Май
08
2018

Лямбда зонд из чего состоит: Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы

Posted by

Содержание

что это такое в машине, устройство, как работает, за что отвечает, фото

Лямбда-зонд в автомобиле – это датчик кислорода, который измеряет концентрацию этого газа в выхлопе. Это надо для того, чтобы топливная смесь была наиболее эффективной для работы двигателя, а вредные выбросы в окружающую среду – минимальные. Ведь в наше время машина должна быть не только мощной, но и экологичной.

Вообще эта деталь получила своё название по греческой букве λ, которая обозначает такой показатель, как избыток воздуха в топливно-воздушной смеси.

В устройстве любого авто находится немало различных датчиков, которые постоянно мониторят состояние элементов и узлов. Если сравнивать составляющие детали авто с организмом человека, то кислородный датчик – это дыхательная система. Сейчас чаще всего применяют электромеханический датчик кислорода (хотя существуют и другие виды), внутренний электрод которого сделан из циркония, который работает при температуре 1000°С. В кислородном датчике создаётся разное напряжение в зависимости от содержания кислорода в выхлопных газах и снаружи.

Попов Андрей Геннадьевич

Автослесарь, стаж работы 19 лет

Задать вопрос

Отмечу, что при запуске и прогреве мотора в холодное время года управление впрыском топлива происходит без датчика кислорода, а основываясь на температуре антифриза, количестве оборотов коленчатого вала и положении дроссельной заслонки.

Находится это устройство в выпускном коллекторе (большие трубы у мотора), сразу перед катализатором (деталь, которая уменьшает выброс вредных газов).

Если датчик будет неисправен, то расход бензина возрастёт, динамика упадёт, мотор начнёт работать нестабильно, а выбросы выхлопных газов станут токсичнее.

И на самом деле, если спросить любого грамотного специалиста, почему падает мощность мотора, то в первую очередь он вам скажет, что надо проверить лямбда-зонд – кислородный датчик. В крайних случаях его меняет целиком (это дорогое удовольствие!), но на практике это в большинстве случаев можно исправить. Но малок то знает, что именно за зверь такой – лямбда, как и что в этой вещице работает. Я вам всё объясню как можно понятнее.

В статье: что такое лямбда-зонд, устройство, принцип работы, виды, для чего служит, где находится, признаки и причины неисправностей, как проверить кислородный датчик, как устранить поломку, какой фирмы лучше брать и что такое обманка лямбда-зонда. Обещаю, будет интересно!

Что такое лямбда-зонд в автомобиле?

Что это такое в машине? Лямбда-зонд – это специальный датчик остаточного кислорода в выхлопной системе, который постоянно «мониторит» содержание кислорода в выпускном коллекторе. Датчик замеряет количество несгоревшего кислорода или топлива в выхлопном газе. Это необходимо для приготовления оптимальной топливной смеси и снижения выброса вредных веществ в атмосферу.

Многие спрашивают, к какой системе относится лямбда-зонд. Отвечаю. Лямбда-зонд относится к выхлопной системе автомобиля.

Запомните! Лямбда-зонд и кислородный датчик — это одно и тоже.

Как называется лямбда-зонд по-другому? Вот ещё правильные названия этого датчика: регулятор лямбда, λ-зонд, ЛЗ, O2 датчик, Lambda probe, Oxygen sensor, датчик кислорода, датчик концентрации кислорода в отработавших газах, кислородник.

Почему так назвали этот интересный датчик? Это слово произошло от греческой буквы λ (лямбда), которая в автомобилестроении означает коэффициент избытка кислорода в топливно-воздушной смеси или соотношение воздуха и топлива. А термин зонд от французского слова sonder, которое переводится – исследовать.

Как и что измеряет лямбда-зонд? Замер кислорода происходит весьма интересным методом – определяется остаток этого газа в выхлопном газе. Причём здесь показания довольно точные. Вот поэтому лямбда-зонд и установлен в выхлопной системе.

Когда состав топливно-воздушной смеси идеален (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива), то коэффициент избытка воздуха будет равен 1. Это означает, что топливная смесь — стехиометрическая и её сгорание происходит полностью. А всего различают 3 типа топливно-воздушной смеси: стехиометрическая (λ=1), переобогащённая (λ<1) и обеднённая (λ>1). Отмечу, что мотор может работать на любом из этих типов топлива, всё зависит от множества факторов. К примеру, на «богатой» смеси мотор будет работать на полной мощности, но и потребление топлива здесь будет максимальным. А если топливная смесь оптимальная, то потребление горючего и выбросы токсичных газов будут минимальны. Но если отклонения от стехиометрической смеси будут высокие, то это приведёт к поломке ДВС и выпускной системы.

На практике мотор не всё время работает на оптимальной топливно-воздушной смеси, но он безостановочно стремится к этому. Постоянно обеспечивать идеальные пропорции смеси невозможно, слишком много факторов на это влияет. Регулирование состава смеси обеспечивает ЭБУ – электронный блок управления.

ЭБУ двигателя

Сколько лямбда-зондов в автомобиле? Один, два или четыре. Они требуются для обеспечения высокой точности анализа выхлопных газов, чтобы обеспечить приготовление оптимальной топливной смеси и контроль эффективности катализатора. Наличие двух датчиков увеличивает расходы на обслуживание, потому что стоят они недёшево, а менять их рекомендуют каждые 3 года эксплуатации автомобиля.

Если кислородный датчик зафиксировал повышенное содержание кислорода, то значит, что надо добавить больше топлива. А если наоборот – то надо уменьшить его подачу.

Рассмотрим подробнее, какое назначение датчика кислорода и где он расположен.

Для чего нужен лямбда-зонда на авто?

Для чего предназначен лямбда-зонд? Он применяется для передачи информации о наличии примесей в выхлопном газе в электронный блок управления двигателя. Это позволяет удерживать оптимальный состав топлива и воздуха в горючей смеси, которая поступает в мотор автомобиля.

Лямбда-зонд меряет количество остаточного кислорода в отработавших газах. Идеальный состав: 14,7 частей кислорода к 1 части топлива. А чтобы поддерживать такой баланс, в систему питания встроен электронный впрыск, кислородный датчик встроен в цепь обратной связи. Значение электронного блока управления впрыска горючего – это изменение состава рабочей смеси для подачи в цилиндры ДВС.

Какую функцию выполняет ещё лямбда-зонд? Он является контролёром в выпускном тракте в системе питания с электронным впрыском топлива.

За что ещё отвечает лямбда зонд до катализатора? Он создаёт благоприятные условия для катализатора, чтобы он смог эффективно отфильтровать вредные выбросы. Это вторая важная функция, которую выполняет кислородный датчик.

Многие спрашивают, для чего нужен второй лямбда-зонд? И вправду, зачем два лямбда-зонда, если с функцией может справиться и один? Первый лямбда-зонд отвечает за анализ оптимального состава смеси, а второй – за проверку корректной работы катализатора и повторной проверки горючей смеси. Если он не будет эффективно работать, то катализатор быстро сломается. Поэтому лямбда-зонд играет немаловажная роль в автомобиле, защищая катализатор от поломки.

Отмечу, что два датчика кислорода применяется во многих современных автомобилях (с наличием рядного мотора). Первый лямбда-зонд находится до каталитического нейтрализатора (верхний), а второй – после него (нижний). Причём они могут быть одинаковыми, но функции они выполняют разные. Также к двум кислородникам в автомобиль встраиваются дополнительные датчики (температуры и др.), что помогает улучшить работу катализатора и поддерживать оптимальный состав горючей смеси.

А где стоит лямбда-зонд? Ответ ниже.

Где находится?

Чтобы выяснить расположение и количество кислородных датчиков в автомобиле, можно заехать на станцию техобслуживания, где после диагностики вам выдадут снимок дна с отмеченными кислородниками. Если вам хочется сэкономить деньги, то ознакомьтесь ниже с полезной информацией о расположении лямбда-зондов.

Датчики кислорода устанавливают как под днище машины, так и под капотом.

Если ваш авто был выпущен более 15-20 лет назад, то вероятнее всего у него только 1 лямбда-зонд. Ну а если автомобиль относительно новый, то в нём 2 или 4 кислородных датчика.

Теперь перейдём к объёму мотора, от этого будет зависеть количество датчиков.

  1. Если он менее 2 литров, то в машине 2 датчика. Один под капотом, а другой под днищем.
  2. Если объём двигателя более 2 литров, то в автомобиле 4 лямбда-зонда. Первые 2 находятся под капотом, а два других – под днищем.

Чтобы вживую увидеть, где установлен лямбда-зонд, надо выполнить следующие действия:

  1. Следует открыть капот автомобиля.
  2. Определите, где находится двигатель. Как правило, он расположен примерно посередине, сверху он закрыт пластмассовой крышкой с названием марки авто.
  3. Найдите, где находится выпускной коллектор. Это трубы большого размера, которые находятся у мотора.
  4. На этом коллекторе вы должны найти маленькую цилиндрическую деталь длиной 6-7 см. Поздравляю, вы нашли лямбда-зонд. Если их 2, то один будет слева, а второй – справа.
  5. Другой лямбда-зонд находится в выпускной системе, под днищем автомобиля. У каждой модели месторасположение различается. Если их там 2, то один стоит перед катализатором, а второй – после него.

Теперь рассмотрим, какие бывают лямбда-зонды.

Виды

Чтобы датчик получил электронный сигнал о составе выхлопного газа, внутри него встроен специальный твёрдый электролитический элемент. И в зависимости от того, из какого материала состоит эта деталь, лямбда-зонды бывают следующих видов.

Циркониевый

Это самый популярный тип кислородного датчика. Изготавливается на основе диоксида циркония (ZrO2). Также в состав этого датчика входит керамическая составляющая, легирована оксидом иттрия. Сверху он покрыт платиновыми электродами, которые играют защитную роль, а также проводят электрические импульсы. Платиновые пористые электроды дополнительно являются катализатором окислительных восстановительных реакций.

Внешняя часть циркониевого датчика взаимодействует с нагретыми выхлопными газами, а внутренняя – с окружающим воздухом. Лямбда-зонд хорошо защищён от воды, но в него попадает немного воздуха (это необходимо для корректной работы).

Принцип работы циркониевого лямбда-зонда основан на работе гальванического (либо твёрдооксидного) топливного элемента с твёрдым электролитом. Такой датчик может выявить только относительное количество кислорода в топливе.

Обращу ваше внимание, что такой датчик начинает проводить импульсы только при его нагреве более 300-400°C. И таким образом, если указанная температура не будет достигнута, то циркониевый датчик будет выдавать ошибку, пока не прогреется. Керамический изолятор с нагревателем позволяет лямбда-зонду прогреться быстрее. Датчик из циркония устанавливается перед каталитическим нейтрализатором.

Стрелецкий Игорь Павлович

Диагност , стаж работы 15 лет

Задать вопрос

Внимание! Если датчик нагреется до температуры более 950°C, то он перегреется и выйдет из строя.

Лямбда-зонд сам по себе создаёт положительное или отрицательное напряжение. А опорное напряжение в нём – 0,45 В. Оно имеет меняющийся диапазон от 0,1 В до 0,9 В. Главное отличие циркониевого датчика от титанового — в способности самостоятельно создавать напряжение.

Важно знать, что к такому датчику нельзя присоединять какие-либо сторонние провода, потому что в изоляции находятся каналы, по которому проходит эталонный кислород. В ином случае кислородный датчик будет некорректно работать.

Титановый

Такой лямбда-зонд визуально похож на вышеуказанный, но начинка здесь сделана из диоксида титана. При изменении количества кислорода в смеси изменяется проводимость титанового наконечника. Сигнал об этом поступает в электронный блок управления.

Отмечу, что титановый датчик начинает работать при температуре от 700°C, поэтому здесь установлен нагреватель. Титановый лямбда-зонд работает без доступа кислорода из атмосферы.

Поскольку титановый кислородный датчик имеет сложный механизм, он стоит дорого, поэтому этот датчик среди автолюбителей не так популярен. Но, несмотря на это, их включают в конструкцию многих продаваемых машин.

Далее рассмотрим, чем отличаются лямбда-зонды по своей конструкции.

Узкополосный и широкополосный

Узкополосный не может выявить малые отклонения в содержании кислорода. По-другому он называется двухточечным. Он определяет количество кислорода в выхлопном газе. Он применяется только на входе и выходе, когда как широкополосный устанавливается только на входе.

Широкополосный датчик – это более современный тип кислородного датчика. Он может не только выявлять, богатая или бедная смесь подаётся в двигатель, а также величину отклонения от эталонных значений.

А широкополосный тип датчика дополнительно имеет 2 ячейки: измерительную и насосную. Конструкция датчика держит постоянное напряжение. В измерительном блоке имеется газ, коэффициент избытка кислорода (λ) в котором равен единице. Когда ДВС работает на обеднённой топливной смеси, то насосная камера выносит лишний кислород наружу, а если на обогащённой, то происходит пополнение смеси кислородом из внешней атмосферы. То есть, когда в смеси – избыток кислорода, то напряжение возрастает, а при недостатке O2 — уменьшается. Значение силы тока здесь является детектором коэффициент избытка кислорода в отработавших газах. Напряжение здесь всегда стремится к эталонному значению (450 мВ).

Воздух проходит здесь через диффузионный зазор. Для перемещения кислорода внутрь и наружу меняется направление тока, а его значение пропорционально объёму газа.

Широкополосный датчик работает только при температуре более 600°C, этому способствует установленный в него нагревательный элемент. Устройство выглядит в виде электрода с двумя концами, которые контактируют с отработавшими газами и атмосферой.

Широкополосный датчик определяет коэффициент избытка воздуха точнее и быстрее и точнее, чем узкополосный: от 0,7 до 1,6. Это обеспечивается сенсорными и накачивающими ячейками.

По конструкции

По конструкции датчики различаются по количеству проводов и наличию нагревателя. Если лямбда-зонд не имеет нагревателя, то используется один или два провода. Если с нагревателем, то количество проводов 3-4.

Более старые версии кислородных датчиков были без нагревательного элемента, они разогревались от выхлопных газов через длительное время после запуска мотора. Более новые модели датчиков имеют в наличии нагреватель, поэтому он начинает работать гораздо быстрее.

Рассмотрим подробнее, как устроен лямбда-зонд, из чего состоит.

Устройство лямбда-зонда

Что внутри лямбда-зонда? За основу взят циркониевый тип датчика. В состав кислородного датчика входят следующие детали:

  • Корпус.
  • Внутренний электрод. Взаимодействует с атмосферой.
  • Наружный электрод. Контактирует с отработавшими газами.
  • Твёрдый электролит из диоксида циркония. Находится между электродами.
  • Нагревательный элемент (спираль накаливания). Быстро подогревает кислородный датчик до температуры 300°C , это нужно для его запуска.
  • Защитный корпус. Защищает наконечник, имеет отверстия для проникновения отработавших газов.
  • Стальной корпус с резьбой для надёжной фиксации.
  • Контакт, проводящий электрический импульс.
  • Уплотнительное кольцо.
  • Изолятор из керамики.
  • Проводка.
  • Манжета проводов.
  • Защитный экран. В нём есть отверстие для выхлопных газов.

Для производства лямбда-зонда применяются очень термостойкие материалы, потому что устройство может работать только при экстремальных температурах.

Лямбда-зонд – это электрическая деталь, сквозь которую проходят выхлопные газы. Самый важный элемент датчика – это наконечник, который сделан из циркония, керамики и платиновым напылением. Внутренний защитный щиток контактирует с выхлопным потоком, а наружный – изнутри. Поскольку снаружи и внутри количество кислорода различается, то создаётся различающаяся разность напряжения.

Видео: Устройство датчика кислорода (лямбда зонда)

Копнём глубже и разберёмся, как работает кислородный датчик.

Принцип работы

Как я уже говорил ранее, лямбда-зонд измеряет только количество кислорода в отработавших газах. Через сколько минут начинает работать лямбда-зонд? Всё зависит, как он быстро прогреется до температуры 300-350°С. Если в нём есть нагревательный элемент, то кислородник начнёт работать значительно быстрее. Именно при повышенной температуре электролит датчика начинает проводить электричество.

Попов Андрей Геннадьевич

Автослесарь, стаж работы 19 лет

Задать вопрос

Что делает лямбда-зонд? Датчик производит измерение остаточного кислорода и сравнивает его объём с эталонным значением. При отклонении он начинает генерировать пониженное или повышенное выходное напряжение на электродах, что передаётся в электронный блок управления. На основе этих данных в горючее либо обедняется, либо обогащается.

А как же быть с тем, что после поворота ключа зажигания лямбда-зонд не работает, пока не прогреется? Коррекция состава топливно-воздушной смеси происходит на основе сигналов с таких датчиков, как обороты коленчатого вала ДВС, температура антифриза и положение дроссельной заслонки.

Расскажу более подробно о самом принципе работе устройства. Поскольку в кислороде находятся отрицательные ионы, они накапливаются на электродах с платиновым напылением. Когда температура лямбда-зонда достигает отметки 350°C, то разность потенциалов на электродах формирует напряжение.

Если кислорода в выхлопе много, то смесь считается бедная. Когда происходит сравнение с содержанием O2 с содержанием его в атмосфере, то формируется небольшая разность потенциалов. Образуется невысокое напряжение, которое равно 0,1-0,4 В.

Если кислорода в выхлопных газах мало, то смесь считается богатая. В этом случае формируется высокая разность потенциалов. Напряжение в этом случае достигает отметки 0,5-0,9 В.

Что происходит дальше? Первый (верхний, передний) лямбда-зонд в автомобиле передаёт указанное напряжение в ЭБУ двигателя. Причём первый лямбда-зонд считывает количество кислорода 3 раза в секунду. Система управления без остановки стремиться выставить среднее напряжение, которое составляет 0,4-0,6 в при значении остаточного кислорода равному единице. А поскольку работа мотора происходит в разных режимах, то напряжение изменяется как больше, так и меньше среднего значения. Узкополосный датчик может выявить лишь большие отклонения содержания кислорода в отработавших газах. При этом возникает скачок напряжения от 0,1 В до 0,9 В.

Второй (задний, нижний) лямбда-зонд работает по похожему принципу, как и первый. Поскольку он стоит сразу после катализатора, то содержание кислорода в выхлопе остаётся на одном и том же уровне. Это происходит благодаря постоянному напряжению, которое всегда удерживается в границах от 0,4 В до 0,6 В. Если этот датчик или катализатор выйдет из строя, то мотор начнёт работать нестабильно во всех случаях.

ЭБУ на основе данных об объёме воздуха, который попал во впускной коллектор и данных с датчика абсолютного давления, решает, какое количество топлива впрыснуть в цилиндры мотора через форсунки. А данные с лямбда-зонда помогают ЭБУ «понять», прибавить или убавить количество горючего, чтобы автомобиль работал как надо.

Вообще работа кислородного датчика по времени не линейна, значения меняются очень быстро, поэтому системе управления приходится постоянно оптимизировать топливную смесь. Мотор очень редко работает на 100% стехиометрической смеси, но система пытается всё время достичь эталона.

Кислородный датчик не выявляет информацию о том, какое количество кислорода в выхлопе, он лишь считывает данные о том, имеется ли свободный кислород в газах или нет. Наличие кислорода в топливной смеси говорит о том, что бензина в ней должно быть больше, потому что некоторая часть кислорода не вступила в окислительную реакцию. И наоборот, если свободного кислорода будет мало, а топлива больше, чем нужно, то выхлоп будет грязный, что приведёт к возникновению сажи. Если датчик будет работать правильно, то разница между стехиометрическим и реальным составом топливной смеси будет минимальна. Смесь, грубо говоря, постоянно пребывает в условно-обогащённом и условно-обеднённом состоянии.

Если взять график вольтажа с лямбда-зонда, то он будет иметь вид синусоиды с резким скачками вверх и вниз. Топливо в смесь то добавляется, то перестаёт поступать.

Если же лямбда-зонд работает некорректно, то электронный блок управления будет работать по средним значениям, которые записаны в устройстве – аварийной карте. Сразу после этого на приборной панели загорится лампочка Check Engine. Разумеется, состав топливной смеси будет далёк от идеального. Из-за этого бензин начнёт улетучиваться на глазах, холостой ход авто будет нестабильный, ухудшится разгон. А в некоторых моделях из выхлопной трубы может валить чёрный дым и мотор работает чересчур тормознуто, поэтому придётся добираться до техстанции техобслуживания на буксире.

Видео: Как работает кислородный датчик?

Лямбда-зонд тоже может выходить из строя и иметь ограниченный срок службы. Об это расскажу ниже в статье.

Признаки неисправности лямбда-зонда и последствия

Кислородный датчик работает в очень тяжёлых условиях, под воздействием экстремально горячих выхлопных газов. Расскажу, как провести поверхностную диагностику для выявления поломки кислородника.

На неисправность и выход из строя лямбда-зонда могут указывать следующие признаки:

  1. Моментальный набор оборотов двигателя до максимального значения и его отключение.
  2. На приборной панели постоянно загорается контрольная лампа Check Engine. Так же лампа может временно включаться при резком разгоне.
  3. Заметно увеличивается расход топлива.
  4. На холостом ходу или малых оборотах мотор работает нестабильно. А в самых сложных случаях автомобиль не сможет поддерживать холостые обороты и без подгазовки он будет глохнуть.
  5. Заметное уменьшение мощности и тяги двигателя внутреннего сгорания. Особенно это заметно при повышении оборотов, когда при нажатии педали газа впрыск топлива происходит с задержкой.
  6. Сильный бензиновый запах из выхлопной трубы, который к тому же является очень токсичным.
  7. Автомобиль может двигаться рывками.
  8. В подкапотном пространстве слышны посторонние звуки.
  9. Слышно потрескивание в области каталитического нейтрализатора после выключения мотора.
  10. Возможно появление сигналов о том, что смесь переобогащённая, хотя это не так.
  11. После того, как мотор выключен, слышно потрескивание и чувствуется запах сероводорода.

Обращу ваше внимание, что указанные неисправности могут указывать на поломку других деталей автомобиля. Например, резкий бензиновый запах из трубы может указывать на выход катализатора из строя или поломки свечей зажигания.

В зависимости от модели автомобиля поломка кислородного датчика может как сильно ухудшить вождение автомобилем, так и нет.

К каким последствиям могут привести вышеуказанные проблемы?

  1. Повышение расхода горючего. В большинстве случаев расход невысокий, то в некоторых моделях он может быть колоссальным.
  2. Значительное ухудшение разгона.
  3. Выхлоп становится токсичным. Он приобретает серый или синий оттенок, запах резкий.

Срок службы

Сколько служит лямбда-зонд? Скажу сразу – это один из часто изнашиваемых датчиков в автомобиле. Это происходит из-за того, что эта деталь постоянно контактирует с горячими выхлопными газами. Также его ресурс напрямую зависит от качества используемого топлива и состояния мотора.

Циркониевый лямбда-зонд может «ходить» от 60 до 130 тыс. км пробега. Всё зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться автомобиль и состояния двигателя внутреннего сгорания.

На практике, в среднем, лямбда-зонд ходит от 40 до 80 тыс. км пробега. А начать проверять состояние датчика уже надо каждые 10 тыс. км пробега.

Причины неисправности датчика кислорода

Перечислю распространённые причины поломки лямбда-зонда:

  1. Заправка некачественным или этилированным бензином. Особенно вредно для авто, если в топливе много свинца. Свинец уничтожает платиновые электроды устройства за несколько заправок.
  2. Если при установке лямбда-зонда применялся нетермостойкий силиконосодержащий герметик. При высоких температурах он вулканизируется.
  3. Перегрев устройства из-за проблем с зажиганием. Это приводит к уменьшению ресурса датчика.
  4. Слишком часто пытались завести мотор. В конце концов это приведёт к попаданию горючего в выпускной коллектор.
  5. Охлаждающая жидкость попала в выхлопную систему.
  6. Проблемы с контактами кислородного датчика (обрыв сигнальных или питающих проводов, нарушение изоляции, окисление, замыкание на массу цепи датчика).
  7. Плохая герметичность в выхлопной системе. К примеру, это может произойти из-за прогорания прокладки между каталитическим нейтрализатором и коллектором.
  8. Поломка цепи подогрева. Датчик в этом случае сможет возобновить работу при его нагреве выхлопными газами до нужной температуры.
  9. Замыкание лямбда-зонда. Датчик придётся заменить на новый.
  10. Загрязнение кислородного датчика. Со временем лямбда-зонд будет загрязняться продуктами сгорания горючего. Это может привести к некорректной передаче данных с датчика. Поэтому датчик через определённое время меняют на новый, желательно оригинальный.
  11. Механическое повреждение устройства. Как правило, оно появляются при поездках по бездорожью, авариях или некачественном ремонте автомобиля.
  12. На наконечник лямбда-зонда попала жидкость или посторонний предмет.
  13. Чистка корпуса датчика средствами, которые для этого не подходят.
  14. Попадание масла в систему выхлопных газов из-за изношенных маслосъёмных колец (или колпачков).

Стрелецкий Игорь Павлович

Диагност , стаж работы 15 лет

Задать вопрос

Сильно уменьшает ресурс датчика состояние других деталей ДВС. Это «убитое» состояние маслосъёмных колец, слишком богатая смесь, попадание охлаждающей жидкости в цилиндры. Если при исправном устройстве количество углекислого газа не более 0,3%, то при выходе датчика этот показатель может достигать 7%.

Если выходят из строя оба датчика кислорода, то машина может выйти из строя – придётся вызывать автоэвакуатор.

Как проверить кислородный датчик?

Расскажу про методы, с помощью которых можно проверить состояние кислородного датчика. Отмечу, что при наличии любых поломок на приборной панели включиться лампочка – Check Engine (например, это происходит при появлении ошибок в электронном блоке управления p0130, p0136, p0135 или p0141).

Визуальная проверка

Для начала диагностики следует внимательно осмотреть все соединения проводов и клемм с лямбдой, а также сам датчик на наличие механических повреждений. Иногда могут присутствовать пережатия контактов в разъёмах, поэтому осмотр надо начать именно с них. Затем надо выкрутить кислородник из коллектора и изучить защитный кожух. Если на нём имеются отложения, то их надо удалить.

Визуальный осмотр кислородного датчика:

  1. Наличие сажи означает, что нагреватель кислородника неисправен или применяется «богатая» горючая смесь. Сажа засоряет лямбда-зонд и ухудшает его реагирование на состав выхлопных газов.
  2. Если при визуальной проверке датчика на защитной трубке имеются сажа серо-серебристого или белого цвета, то устройство надо менять целиком. Это указывает на то, что применялись присадки к горючему или маслу.
  3. Если налёт блестящий, то значит в топливе много свинца, поэтому лучше сменить заправку, если вы не хотите быстро потерять автомобиль.

Проверка мультиметром (тестером)

Этот прибор поможет выявить напряжение в нагревательной цепи, состояние нагревательного элемента, проходит ли сигнал датчика, а также «опорное» напряжение. Мультиметр только показывает, исправен датчик или нет.

Что делать?

  1. Завести мотор, при этом разъём с лямбда-зонда не снимаем.
  2. Измерительные щупы вольтметра прикрепляем к нагревательной цепи.

На устройстве значения должно соответствовать напряжению АКБ, то есть 12 В.

Поскольку плюс «передаётся» от батареи к лямбде через предохранитель, то при отсутствии показаний на мультиметре, причину поломки надо искать в этой цепи.

Минус «передаётся» на лямбду от ЭБУ. При отсутствии показаний поломку надо искать в цепи от блока управления к датчику.

Проверка «опорного» напряжения.

  1. Завести мотор.
  2. Замерить напряжение между массой и сигнальным проводом.

Значения на мультиметре должны быть 0,45 В.

Диагностика нагревателя.

  1. Мультиметр переключаем в режим омметра.
  2. Отсоединяем разъём.
  3. Измеряем сопротивление между контактами нагревательного элемента.

Цифры здесь могут быть различные, но нормальные значения должны варьироваться от 2 до 10 Ом.

Если сопротивления нет, то есть вероятность разрыва электрической цепи нагревателя.

Проверяем сигнал датчика.

  1. Заводим движок.
  2. Ждём, пока он прогреется.
  3. Соединяем измерительные щупы с сигнальным проводом и на массу.
  4. Повышаем обороты мотора до 2500—3000 и отпускаем педаль газа.
  5. Следим за показателями напряжения.

Нормальные значения напряжение при измерении сигнала кислородного датчика – от 0,1 В до 0,9 В.

Видео: Кислородный датчик. Проверка, замена

Проверка осциллографом

Этот измерительный прибор имеет преимущество в возможности выявления времени между однообразными изменениями выходного напряжения. Этот показатель должен быть не более 120 миллисекунд.

Как проверить датчик осциллографом?

  1. Соединяем щуп измерительного устройства с сигнальным проводом.
  2. Сигнал датчика всегда проверяется при работающем прогретом двигателе. Заводим и прогреваем мотор.
  3. Повышаем число оборотов до 2500—2600.
  4. При температуре +25 по Цельсию сопротивление будет составлять 2-14 Ом (как правило, об этих значениях указывает производитель устройства лямбда-зонда).
  5. Затем надо проверить напряжение, которое подведено к нагревательному элементу: при работающем моторе и подключённом разъёме оно должно быть не меньше 10,5 В. Если этот показатель меньше, то следует проверить напряжение проводов и АКБ.

Отмечу, что осциллограф может показать наибольшее число поломок лямбда-зонда.

Применять профессиональный осциллограф вовсе не нужно, можно применить специальную программу на ноутбуке.

На этом рисунке изображён график правильной работы кислородного датчика. На сигнальный провод транслируется сигнал в виде ровной синусоиды в допустимых границах. Небольшие изменения указывают на то, что датчик постоянно проверяется.

График правильной работы кислородного датчик

На нижеуказанных рисунках изображены графики неисправного датчика.

График работы очень грязного датчика
График работы лямбда-зонда на обеднённой смеси
График работы лямбда-зонда на богатой смеси
График работы лямбда-зонда на очень бедной смеси

Как устранить неисправность датчика кислорода?

Идеальной технологии ремонта лямбда-зондов нет. Если произошла поломка, то деталь следует полностью заменять. Конечно, есть некоторые методики восстановления кислородника, но она не всегда срабатывает. Чаще всего датчик перестаёт работать из-за появления нагара на наконечнике. Если отложения удалить, то датчик начинает работать корректно.

Первый метод

Следует снять защитный колпачок при помощи надрезов напильником в основании устройства. Если не получится, то можно сделать несколько маленьких отверстий по 5 мм. Отмечу, что после очистки защитный колпачок надо закрепить обратно при помощи аргоновой сварки. При установке датчика резьбу надо смазать термопастой, избегая её попадания на чувствительный наконечник.

Процедура по очистке:

  • Поместить в стеклянную тару 100 мл ортофосфорной кислоты.
  • Аккуратно поместите наконечник в кислоту. Весь датчик помещать в ёмкость нельзя! Ждать примерно 20 минут, за это время ортофосфорная кислота сможет удалить нагар.
  • Затем датчик надо промыть водой и просушить.

Бывает, что с первого раза не удастся убрать отложения, поэтому придётся выполнить много процедур. Если и это не помогло, то надо провести очистку при помощи ненужной зубной щёточки.

Второй метод

Нагар на кислородном датчике выпаливается. Кроме ортофосфорной кислоты понадобится газовая горелка (ну или обычная газовая плита).

  1. Смочите наконечник датчика в ортофосфорной кислоте.
  2. Аккуратно взять датчик с другой стороны плоскогубцами и поднести к газовой горелке.
  3. Ортофосфорная кислота на наконечнике закипит, образуя зелёную соль. Вместе с солью будет удаляться и нагар.
  4. Необходимо повторять эту процедуру столько раз, пока сажа полностью не уйдёт, а датчик станет блестящим.

Видео: Как промыть лямбда-зонд? Помогает ли чистка? (чистим, моем лямбда-зонд)

Зачем менять лямбда-зонд?

Во многих случаях потребуется полная замена датчика кислорода, о чём и утверждают автопроизводители. Но поскольку цены на датчик довольно завышенные, это отпугивает автомобилистов постоянно тратить деньги на устройство.

Хорошей заменой лямбда-зонда является установка вместо него универсального датчика, который дешевле оригинала и подходит многим маркам авто. Либо можно попробовать установить поддержанный кислородник на гарантии или выпускной коллектор с установленным в нём датчиком.

Стрелецкий Игорь Павлович

Диагност , стаж работы 15 лет

Задать вопрос

Оригинальные датчики и конструктивно похожие циркониевые лямбда-зонды взаимозаменяемы. Можно заменить неподогреваемые устройства на подогреваемые, но никак не наоборот! Но здесь могут не совпасть разъёмы, а также может отсутствовать провод питания для нагревателя. Что же делать в этом случае? Провода можно проложить самому, а вместо разъёма применить стандартные контакты для автомобиля.

Отмечу, что вероятность обрыва проводов намного выше, чем поломка самого кислородного датчика. Поэтому, при малейших подозрениях на поломку датчику надо первым делом отсоединить разъём и проверить его состояние, а также изучить провода на предмет деформации. Чаще всего провода переживаются в местах входа в разъём. Только после этого следует измерить напряжение датчика в разных режимах работы мотора.

Обманка лямбда-зонда

Если появился индикатор Check Engine на панели приборов из-за плохо работающего лямбда-зонда, то можно воспользоваться обманкой лямбда-зонда. Она бывает электронной и механической.

Но отмечу, что попытка замены оригинального устройства обманкой не приведёт ни к чему хорошему. Электронный блок не определит сторонние сигналы, и никак их не будет применять для коррекции топливной смеси.

Механическая обманка выглядит в форме стальной или бронзовой проставки, где высверливают отверстие, через которое выхлопные газы в него попадают. Отработавшие газы вступают в реакцию с керамической крошкой, которую предварительно надо покрыть каталитическим слоем. В итоге происходит окисление CH и CO кислородом, благодаря чему уменьшается концентрация вредных веществ выхлопных газов при его выходе наружу. А если на авто находится 2 датчика, то сигналы между ними будут различаться (в виде синусоиды). ЭБУ «поймёт», что датчики работают корректно. Это самый недорогой тип обманки.

Электронная обманка технологически сложнее, в него встроен микропроцессор. Она не только сможет «обмануть» ЭБУ, но и обеспечить его корректное функционирование.

Рассмотрим такой вопрос, как выбрать хороший кислородный датчик.

Лямбда-зонд какой фирмы лучше?

Если выяснилось, что следует заменить кислородный датчик, то не надо бежать в ближайший автомагазин и выбирать, какой подешевле. Хочу отметить, что многие автопроизводители утверждают, что их лямбда-зонды универсальные, и они совместимы с той или иной маркой авто. Но здесь обнаруживаются следующие подводные камни.

Несовместимость кислородного датчика с вашей маркой авто может проявиться через определённый промежуток времени. На самом деле датчики могут иметь разную резьбу и конструкцию, а подходящий только принцип работы. Поэтому рекомендовано приобретать только оригинальный датчик с точно такой же маркировкой, что и на сломанном.

Как подобрать лучший лямбда-зонд? Вот небольшой список проверенных фирм, которые выпускают хорошие устройства:

  1. Bosch. Оригинальные запчасти имеют специальную наклейку с голограммой и защитным кодом. Последние цифры на коде должны совпадать с последними цифрами кислородного датчика.
  2. Denso. При выборе детали обратите внимание на наличие особых наплавов из металла, качество резьбы и сварки. Все обозначения на оригинальных устройствах не смогут стереться даже при их попытке стереть твёрдым предметом.
  3. NGK. Это европейский бренд, запчасти которого автопроизводителей применяют при заводской сборке многих автомобилей. Качество комплектующих высокое.

Чтобы выбрать наиболее подходящий лямбда-зонд, можно проконсультироваться со своим автомехаником, который точно скажет тип нужного устройства. Лучше всего на датчике не экономить, чтобы не пришлось через

Датчик кислорода (Лямбда-зонд): как работает, проблемы, симптомы

На чтение 5 мин. Просмотров 2.9k. Опубликовано

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

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.

Задний датчик кислорода можно проверить с помощью диагностического сканера, адаптера ELM327 с программой Torque или осциллографа.

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.

Читайте подробнее: Что такое Банк 1, Банк 2, Датчик 1, Датчик 2?

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.

Датчик кислорода – история развития.

 

Типичная схема установки датчиков кислорода.

 

Историческая справка.

70-е годы XX века

Лямбда зонды (датчики кислорода) были разработаны компанией Robert Bosch и впервые были использованы в конструкциях автомобилей Volvo в конце 70-х годов прошлого века. Первоначально, автомобильные датчики кислорода имели только один или два сигнальных провода и были изготовлены из циркония в форме цилиндра. Данным датчикам требовалось тепло выхлопных газов для разогрева до требуемой рабочей температуры.

Проблема, связанная с этой концепцией, заключалась в том, что датчикам требовалось долгое время для разогрева (особенно в условиях низких температур), в то время как система управления впрыском топлива оставалась без управления по данному параметру. Некоторые производители автомобилей намеренно задерживали время разогрева двигателя для нагрева выхлопа для обеспечения более быстрого нагрева кислородного датчика и катализатора. Датчики располагались рядом с двигателем в связи с требованиями необходимости быстрого нагрева их до необходимой рабочей температуры. В связи с этим, было невозможно контролировать выхлопные газы в разных выхлопных системах — это другой недостаток ранних конструкций датчиков.

 
80-е годы XX века

В начале 1980-х годов производители кислородных датчиков добавили небольшой нагреватель стержневого типа в центр конструкции датчика, что значительно ускорило скорость нагрева датчика до рабочей температуры. Датчики кислорода с нагревательным элементом могут быть установлены ниже по потоку рядом с каталитическим нейтрализатором — более желательным местом установки, поскольку выхлопные газы в данном месте находятся более в однородном состоянии и резко снижается возможность перегрева датчика. Первые версии датчиков были трехпроводными. В данных конструкциях в качестве общего сигнального провода использовался корпус датчика. В последующих конструкциях использовались четырех проводные версии с изолированным от корпуса автомобиля общим проводом.

 
90-е годы XX века

Начиная с начала 1990-х годов, в связи с дальнейшим развитием систем управления электронным впрыском топлива и ужесточением экологических норм, так же возросли требования к датчикам кислорода. Были разработаны новые технологии, а датчики были размещены в большем количестве мест, что увеличило качество обратной связи с системой управления впрыском топлива. Существующие узкополосные датчики, которые обнаруживали наличие только «богатых» или «бедных» смесей, были заменены на датчики улучшенной конструкции.

 
Настоящее время

В настоящее время во многих автомобилях используется новое поколение четырех и пяти проводных широкополосных датчиков кислорода. В то время как у первых конструкций автомобилей с электронным впрыском был только один датчик кислорода, у современных автомобилей количество данных датчиков доходит до восьми штук. Эти датчики позволяют наиболее точно определять количество свободного кислорода в выхлопных газах для оптимального приготовления топливной смеси. 

 

 

Лямбда-зонд на страже соблюдения экологических норм: обзор и чистка кислородного датчика

Автор: Виктор

Оптимальная работа автомобильного двигателя возможна только при работоспособности всех узлов и систем. При поломке одного из основных компонентов мотор может работать с перебоями, что будет доставлять неудобства автолюбителю. Что такое лямбда-зонд, в чем заключается его принцип действия, как произвести диагностику и очистку контроллера? Ответы на эти вопросы вы найдете ниже.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Характеристика лямбда-зонда

Что такое датчик кислорода или лямбда-зонд, где находится устройство, в чем заключается его принцип работы, какие функции выполняет этот регулятор? Для начала разберем основные характеристики — назначение, а также где может располагаться девайс.

Назначение и функции

Кислородный датчик представляет собой устройство сопротивления, этот девайс расположен перед катализатором, на впускном коллекторе. Данные, которые передает кислородный датчик, обрабатываются управляющим блоком и используются для поддержания необходимого состава топливовоздушной смеси. Лямбда-зонд передает сигнал на ЭБУ, если в камеры сгорания подается очень богатая или бедная горючая смеси. В соответствии с полученными данными, которые передает кислородный датчик, блок управления регулирует подачу воздуха и топлива для образования смеси.

Устройство и принцип работы

В чем заключается принцип работы кислородного датчика?

Любой универсальный лямбда-зонд включает в свою конструкцию такие составляющие:

  1. Корпус универсального регулятора, который обычно выполнен из металла. На корпусе переднего верхнего или нижнего регулятора также имеется резьба, с помощью которой лямбда-зонд устанавливается в посадочное место. В корпусе также будет отверстие, позволяющее обеспечить вентиляция регулятора.
  2. Уплотнительная резина, позволяющая обеспечить герметичность.
  3. Керамический изолятор.
  4. Наконечник, выполненный из керамики.
  5. Контакты для подключения к бортовой сети.
  6. Защитный щиток, на котором имеется отверстие для выпуска отработанных газов.
  7. Нагревательный компонент устройства.
  8. Спираль, которая монтируется в отдельном резервуаре.

Будь то первый или второй кислородный датчик, устройство изготавливается из термостойкого материала. Это важно, поскольку регулятор функционирует под нагревом, при повышенных температурах. Устройство может относится к одному из нескольких видов, которые отличаются между собой по количеству контактов — одно-, двух-, трех- и четырехпроводные.

Диагностический датчик концентрации кислорода используется для обеспечения правильного расчета нужного объема горючего для определенного объема воздушного потока, подающегося в цилиндры. Устройство выполняет расчет этих значений в соответствии с экологической, а также экономической точки зрения. Это также важно, поскольку в настоящее время к транспортным средствам предъявляются жесткие требования в плане экологической безопасности. Диагностический датчик концентрации кислорода позволяет снизить вред для окружающей среды, основываясь на количестве содержащихся вредоносных для экологии веществ в выхлопных газах.

Причины и симптомы неисправностей

Если в работе регулятора есть неисправности, это может привести к более нестабильной работе двигателя.

По каким причинам кислородный датчик может выйти из строя:

  1. В электроцепи произошел обрыв, в частности, в месте подключения устройства к сети. Также причина может заключаться в плохом контакте контроллера или их окислении.
  2. Замыкание в работе девайса.
  3. Загрязнение — одна из самых часто встречаемых проблем. Такая неисправность, как правило, обусловлена регулярной заправкой транспортного средства низкокачественным горючим.
  4. Термические перегрузки регулятора. Такие проблемы, как правило, обусловлены неполадками в работе системы зажигания.
  5. Постоянное использование автомобиля по бездорожью может привести к серьезным вибрациям и, как следствие, повреждению регулятора.
  6. Лямбда-зонд может перестать функционировать в результате попадания в цилиндры двигателя, а также во впускные магистрали антифриза.
  7. Выход из строя нагревателя датчика кислорода. Обычно эта проблема обусловлена износом устройства.
  8. Еще одной причиной, по которой устройство может отказаться работать, является работа двигателя на обогащенной топливовоздушной смеси.

В том случае, если объем монооксида углерода увеличится до 3% и выше вместо нормативных 0.1-0.3%, это говорит о поломке контроллера. При такой про

Как работает и что показывает датчик кислорода