• перегрев датчика вследствие некачественной покраски двигателя или неправильной работы системы зажигания;
• моральный износ;
• неправильное или прерывающееся электропитание, которое ведет к основному блоку управления;
• механическое повреждение в следствие некорректной эксплуатации автомобиля.

Во всех вышеперечисленных случаях, кроме последнего, выход из строя происходит постепенно. Поэтому те автовладельцы, которые не знают как проверить лямбда зонд и где он вообще расположен, скорее всего, не сразу заметят неисправность. Однако, для опытных водителей определить причину изменения работы двигателя не составит никакого труда.

Постепенный выход из строя лямбда зонда можно разбить на несколько этапов. На начальной стадии датчик перестает нормально функционировать, то есть, в определенных рабочих моментах мотора устройство перестает генерировать сигнал, впоследствии чего дестабилизируется налаженность оборотов холостого хода.

Иными словами, они начинают колебаться в достаточно расширеном диапазоне, что в конечном итоге приводит к потере качества топливной смеси. При этом авто начинает беспричинно дергаться, также можно услышать нехарактерные работе двигателя хлопки и обязательно на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Все эти аномальные явления сигнализируют автовладельцу о неправильной работе лямбда зонда.

На втором этапе датчик и вовсе перестает работать на не прогретом двигателе, при этом автомобиль будет всевозможными способами сигнализировать водителю о проблеме. В частности, произойдет ощутимый упадок мощности, замедленное реагирование при воздействии на педаль акселератора и все те же хлопки из-под капота, а также неоправданное дергание автомобиля. Однако, самым существенным и крайне опасным сигналом поломки лямбда зонда служит перегрев двигателя.

В случае полного игнорирования всех предшествующих сигналов свидетельствующих об ухудшении состояния лямбда зонда, его поломка неизбежна, что станет причиной большого количества проблем. В первую очередь пострадает возможность естественного движения, также значительно увеличится расход топлива и появится неприятный резкий запах с ярко выраженным оттенком токсичности из выхлопной трубы. В современных автоматизированных автомобилях в случае поломки кислородного датчика может попросту активизироваться аварийная блокировка, в результате которой последующее движение автомобиля становится невозможным. В таких случаях сможет помочь только экстренный вызов эвакуатора.

Однако, самым худшим вариантом развития событий является разгерметизация датчика, так как в этом случае движение автомобиля становится невозможным по причине высокой вероятности поломки двигателя и последующего дорогостоящего ремонта. Во время разгерметизации отработанные газы вместо выхода через выхлопную трубу, попадают в заборный канал атмосферного эталонного воздуха. Во время торможения двигателем лямбда зонд начинает фиксировать переизбыток молекул кислорода и экстренно подает большое количество отрицательных сигналов, чем полностью выводит из строя систему управления впрыском.

Основным признаком разгерметизации датчика является потеря мощности, особенно это ощущается во время скоростного движения, характерное постукивание из-под капота во время движения, которое сопровождается неприятными рывками и неприятный запах, который выбрасывается из выхлопа. Также о разгерметизации свидетельствует видимый осадок сажных образований на корпусе выпускных клапанов и в области свечей.

Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:

Электронная проверка лямбда зонда

Узнать о состоянии лямбда зонда можно путем его проверки на профессиональном оборудовании. Для этого используется электронный осциллограф. Некоторые специалисты определяют работоспособность кислородного датчика при помощи мультиметра, однако, он способен только констатировать или же опровергнуть факт его поломки.

Проверяется устройство во время полноценной работы двигателя, так как в состоянии покоя датчик не сможет полностью передать картину своей работоспособности. В случае даже незначительного отхождения от нормы, лямбда зонд рекомендуется заменить.

Замена лямбда зонда

В большинстве случаев такая деталь, как лямбда зонд не подлежит ремонту, о чем свидетельствуют утверждения о невозможности произведения ремонта от многих автомобильных производителей. Однако, завышенная стоимость такого узла у официальных дилеров отбивает всякую охоту его приобретения. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации может стать универсальный датчик, который стоит гораздо дешевле родного аналога и подходит практически всем автомобильным маркам. Также в качестве альтернативы можно приобрети датчик бывший в использовании, но с продолжительностью гарантийного периода или же полностью выпускной коллектор с установленным в него лямбда зондом.

Однако, бывают случаи, когда лямбда зонд функционирует с определенной погрешностью из-за сильного загрязнения в результате оседания на нем продуктов сгорания. Для того чтобы убедиться, что это действительно так, датчик необходимо проверить у специалистов. После того как проверка лямбда зонда состоялась и подтвержден факт его полной работоспособности, его нужно снять, почистить и установить обратно.

Для того чтобы демонтировать датчик уровня кислорода, необходимо прогреть его поверхность до 50 градусов. После снятия, с него снимается защитный колпачок и только после этого можно приступать к очистке. В качестве высокоэффективного очищающего средства рекомендуется использовать ортофосфорную кислоту, которая с легкостью справляется даже с самыми стойкими горючими отложениями. По окончании процедуры отмачивания, лямбда зонд ополаскивается в чистой воде, тщательно просушивается и устанавливается на место. При этом не стоит забывать о смазке резьбы специальным герметиком, который обеспечить полную герметичность.

Очень сложное, поэтому он нуждается в постоянной поддержке работоспособности и проведении своевременных профилактических работ. Поэтому в случае возникновения подозрений о неисправности лямбда зонда, необходимо незамедлительно произвести диагностику его работоспособности и в случае подтверждения факта выхода из строя, заменить лямбда зонд. Таким образом, все важнейшие функции транспортного средства будут сохранены на прежнем уровне, что станет гарантом отсутствия дальнейших проблем с двигателем и прочими важными элементами автомобиля.

Далеко не всем современным автолюбителям известно, что лямбда-зонд выполняет одну из основных функций в работе ДВС и выхлопной системы. Без него фактически невозможна нормальная работа мотора. Предлагаем вам узнать, что это такое, зачем нужен, где находится и за что отвечает первый или верхний лямбда-зонд, почему он выходит из строя и как его почистить.

[ Скрыть ]

Что такое лямбда-зонд?

Какой лучше, для чего нужен верхний лямбда-зонд и где находится? Для начала стоит разобраться в том, что же это такое. Подробнее о назначении и принципе работе будет сказано ниже.

Назначение

Лямбда-зонд представляет собой кислородный датчик — это такое устройство сопротивления, которое находится в выпускном коллекторе. Благодаря информации, которую отправляет лямбда-зонд, блок управления двигателем может поддерживать определенный состав горючей смеси. Кислородный датчик посылает электрический приборам сигнал, если в камеру поступает слишком богатая или бедная топливно-воздушная смесь. В результате информации, которую отправил лямбда-зонд, бортовой компьютер авто корректируется подачу горючей смеси.

По теоретическим данным, которые часто бывают далеки от практических, для сгорания одного килограмма горючей смеси необходимо около пятнадцати килограмм кислорода. Соответственно, если кислородный датчик работает не корректно, то это напрямую повлияет на то, как будет работать мотор в целом. Кроме того, это может отразиться на расходе топлива.

Что такое универсальный лямбда-зонд и для чего он нужен — понятно, но как же он выглядит? Ведь далеко не каждый автолюбитель понимает, что с виду представляет собой это устройство. Тем более, если вы планируете произвести самостоятельную диагностику устройства,то необходимо разобраться в принципе его работы. С этой информацией вы ознакомитесь ниже.

Устройство и принцип работы

Итак, для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и какой его принцип работы? Перед тем, как ответить на эти вопросы, лучше будет разобраться в устройстве элемента.

Универсальный кислородный датчик состоит из следующих компонентов:

1. Непосредственно сам корпус. Универсальный лямбда-зонд сопротивления имеет металлический корпус, оснащенный нарезной резьбой для правильного монтажа.
2. Керамический изолятор.
3. Уплотнительное кольцо.
4. Керамический наконечник.
5. Провода, а также манжеты для их правильного уплотнения.
6. Для того, чтобы обеспечить вентиляцию устройства, применяется специальный корпус, оснащенный дополнительным отверстием.
7. Контакт, по которому проходит ток.
8. Дополнительный щиток, именующийся защитным, поскольку оснащен специальным отверстием, необходимым для выпуска выхлопных газов.
9. Также универсальный датчик оснащается спиралью, установленной в отдельном резервуаре (автор видео — Витя Крякушкин).

Следует отметить, что отличительной особенностью, которой характеризуется первый или второй лямбда-зонд в автомобиле, является то, что для изготовления используются термостойкая основа. Применение таких материалов необходимо потому, что само устройство всегда работает при высоких температурах. На сегодняшний день в современных автомобилях используются один из четырех типов датчиков, их различие зависит от числа подводящих к устройству проводов — от одно- до четырехпроводного.

Что касается принципа работы, то диагностический датчик концентрации кислорода представляет собой элемент обратной связи. Это устройство позволяет системе правильно рассчитать необходимую дозировку топлива для определенного количества подаваемого воздуха. Оптимальный расчет горючей смеси актуален не только с экологической, но и экономической точки зрения. Поскольку сегодня требования к экологической безопасности при производстве транспортных средств очень велики, то новые машины комплектуются обычно только катализаторами. Также двигатели автомобилей оснащаются двумя датчиками кислорода.

Благодаря использованию катализатора и двух лямбд, экологический вред при функционировании транспортного средства будет минимальный, то есть машина будет наносить минимальный вред окружающей среде. Однако при появлении неисправности в одном из элементов системы автомобилист может столкнуться с серьезными проблемами, которые ударят по его бюджету, поскольку такая поломка будет дорого стоить.

Причины и симптомы поломок

Если универсальный диагностический датчик концентрации кислорода выходит из строя, то причины могут быть следующие:

1. Произошел разрыв проводки в месте подключения.
2. Произошло замыкание цепи.
3. В результате использования некачественного топлива, обогащенного различными октаноповышающими присадками, произошло загрязнение устройства.
4. Если система зажигания работает некорректно, то датчик может сломаться из-за термических перегрузок.
5. Регулярная эксплуатация транспортного средства по сельской местности или бездорожью может привести к появлению механических повреждений в работе устройства.
6. Кроме того, способствовать выходу из строя датчика может неудовлетворительное состояние маслосъемных колец.
7. Если в цилиндры и впускные трубопроводы попадает охлаждающая жидкость, лямбда-зонд также скоро выйдет из строя.
8. Постоянно обогащенная горючая смесь также приведет к поломке элемента.

Если содержание монооксида углерода повышается до 3-7% вместо положенных 0.1-0.3%, то это может свидетельствовать о выходе из строя зонда. Чтобы избавиться от проблемы, необходимо будет только менять элемент, поскольку запаса хода может быть не достаточно. Если транспортное средство оснащено двумя зондами, то при поломке второго устройства наладить оптимальную работу мотора будет невозможно (автор видео — Александр Сабегатулин).

Что касается основных симптомов, по которым можно будет узнать о поломке регулятора:

• во время движения на автомобиле начинают проявляться рывки;
• вполне ощутимый увеличенный расход бензина;
• катализатор начинает работать некорректно;
• обороты двигателя начинают плавать;
• в выхлопных газах начинает увеличиваться концентрация токсинов.

Как почистить?

Диагностика

Перед тем, как отключить и почистить универсальное устройство, следует правильно произвести диагностику, иначе чистка может быть нецелесообразной. Чтобы наиболее эффективным образом произвести проверку остаточного кислорода, датчик должен быть разогрет минимум до трехсот градусов. В этом случает циркониевый электролит сможет быть проводимым, а благодаря разнице кислорода и атмосферного кислорода на устройстве появляется выходное напряжение. Соответственно, напряжение можно будет проверить только при включенном и прогретом моторе. При несоответствии уровня напряжения следует осуществить замену устройства.

Измерение напряжения производится с помощью осциллографа, так как благодаря этому прибору можно получить наиболее точный результат. После замера напряжения необходимо проверить уровень сопротивления нагревателя устройства, при этом штекер необходимо заранее отключить. Уровень сопротивления должен составлять от 2 до 14 Ом, в этом случае все зависит от производителя.

Перед тем, как поставить диагноз, также следует измерить уровень напряжения, которое подводит к нагревателю лямбда-зонда. Напряжение должно быть не меньше 10.5 вольт, при этом зажигание должно быть включено, а разъем датчика — подключен. В том случае, если напряжение будет более низким, следует также проверить места соединения разъемов, проводов, а также само напряжение АКБ.

Очистка

Определенных технологий по ремонту таких устройств нет, поскольку при выходе из строя регулятор нужно менять на новый. Но перед тем, как поменять универсальный датчик, можно попробовать его почистить. Разумеется, отключение разъемов и чистка будут актуальны только в том случае, если под защитным колпачком лямбда-зонда образовались отложения. Как показывается практика, если отключить разъем и произвести чистку датчика, то в большинстве случаев это помогает избавиться от проблемы (автор видео — Авто новости).

Чистка чувствительного элемента производится с применением ортофосфорной кислоты. Если вы поместите этот элемент в кислоту на 10-20 минут, то это позволит уничтожить все отложения, при этом не воздействуя негативным образом на электроды. Наиболее эффективным вариантом будет отсоединение разъема и чистка элемента после демонтажа защитного колпака, перед этим колпачок нужно снять на токарном станке. Для снятия регулятора можно использовать съемник кислородного датчика, а после очистки его также можно будет промыть.

Когда устройство промыто, его необходимо обработать водой и высушить. В том случае, если прочистка не помогла, то датчик придется менять. При замене важно проследить, чтобы разъемы на регуляторах были идентичные. Если же вы не обращаете внимания на показания, которые предоставляет датчик, ведь устройство может работать некорректно, то можно использовать обманку. Обманка предназначена для монтажа вместо катализатора, благодаря которой можно будет избежать появления ошибок.

Обманка может быть выполнена из бронзы, но размер обманки должен соответствовать размерам катализатора. В обманке необходимо высверлить небольшое отверстие — через него выхлопные газы будут попадать в обманку. В результате концентрация вредных элементов в газах будет снижена, однако при этом блок управления не будет тревожить водителя новыми ошибками, принимая соответствующий сигнал за нормальную работу катализатора.

Видео «Правильная очистка лямбда-зонда»

О том, как правильно произвести прочистку датчика в домашних условиях, узнайте из видео ниже (автор видео — Своими руками).

Используются показания лямбда-зонда для корректировки качества и количества топливной смеси в инжекторных системах. Карбюраторные не оснащаются такими приборами, так как в них отсутствует электронное управление - топливо поступает в камеры сгорания под действием разрежения. Справедливости ради стоит отметить, что датчик выхлопа не устанавливается на некоторые модификации инжекторных моторов. Но это очень старые машины, которые не соответствуют стандартам Евро.

Особенности систем управления

Инжекторные моторы считаются на сегодняшний день самыми экономичными и эффективными. Но это если сравнивать с карбюраторными двигателями. Достичь высоких показателей получается за счет того, что осуществляется полный контроль за тем, как подается топливо и воздух в камеры сгорания. Для этого устанавливается на двигателе и системе впуска несколько датчиков. С их помощью происходит проверка всех параметров работы силового агрегата. Далее данные поступают к электронному блоку управления с микроконтроллером. Он позволяет анализировать все данные, чтобы по ним скорректировать работу системы.

И нужно отметить, что устанавливаются датчики не только во впускном тракте, но и в выпускном. Правда, там всего один прибор - датчик, измеряющий содержание кислорода в выхлопных газах. От его работы зависит то, сколько воздуха будет подано в цилиндры. Следовательно, произойдет изменение состава топливо-воздушной смеси.

Конструкция датчика

А теперь давайте подробнее рассмотрим лямбда-зонд, что это такое и каков его состав. Конструкция прибора состоит из таких компонентов:

1. Корпус из металла, имеет резьбу и шестигранник (для выкручивания ключом).
2. Кольцо для уплотнения.
3. Токосъемник - для замера сигнала.
4. Изолятор из керамики.
5. Соединительные провода.
6. Уплотнительная манжета для проводов.
7. Контакт для подачи напряжения питания к нагревательному элементу.
8. Внешний экран защиты. В нем же имеется небольшое отверстие для поступления воздуха из атмосферы.
9. Чувствительная часть датчика.
10. Наконечник из керамики.
11. Экран для защиты. В нем присутствует отверстие, в которое поступает отработавший газ.

Из того, какое назначение у прибора, можно понять, где находится лямбда-зонд в автомобиле. В некоторых системах предусмотрено два датчика - они ставятся до и после катколлектора. Некоторые же оснащаются всего одним прибором.

Для чего нужен прибор?

В задачи устройства входит оценка количества кислорода, не сгоревшего во время работы двигателя. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд. По сути, нет прибора, который смог бы измерить количество кислорода. И показания лямбда-зонда указывают не на то, сколько кислорода в выпускном тракте, а на то, какая разница между напряжением на «эталонной» части и активной (расположенной в выпускном тракте).

Эффективнее всего топливовоздушная смесь будет сгорать только при условии, что соотношение двух главных компонентов (воздуха и бензина) будет всегда одинаково. На сгорание одного литра бензина потребуется объем воздуха 14,7 л. Смесь называется обедненной, если количество воздуха больше, чем необходимо, а бензина - меньше. И смесь считается обогащенной, если бензина больше, а воздуха меньше. Любое из таких состояний влияет на расход бензина, приемистость автомобиля, мощность мотора.

Режимы работы двигателя

Так как двигатель не работает в одном установившемся режиме, нагрузки постоянно меняются, поэтому пропорция соблюдается далеко не всегда. Для контроля количества воздуха в дроссельную заслонку устанавливается лямбда-зонд.

Только по показаниям лямбда-зонда электронный микропроцессорный блок управления оценивает состав топливовоздушной смеси. Если качество не соответствует норме, то производится корректировка, подается смесь, более подходящая для конкретного режима работы двигателя. Для этого на форсунки подается сигнал для увеличения или уменьшения времени их открытия. По сути, количество подаваемого в камеры сгорания топлива зависит полностью от того, как долго будут открыты электроклапаны форсунок.

Основные элементы датчика

Конструктивно датчик О2 состоит из таких компонентов:

1. Платиновый наружный электрод, который контактирует с отработавшими газами.
2. Корпуса.
3. Внутреннего платинового электрода, который контактирует с атмосферным воздухом (он принимается за эталон).
4. Защитной трубы.

Платина - это достаточно чувствительный металл, который может реагировать на любые изменения состава воздуха. Кстати, нужно отметить, что датчик не измеряет напрямую количество кислорода в выпускном тракте. А какие протекают процессы при работе - узнаете далее.

Как работает датчик

Если присмотреться внимательно, то принцип работы лямбда-зонда не очень сложный. Вот только реализовать процесс, чтобы на выходе появились данные о составе выхлопных газов, очень сложно. Начать нужно с того, что датчику необходимо наличие эталонного воздуха - это требуется для «понимания» того, что появились какие-то изменения в составе газа. Именно по этой причине один датчик состоит, по сути, из двух - один измеряет состав воздуха в атмосфере, а другой в выпускном тракте.

Благодаря такой несложной системе датчик «чувствует» разницу соотношения кислорода. Но для того чтобы управлять работой двигателя, необходимо на ЭБУ подавать электрические сигналы. Конструкция датчика состоит из электродов и твердых электролитов, поэтому при воздействии на них возникает реакция. Можно даже сравнить лямбда зонд (что это, вы уже знаете) с обычной батарейкой. Только в качестве активного элемента выступает кислород, который содержится как в атмосферном воздухе, так и в выхлопных газах (правда, в меньшей пропорции).

Химические реакции в датчике

Если присмотреться внимательнее, то показания лямбда-зонда - это некоторое напряжение. Оно изменяется в зависимости от того, какое процентное содержание кислорода в выпускной системе. На двух электродах появляется потенциал. При уменьшении количества кислорода происходит увеличивается напряжение, при возрастании - снижается. Импульс, который появляется на выходе устройства, поступает к электронному блоку управления.

Микропроцессорный блок управления имеет встроенную память, в которой прописаны все основные параметры, в том числе и работы лямбда-зонда. Контроллер сравнивает записанные в памяти показания с теми, которые поступили от датчика, на основании чего производит корректировку работы системы впрыска топлива.

При работе используются химические реакции, что позволяет упростить конструкцию прибора. В основе находится наконечник из керамики. Как правило, его делают из диоксида циркония или титана. Покрывается наконечник слоем платины (именно поэтому стоимость датчиков высокая). Наконечник и напыление - это два элемента, которые вступают в реакцию, именно они являются электродами.

Подогрев датчика: зачем нужен?

Датчики в системах впрыска топлива используются двух типов - с подогревом и без. Приборы без дополнительного подогрева разделяются на два вида:

1. С одним проводом черного цвета - по нему передается сигнал.
2. С двумя проводами: черный - сигнальный, серый - масса (минус питания).

Если имеется нагревательный элемент, то датчики имеют такие выводы:

1. Три провода: черный - сигнальный, белые (2 шт.) - нагревательный элемент.
2. Четыре провода: черный - сигнал, серый - масса, белые - питание нагревательного элемента.

Зачем нужен прогрев датчика? Проблема в том, что произвести эффективный замер содержания кислорода можно только лишь в том случае, если температура более 300 градусов (иногда необходимо и сильнее прогревать). Только при такой температуре наконечник может получить необходимую проводимость.

Как работает система впрыска с датчиком

Для того чтобы обеспечить нужный режим работы, датчик ставится как можно ближе к коллектору выпускной системы. Благодаря этому осуществляется прогрев лямбда-зонда, датчик выходит на нормальный режим работы. Как можно видеть, в работе системы устройство не участвует до тех пор, покуда не произойдет прогрев двигателя.

До включения в работу датчика электронный блок управления ориентируется только на сигналы, поступающие от других приборов. Минус работы в таком режиме - невозможно достичь идеального образования топливовоздушной смеси. Следовательно, нельзя добиться полного сгорания смеси - это приводит к тому, что выбросы от автомобиля увеличиваются.

А так как современные машины должны соответствовать стандартам экологичности Евро (иначе их не выпустят ни на рынок, ни на дороги), приходится усложнять систему впрыска. Между прочим, это позволяет уменьшить расход топлива за счет того, что с помощью лямбда-зонда (цена его не менее 1500 руб) удается достичь полного сгорания всей смеси, поступившей во впускной тракт.

Подогрев устройства

Существуют модели датчиков, оснащенные нагревательными элементами. Благодаря такому несложному устройству получается быстрее достичь оптимальной температуры. Принцип работы лямбда-зонда на ВАЗ и иномарках одинаков, система подогрева позволяет выйти на рабочий режим в более короткие сроки. Следовательно, уменьшается количество вредных выхлопов. Это гарантирует, что автомобиль будет удовлетворять нормам экологичности, принятым в странах Европы. Питание нагревательного элемента производится непосредственно от бортовой сети машины.

Разновидности устройств

Существует несколько видов датчиков, отличаются они только по типу произведения замеров. Двухточечные - это датчики, которые позволяют осуществлять измерения одновременно в двух местах. Активно использовались в старых автомобилях. Более современные системы управления двигателями комплектуются широкополосными устройствами, которые являются более функциональными и современными.

По сути, широкополосные датчики состоят из двухточечного и заканчивающего керамического элемента. Суть работы не меняется - при увеличении или уменьшении концентрации кислорода происходит подача соответствующего сигнала на электронный блок управления.

Два датчика в системе

Большая часть современных автомобилей комплектуется не только лямбда-зондом (цена от 2000 руб и выше), но и каталитическим нейтрализатором. Это устройство, которое позволяет существенно уменьшить количество вредных веществ, поступающих в атмосферу. И в этом случае в выпускном тракте устанавливается сразу два датчика - на входе и выходе. По сути, они позволяют производить замер содержания кислорода и СО до и после нейтрализатора. Следовательно, таким образом оценивается эффективность работы всей системы выпуска.

Особенности работы системы

В инжекторных системах впрыска топлива может использоваться и две лямбды. Эти датчики производят замер содержания кислорода и дают понять электронному блоку управления, в какую сторону необходимо скорректировать зажигание или состав топливной смеси, чтобы количество вредных веществ в выхлопе оказалось минимальным.

Системы с двумя датчиками гарантируют, что в выхлопе окажется крайне мало загрязняющих веществ. Но усложнение конструкции приводит к тому, что ее надежность ухудшается. Пару раз заправили автомобиль некачественным топливом - испортили катализатор. А дальше - неверные показания датчиков, нарушение работы системы впрыска.

И даже если вы будете соблюдать все требования, катализатор рано или поздно сломается, так как ресурс у него не очень большой. А стоимость этого элемента даже на самых бюджетных машинах заоблачная. Поэтому многие автомобилисты, чтобы сэкономить, вырезают катализатор и заменяют его пламегасителем. По сути, это обычный кусок трубы подходящих размеров. А чтобы второй лямбда-зонд не выдавал ошибку, ставят обманку. Это проставка, которая монтируется на датчике.

При помощи обманки получается отдалить от наконечника датчика поток газов. Это и влияет на показания элемента, поступающие к электронному блоку управления. Следовательно, микроконтроллер улавливает разницу показаний и не замечает отсутствия катализатора.

Основные неисправности

Существует несколько основных признаков, по которым можно судить о неисправности лямбда-зонда:

1. Снижение динамики.
2. Существенное увеличение расхода топлива.
3. Нестабильная работа двигателя в режиме холостого хода.
4. Наличие треска и щелчков после остановки двигателя.

Минус в том, что поломки этого прибора не всегда распознаются системой самодиагностики. А проверить простыми измерительными приборами в гаражных условиях датчик просто нереально, потребуется наличие осциллографа. Ремонт тоже нельзя сделать. Только лишь обрыв проводки можно устранить.

Современные транспортные средства оснащены множеством датчиков, контролирующих работоспособность узлов и агрегатов. Одним из основных датчиков автомобиля является датчик остаточного кислорода (λ-зонд). Однако лишь немногие автомобилисты знают, как проверить лямбда-зонд самостоятельно, сэкономив время и финансы.

Что такое лямбда-зонд, и где он находится

В связи с ужесточением экологических норм для уменьшения токсичности выхлопных газов машины начали оборудовать каталитическим нейтрализатором (катализатором). Качество и продолжительность его работы находится в прямой зависимости от состава топливно-воздушной смеси (ТВС). В зависимости от сигналов, передаваемых лямбда-зондом, регулируется процентное соотношение в смеси топлива и воздуха.

Лямбда-зонд - система, определяющая, какое количество остаточного кислорода содержится в выхлопных газах. Иначе его можно назвать - кислородный датчик.

Располагается лямбда-зонд в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором

Качественная очистка от токсичных выхлопов в катализаторе проводится только при наличии в них кислорода. Для контроля эффективности действия нейтрализатора и повышения точности исследования состояния выхлопных газов на многих моделях устанавливают второй лямбда-зонд на выходе катализатора.

Для повышения эффективности на современных автомобилях устанавливается дополнительный лямбда-зонд на выходе катализатора

Как работает датчик кислорода

Главной функцией лямбда-зонда считается измерение количество кислорода, содержащегося в выхлопных газах, и сравнение его с эталонным.

Электрические импульсы от кислородного датчика поступают в электронный блок управления (ЭБУ) топливной системой. Относительно этих данных ЭБУ регулирует состав ТВС, подаваемой в цилиндры.

Схема установки основного и дополнительного датчиков кислорода в автомобиле

Результатом совместной работы лямбда-зонда и ЭБУ является получение стехиометрической (теоретически идеальной, оптимальной) ТВС, состоящей из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива, при которой λ=1. У обогащенной смеси (избыток бензина) λ<1, у обеднённой (избыток воздуха) - λ>1.

График зависимости мощности (P) и расхода топлива (Q) от величины (λ)

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

• Циркониевые;
• Титановые;
• Широкополосные.

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)

Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.

Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.

Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

1. В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
2. Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
3. Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика - 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

• Измерительной;
• Насосной.

В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси - пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.

Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.

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

Симптомы неисправности

Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:

• Повышенная токсичность выхлопных газов;
• Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
• Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
• Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
• Увеличение расхода топлива;
• Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
• Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
• Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.

Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.

Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:

• Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
• Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
• Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
• Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
• Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
• Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
• Нарушение целостности конструкции датчика.

Способы диагностики кислородного датчика

Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.

Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.

Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить

Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)

Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:

• Напряжение в нагревательной цепи;
• «Опорное» напряжение;
• Состояние нагревателя;
• Сигнал датчика.

Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа

Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:

1. Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
2. Щупы присоединяют к цепи подогрева.
3. Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе - 12В.

«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.

«-» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд - ЭБУ».

Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:

1. Включают зажигание.
2. Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
3. Прибор должен показать 0,45 В.

Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:

1. Снимают разъём с устройства.
2. Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
3. Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.

Важно! Отсутствие сопротивления говорит о разрыве в цепи нагревателя.

Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:

1. Заводят двигатель.
2. Прогревают его до рабочей температуры.
3. Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
4. Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
5. Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.

Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.

Видео: проверка лямбда-зонда тестером

Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Очерёдность действий:

1. Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
2. Мотор прогревают до рабочей температуры.
3. Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
4. По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.

Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда

Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.

Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом

Другие способы проверки

Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.

Перечень ошибок лямбда-зонда

Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.