Лямбда-зонд — кислородный датчик. Общая информация

Лямбда-зонд необходим для того, чтобы передавать информацию блоку управления двигателем о том, насколько полно сгорает топливовоздушная смесь. Именно лямбда-зонд отвечает за определение количества кислорода в выхлопном газе, и на основании этого определяет состав топливовоздушной смеси.

Теоретически, на кило бензина приходится порядка 14,7 килограмм воздуха. В таком случае, бензин и кислород будут выгорать на 100%, таким образом, не выделяя вредных веществ. Это положительно сказывается и на расходе топлива.

Данная пропорция – 14,7:1 носит название «фактор избыточного количества воздуха», и обозначается буквой греческого алфавита λ (лямбда).

В случае, когда лямбда меньше единицы – ТВС получается обогащенной, в ней увеличенное количество топлива.

Но если данный показатель выше единицы, то топливовоздушная смесь – бедная, в ней не хватает топлива.

Приобрести б/у лямбда-зонд можно в нашем каталоге.

Коэффициент избытка воздуха λ

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

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

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

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

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

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

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

Ресурс кислородника и его неисправности

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

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

Сканер Scan Tool Pro Black Edition

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

Сигнал исправного кислородного датчика

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

Основные неисправности кислородного датчика:

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

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

Признаки неисправности кислородника:

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

Использование нескольких лямбда датчиков

С момента введения EOBD, появилась возможность контролировать работу каталитического нейтрализатора. Для этого за каталитическим нейтрализатором установлен дополнительный лямбда-зонд. Это используется для определения способности каталитического нейтрализатора накапливать кислород.

Функция зонда расположенного за катализатором такая же, как у первого лямбда зонда, установленного в начале выхлопного потока за выпускным коллектором. Амплитуды напряжений лямбда-датчиков сравниваются в ЭБУ. Амплитуда напряжения на втором лямбда зонде очень мала из-за способности каталитического нейтрализатора накапливать кислород. Чем ниже емкость катализатора, тем выше амплитуды напряжения на выходном датчике из-за повышенного содержания кислорода.

Высоты амплитуд на задней лямбде зависят от фактической ёмкости каталитического нейтрализатора, которая варьируется в зависимости от нагрузки и скорости. Поэтому условие нагрузки и скорость учитываются при сравнении амплитуд зондов. Если амплитуды напряжения обоих зондов все еще примерно одинаковы, накопительная емкость каталитического нейтрализатора достигнута, иными словами катализатор неисправен и подлежит замене или удалению.

Признаками неисправности лямбда-датчика вместе или по отдельности могут быть следующие симптомы:

• Высокий расход топлива.
• Плохая работа двигателя.
• Выброс едких выхлопных газов.
• Загорается контрольная лампа двигателя – «check engine».
• Код ошибки сохраняется даже после удаления ошибки сканером.

ВЛИЯНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА ЛЯМБДА: ПРИЧИНА ОТКАЗА

Существует несколько причин, по которым лямбда датчик может выйти из строя:

• Внутренние и внешние замыкания лямбда зонда.
• Нет заземления / напряжения.
• Перегрев зонда.
• Нагар / загрязнение.
• Механическое повреждение датчика
• Использование этилированного топлива / присадок

Существует ряд типичных неисправностей лямбда-датчиков, которые происходят наиболее. В следующем списке приведены причины неисправностей выявленных в результате диагностики:

Неисправности лямбда датчика	Причины
Защитная трубка или корпус зонда забиты остатками масла	Несгоревшее масло попало в выхлопную систему, например, из-за неисправных поршневых колец или маслосъёмных колпачков
Нет доступа к эталонному воздуху, воздух не поступает.	Зонд установлен неправильно, контрольное отверстие для воздуха заблокировано
Повреждение в результате перегрева	Температура превысила 950 °C из-за неправильно выставленного зажигания или проблемы с регулировкой клапанов
Плохое соединение на контактах	Окисление проводов датчика
Обрыв проводки	Плохо проложенные провода, перетирание кабеля, укусы грызунов
Отсутствие заземления	Окисление, коррозия в выхлопной системе
Механические повреждения	При установке перетянут датчик. Момент затяжки превышен.
Химическое старение	Частые непродолжительные поездки
Свинцовые отложения	Использование этилированного топлива

Автомобили, оснащенные системой самодиагностики, могут обнаруживать неисправности, возникающие в цепи управления, и сохранять их в памяти неисправностей. Обычно это отображается через индикаторную лампу двигателя – «чек», «check engine». Память неисправностей затем может быть считана с помощью сканера через разъём OBD-2. Однако некоторые системы не могут определить, относится ли эта неисправность к неисправному датчику или это неисправность кабеля. В таком случае дальнейшие испытания должны быть выполнены механиком в автосервисе.

Для более точной диагностики через EOBD, мониторинг при компьютерной диагностике лямбда-датчика был расширен, чтобы считывать следующие пункты диагностики:

• Разомкнутая цепь;
• Эксплуатационная готовность;
• Короткое замыкание на массу блока управления;
• Короткое замыкание на плюс;
• Обрыв кабеля и срок службы датчика кислорода лямбда.

Для диагностики сигналов от лямбда-датчика блок управления использует форму частоты сигнала. Для этого блок управления рассчитывает следующие данные:

• Максимальное и минимальное обнаруженное значение напряжения датчика кислорода;
• Время между положительным и отрицательным положением,
• Лямбда-контроллер, регулирующий соотношение в топливо-воздушной смеси – богатая или бедная;
• Определение порога лямбда-контроля,
• Напряжение датчика и длительность периода.

О чем говорят максимальные и минимальные напряжения датчика кислорода?

При запуске двигателя все старые максимальные / минимальные значения в электронном блоке управления удаляются. Во время работы минимальные / максимальные значения отображаются в определенном диапазоне нагрузки / скорости

Амплитуда напряжения датчика: максимальное и минимальное значение больше не достигается, обнаружение насыщенности / обеднения топливной смеси больше невозможно.

Время отклика на изменение напряжения

Если напряжение датчика превышает контрольный порог, начинается измерение времени реакции между положительным и отрицательным состоянием. Если напряжение датчика не достигает контрольного порога, измерение времени прекращается. Период времени между началом и концом измерения времени измеряется счетчиком.

Время отклика: если датчик реагирует слишком медленно на изменение состава смеси то не отображает состояние в нужное время.

Определение старого или загрязненного лямбда зонда

Кислородный датчик может быть неисправен если он старый, выработал ресурс или загрязнен, например, присадками к топливу. Это можно определить при диагностике зонда. Сигнал лямбда зонда сравнивается с сохраненным шаблоном. Медленный зонд определяется как неисправность, например, через длительность периода сигнала.

Время отклика: частота зонда слишком низкая, оптимальное управление больше невозможно.

Как проверить лямбда-зонд на предмет неисправностей

Проверять исправность лямбда-зонда рекомендуется каждые 10 000 км пробега, причем делать это надо даже в том случае, если никаких проблем в работе датчика не наблюдается.

Первым этапом диагностики должна быть проверка надежности соединения клеммы с датчиком и последующий осмотр лямбды на предмет наличия внешних деформаций. После этих действий необходимо выкрутить лямбда-зонд из коллектора и осмотреть защитный кожух (в случае необходимости следует очистить накопившиеся отложения).

1. Визуальная проверка трубки зонда.

Если в ходе осмотра на защитной трубке датчика кислорода обнаружены следы сажи белого, серого или серебристого оттенка, лямбда-зонд подлежит замене.

2. Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером).

Использование мультиметра позволяет проверить:

• наличие напряжения в нагревательной цепи;
• «опорное» напряжение;
• состояние нагревателя;
• сигнал датчика.

Работа с мультиметром или вольтметром осуществляется согласно нижеописанному алгоритму:

• не снимая разъем с датчика, включаем двигатель;
• щупы прикрепляем к цепи подогрева.

Показания устройства должны соответствовать напряжению на аккумуляторе – 12 В.

«Плюс» передается на датчик от аккумулятора через предохранитель. Если показания отсутствуют, значит, проблему следует искать в этой цепи.

«Минус» передается на датчик от блока управления. Соответственно, отсутствие показаний связано с проблемами цепи «лямбда-зонд – ЭБУ».

Рекомендуем

«Жидкое стекло или керамика: выбираем лучшее покрытие» Подробнее

Этими же аппаратами можно измерить опорное напряжение. Примерный алгоритм:

• Заводим двигатель.
• Измеряем напряжение между сигнальным проводом и массой.
• Показания прибора должны остановиться на отметке 0,45 В.

В целях диагностики нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы проверки:

• Снимаем разъем.
• Замеряем сопротивление между контактами нагревателя.
• Разные датчики могут показывать различные сведения, нормальными показаниями при этом считаются цифры в пределах 2–10 Ом.

Обратите внимание! При отсутствии сопротивления можно говорить о возможных разрывах в цепи нагревателя.

Вольтметр или мультиметр также применяют в целях проверки сигнала датчика. Необходимые действия:

• Включаем зажигание.
• Прогреваем двигатель до рабочей температуры.
• Соединяем щупы устройства с сигнальным проводом и проводом массы.
• Увеличиваем количество оборотов мотора до 3 000 в минуту.
• Отслеживаем колебания напряжения (скачки от 0,1 В до 0,9 В считаются нормой).

Если на каком-либо этапе проверки лямбда-зонда показатели датчика выходят за рамки указанных пределов, его необходимо менять на новый.

3. Проверка осциллографом.

Основное достоинство проверки осциллографом заключается в возможности определения времени между однообразными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Пошаговый алгоритм:

• Соединяем щуп устройства с сигнальным проводом.
• Прогреваем двигатель до рабочей температуры.
• Увеличиваем количество оборотов до 2 600.
• Изучаем данные измерительного прибора и устанавливаем работоспособность кислородного датчика.

Стоит отметить, что именно осциллограф позволяет выявить максимальное количество недостатков, связанных с работой лямбда-зонда.

Правильно заменить вышедшее из строя устройство на новое можно, посмотрев видео-фрагмент:

Полезная информация:

• Гудит, но не качает: меняем топливный насос
• Выхлопная система: основные элементы и принцип работы
• Причины дыма из выхлопной трубы – определяем по цвету

Получить профессиональную консультацию при подборе товара можно, позвонив по телефону 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Различные варианты подключения и цвета кабеля лямбда зонда:

Необогреваемые зонды

Количество кабелей	Цвет кабеля	Соединение
1	Черный	Signal (заземление через корпус)
2	Черный	Сигнал Земля

Обогреваемые зонды:

Количество кабелей	Цвет кабеля	Соединение
3	Черный 2 x белый	Сигнал (заземление через корпус) нагревательного элемента
4	Черный 2 x белых Серый	Сигнал, нагревательный элемент, земля

Датчики сопротивления из диоксида титана:

Количество кабелей	Цвет кабеля	Соединение
4	красный белый черный желтый	Нагревательный элемент (+) Нагревательный элемент (-) Сигнал (-) Сигнал (+)
4	Черный 2 x белых Серый	Нагревательный элемент (+) Нагревательный элемент (-) Сигнал (-) Сигнал (+)

В любом случае, если есть информация от производителя, то необходимо ставить её в приоритет.

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...