Выкладываю интересную информацию о лямбд-зонде. Очень много поучительного.

Итак, одной из основных причин перерасхода топлива у исправной в целом машины является плохой датчик кислорода, который называют также «лямбда-зонд» или «02 sensor».
У двигателя с впрыском бензина, как известно, расход топлива зависит от ширины импульсов на инжекторах. Чем шире импульс, тем больше топлива влетит во впускной коллектор. Ширину управляющих импульсов, поступающих на инжекторы, задает блок управления двигателем (блок EFI). При этом блок управления двигателем руководствуется показаниями различных датчиков (датчики, показывающие температуру воды, угол открытия дроссельной заслонки и т. д.), но он «не знает» точно, сколько бензина будет подано через инжекторы на самом деле. Вязкость бензина может быть разной, инжекторы слегка засорились, по какой-то причине чуть изменилось давление топлива и т. д. В то же время все современные автомобили в выпускном тракте имеют катализатор. Эти катализаторы (2– или 3-компонентные) до окисляют вредные вещества выхлопных газов до приемлемого значения. Но успешно выполнять свою задачу эти катализаторы могут только при стехиометрическом соотношении топливной смеси, т. е. смесь должна быть не бедной и не богатой, а нормальной. Для того чтобы топливная смесь была нормальной, чтобы компьютер понял, что он делает, т. е. для обеспечения обратной связи, и служит датчик кислорода. Когда с него на блок EFI приходит слабый сигнал, это значит, что в выхлопных газах завышено содержание кислорода, т. е. смесь в цилиндрах бедная. В ответ на это блок управления двигателем тут же чуть увеличивает ширину импульсов на инжекторы. Топливная смесь становится богаче, и содержание кислорода в выхлопных газах снижается. В ответ на это снижение тут же увеличивается уровень сигнала с датчика кислорода. Блок EFI реагирует на увеличение сигнала с датчика кислорода, т. е. на обогащение топливной смеси, уменьшением ширины управляющих импульсов, идущих на инжекторы. Смесь снова становится бедной, и сигнал с датчика кислорода вновь слабеет. Таким образом, в процессе работы двигателя происходит непрерывное (с частотой 1–5Гц) регулирование состава топливной смеси. Но только до тех пор, пока датчик исправен. Этилированный бензин, низкая компрессия, «текущие» колпачки (да и просто время) убивают датчик кислорода, и интенсивность сигнала, поступающего с него, снижается. По этому снижению сигнала блок управления двигателем решает, что топливная смесь слишком бедная. Что он должен сделать? Правильно, увеличить ширину импульсов на инжекторы, буквально заливая при этом двигатель бензином. А сигнал с датчика кислорода не увеличивается, ведь датчик-то «мертвый». Вот вам и вполне исправная машина с повышенным расходом топлива.
Что же первое приходит на ум пытливому автовладельцу в этом случае? Конечно же, убрать этот датчик к чертовой матери. А самый простой способ – это, как поется в известной песне, «фельдшер, вырви провода». Теперь сигнал от датчика кислорода отсутствует вообще. Исходя из этого факта, блок EFI «понимает», что датчик неисправен, тут же записывает это в свою оперативную память, по внутренним цепям отключает неисправный датчик, включает на щитке приборов сигнал неисправности (поскольку эта неисправность считается мелкой, «сhеск» загорается не у всех моделей) и... включает обходную программу. Так блок управления двигателем поступает со всеми датчиками, сигналы от которых ему не нравятся. Задача обходной программы прежде всего состоит в том, чтобы автомобиль, невзирая ни на что (в том числе и на расход топлива), хоть как-то, но смог доехать до дома. Так что простое отключение датчика кислорода, как правило, не позволит сэкономить на заправках. В свое время мы пытались имитировать сигнал от датчика кислорода. Но компьютер не обманешь. Он тут же вычислил, что сигнал от датчика кислорода присутствует, но не меняется в зависимости от изменения ширины импульсов на инжекторах и режима работы двигателя. Далее со стороны блока EFI последовали все те же действия, что и при простом отключении датчика кислорода.
Однако следует заметить, что датчик кислорода мгновенно не «умирает». Просто сигнал с него становится все слабее и слабее. Состав топливной смеси соответственно все богаче и богаче. Так же следует учитывать, что величина сигнала с датчика кислорода, при всех прочих равных условиях, будет тем больше, чем горячее сам датчик. Поэтому некоторые конструкции даже предусматривают электрический подогрев чувствительного элемента датчика кислорода.

Измерение давления топлива.
Подключить манометр можно в месте подвода топлива к топливной линейке (как показано на рисунке), а также в месте подвода топлива к инжектору холодного пуска (он есть не у всех машин) и на выходе топливного фильтра. При снятии трубки с редукционного клапана (при работающем двигателе) давление топлива увеличивается на 0,3–0,6 кг/см2.

Проверка датчика кислорода.
В ходе этой проверки вы можете определить, цела ли спираль подогрева датчика кислорода. Этот датчик в выпускном тракте всегда первый от коллектора. Если к нему подходит только один провод, то подогрева у этого датчика нет.

Итак, при снижении сигнала с датчика кислорода выход один – заменить этот датчик. Возможны три варианта замены. Во-первых, купить (или заказать) новый оригинальный датчик кислорода, стоить он будет 200–300$ (цирконий и платина нынче дороги). Второй вариант – купить новый, но не оригинальный датчик. Его стоимость составит около сотни долларов, но величина сигнала изначально будет ниже процентов на 30, чем у оригинального датчика. Это нами проверено. Третий вариант – бывший в употреблении датчик с «контрактного» двигателя, т. е. двигателя без пробега по СНГ. Вариант недорогой, всего 5–10$, но всегда есть вероятность «пролететь», так как на датчике не написано, в каком он состоянии, а реально проверить это можно только на автомобиле, используя специальные приборы. Ведь мощность сигнала от датчика кислорода настолько мала, что обычный тестер без труда «садит» этот сигнал и уверенно показывает 0. Хотя встречаются умельцы, которые к вывернутому датчику кислорода подключают тестер и, нагревая сам датчик зажигалкой, демонстрируют отклонение стрелки прибора. На самом деле такая проверка недостаточна для того, чтобы сделать вывод об исправности датчика.
Покупка датчика на обычной разборке – это даже не вариант. Там они, хлебнувшие наших условий эксплуатации, как правило, совсем уже «мертвые».
Закончить эту часть грустной истории о расходе топлива хотелось бы следующей историей. Один владелец автомобиля «Pontiac Grand AM», которому мы сообщили все изложенное ранее по поводу датчиков кислорода и расхода топлива на его машине, решил поэкспериментировать с этим датчиком. Его эксперименты мы затем продолжили и, уничтожив несколько более-менее исправных датчиков, выяснили следующее. Если, вывернув датчик кислорода, при комнатной температуре поместить его минут на десять в концентрированную ортофосфорную кислоту, а затем хорошо промыть водой, датчик немного «оживает». Сигнал с датчика, восстановленного таким образом, иногда увеличивается до 60 % от нормы. Если увеличить время «купания» датчика, результаты будут хуже. Можно проводить эту операцию, не вскрывая датчик, а можно его и вскрыть. Для этого на токарном станке резцом срезаем защитный колпачок с дырками и помещаем в кислоту элемент датчика, который представляет собой керамический стержень с напыленными на него токопроводящими полосками (электродами). Эти полоски можно легко разрушить, если использовать наждачную бумагу (или растворить в кислоте). Идея же восстановления заключается в том, чтобы с помощью кислоты разрушить нагар и свинцовую пленку на поверхности керамического стержня, не повредив при этом токопроводящие полоски. Защитный колпачок датчика затем крепится на место с помощью одной капли нержавеющей проволоки в дуге аргоновой сварки.
Поскольку при нашей работе нам приходится диагностировать много машин, то у нас уже есть какая-то статистика. Из нее следует, что выход из строя датчика кислорода (лямбда-зонда) не всегда ведет к пере обогащению топливной смеси. Параметры японских систем управления двигателем, как правило, подобраны очень точно, в отличие, например, от американских, и выход из строя датчика кислорода иногда вызывает даже снижение расхода топлива. Это происходит потому, что из-за различных причин у двигателя постоянно низкий расход топлива (может, фильтры инжекторов засорены, может, давление топлива чуть меньше нормы, может, еще что-нибудь), но в этом случае у двигателя слегка снижена мощность, ведь он все время работает на обедненной смеси. Пока датчик кислорода был целым, компьютер, руководствуясь его показаниями, делал топливную смесь оптимальной. Когда этот датчик «умер», компьютер включил обходную программу и перестал оперативно регулировать состав топливной смеси. А все параметры различных устройств, различных датчиков и т. д. в этом случае как раз обеспечивают работу двигателя на обедненных смесях. Конечно, в ущерб мощности, но ее, этой мощности, у японских двигателей всегда с избытком, и особых неудобств водителям это обычно не доставляет. У американских машин этого, как следует из нашей практики, нет. Когда у «японки» кончается датчик кислорода, расход топлива подпрыгивает примерно до 20 л (у 2-литрового двигателя) на 100 км.
У американской машины в этом случае из выхлопной трубы идет черный дым и расход более 25 л на 100 км. Но таких счастливчиков, у которых выход из строя датчика кислорода в двигателе вызывает лишь экономию топлива, немного.
Заканчивая рассказ о кислородном датчике, хочется отметить, что существуют машины с впрыском топлива, но без кислородного датчика. Это, как правило, старые машины, и там компьютер не «знает», сколько на самом деле бензина он льет в двигатель.
А для поддержания расхода топлива в приемлемых пределах у этих машин есть так называемый СО-потенциометр. С помощью этого устройства можно изменять ширину импульсов на инжекторах, ориентируясь на данные газоанализатора, подключенного к выхлопной трубе. Для этого, естественно, надо периодически посещать авто мастерские, где имеются эти газоанализаторы. И в заключение хотелось бы упомянуть, что уже существуют фирмы, которые восстанавливают датчики кислорода. Они с помощью электрофореза в течение нескольких часов очищают керамику (диоксид циркония) датчика от нагара и свинца, после чего сигнал датчика становится не хуже, чем у нового не оригинального датчика.

Датчик кислорода (он же лямбда зонд), нужен для определения концентрации кислорода в выхлопных газах автомобиля, их состав находится в зависимости от соотношения воздуха и горючего в рабочей консистенции, которая подается в цилиндр мотора. Та информация, которая выдается датчиками в виде напряжения, употребляется ЭБУ, для того чтоб корректировать впрыск горючего. В нашей публикации мы поведаем вам что такое лямбда зонд, механизм работы, устройство и главные его составляющие.

Для того чтоб полностью сгорел один литр горючего, нужно 14,7 литра воздуха. Это будет самый лучший состав топливовоздушной консистенции. При его использовании содержание вредных веществ в газах будет мало, дожигание будет происходить в каталитическом нейтрализаторе.

Общие сведения.

Кислородные датчики бывают 2-ух типов: резистивные и химические. Последний тип работает по принципу элемента, вырабатывающего ток. Механизм работы второго - это резистор, который средством конфигурации собственного сопротивления дает данные ЭБУ.

Самое огромное распространение получили химические кислородные датчики. Применяемый в их принцип, основан на свойствах диоксида циркония, создающий различное электронное напряжение при различном содержании кислорода в отработанных газах.

Когда работа системы подачи горючего обычная, изменение датчика может выполняться по нескольку раз с секунду. Это и позволяет поддерживать лучший состав консистенции в разливных режимах.

Основной частью датчика является глиняний наконечник, который изготовлен на базе диоксида циркония, на внешную и внутреннюю поверхности на него наносится платина. Корпус и наконечник соединяются вполне герметично. Наконечник находится в потоке газов, которые поступают через отвесите в защитном экране. Лямбда зонд принципно работает отлично, когда его температура не ниже 350 о С. Потому современные датчики снабжаются нагревательным элементом, для того чтоб резвее начать свою работу. Различают датчики, количеством применяемых проводов: провод «массы» сигнала, провод сигнала, провод «массы» обогрева, провод питания обогрева. Если в датчике нет нагревателя, они могут укомплектовываться одним либо 2-мя сигнальными проводами, если же нагреватель есть, то проводов будет три либо четыре. Чаше всего черные провода относятся к сигнальному проводу, а светлые к нагревателю. Провода датчика имеют теплостойкое изоляционное покрытие, а механизмы без усилий могут выдерживать температуру до 900 о С.

Где в большинстве случаев устанавливается лямбда зонд?

Потому что рабочая температура кислородного датчика примерно 350 о С, устанавливают (без нагревателя) его поближе к движку либо перед нейтрализатором (если нагревательный элемент присудствует).

В неких машинах в каталитическом нейтрализаторе располагают датчик температуры, который не в коем случае не нужно путать с кислородным датчиком. Кислородных датчика может быть в машине два: одни перед нейтрализатором, другой — после него.

Устройство датчика кислорода:

• защитный экран с отверстием для отработавших газов.
• наконечник из керамики.
• обогрев.
• внешний защитный экран с отверстием для входа атмосферного воздуха.
• токопроводящий контакт цепи обогрева.
• уплотнительное кольцо.
• манжета проводов уплотнительная.
• проводка.
• глиняний изолятор.
• токосъемник электронного сигнала.
• железный корпус с резьбой.

Предпосылки, почему лямбда зонд может выйти из строя:

Применение несоответствующей марки горючего либо этилированного бензина .

1. Внедрение при установке датчика герметиков, которые содержат в собственном составе силикон либо вулканизируются при комнатной температуре.
2. Датчики перенагреваются из-за того, что некорректно установлен угол опережения зажигания, перебоев в зажигании, переобогащения топливовоздушной консистенции и т.д.
3. Плохие неоднократные пробы пуска мотора через малые промежутки времени, что может привести к накапливанию в выпускном трубопроводе не спаленного горючего, которое может с легкостью возгореться, при всем этом появляется ударная волна.
4. Вы инспектировали работу цилиндров мотора с не подсоединенными свечками зажигания.
5. На глиняний наконечник датчика попала неважно какая эксплуатационная жидкость, растворитель либо моющее средство.
6. Нехороший контакт, обрыв либо замыкание выходной цепи датчика на «массу».
7. Отсутствие плотности в выпускной системе.

Почему могут быть неисправными датчики кислорода:

1. На малых оборотах движок работает нестабильно.
2. Повышен расход горючего.
3. Динамические свойства авто очень ухудшаются.
4. После остановки мотора наблюдается свойственное потрескивание в районе, где размещается каталитический нейтрализатор.
5. Увеличивается температура в районе каталитического нейтрализатора либо он греется до раскаленного состояния.
6. На неких автомобилях зажигается лампа «СНЕСК ENGINE» когда режим движения уже установлен.

Как верно снять и установить датчик, правила:

1.Во избежание повреждений, демонтаж датчика, делается лишь на прохладном движке, перед этим провода датчика нужно отсоединить (при выключенном зажигании).

2. Перед тем как подменять датчик нужно проверить его маркировку, она должна соответствовать обозначенной в аннотации по эксплуатации машины.

3. Произвести наружный осмотр, для того чтоб:

• убедиться что на устройстве нет механических повреждений;
• проверить есть ли уплотнительное кольцо;
• проверить есть ли специальной противопригарной смазки на резьбы.

4. Завернуть датчик кислорода до упора (рукою) потом дотянуть его усилием 4-5 кгм. Соединение при всем этом должно быть герметичным.

5. Проверить работоспособность по характеристикам, которые можно проконтролировать.

6. Соединить электронный разъем (если их несколько, то разъемы).

Некие датчики крепятся к выпускному трубопроводу с помощью специальной пластинки. Меж выпускным трубопроводом и пластинкой должна быть особая прокладки, которая будет обеспечивать плотность. Проверка датчиков кислорода должна осуществляться при достижении его рабочей температуры, примерно 350-400°С при использовании газоанализатора, цифрового вольтметра, осциллографа и омметра.

Контролируются такие характеристики как:

1. Когда Лямбда значение равно 0,8 (обогащенная горючая смесь) на сигнальном проводе напряжение должно быть более 0,75В;
2. Когда Лямбда значение равно 1,2 (обедненная горючая смесь) на сигнальном выводе напряжение должно быть менее 0,30В;
3. При обедненной горючей консистенции время срабатывания — менее 260 мс;
4. При обогащенной горючей консистенции время срабатывания — менее 430 мс;
5. Сопротивление при рабочей температуре 350 + 50 «С, должно быть менее 12кОм.

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).

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

Несомненно, катализаторы являются необходимыми узлами автомобиля, однако эффективность их работы обусловлена определенными условиями. В процессе работы нейтрализатора необходимо контролировать состав топливно-воздушной смеси, иначе полезный элемент перестанет выполнять свои функции. Чтобы устройство работало как можно дольше используются специальные датчики кислорода, также известные как кислородные датчики, датчики концентрации О 2 или лямбда-зонды (ЛЗ).

Что такое лямбда-зонд

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

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

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

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

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

Принцип работы лямбда-зондов

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

По сути ЛЗ функционирует также как гальванический элемент. После установки в выпускном коллекторе датчик разогревается до 400 градусов под влиянием потоков выхлопных газов, идущих из двигателя. В таком состоянии циркониевый наконечник «активируется» и начинает «дышать» одной своей стороной наружным воздухом, а другой - выхлопными газами. Как только один из электродов фиксирует изменение количества кислорода, на управляющую систему машины передается соответствующий сигнал.

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

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

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

Как определить, сколько датчиков кислорода установлено в автомобиле

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

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

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

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

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

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

Стоит отметить, что информация о том, для чего нужен лямбда-зонд и где он расположен, интересует автовладельцев далеко не из-за праздного интереса. Дело в том, что согласно сервисным книжкам разных автомобилей эти элементы нужно менять после определенного пробега. Обычно замене подлежат ЛЗ поработавшие более 80 тысяч километров, однако, исходя из практики, датчики способны выдерживать нагрузки вдвое больше, если вы будете придерживаться нескольким рекомендациям.

Как продлить срок службы лямбда-зондов и когда его менять

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

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

то, скорее всего, пришло время менять ЛЗ и продлить «жизнь» этому элементу не получится. Однако, если все системы работают исправно то увеличить срок службы датчика можно если:

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

Придерживаясь этим советам, вы сможете дольше эксплуатировать ЛЗ на своем автомобиле.

В заключении

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

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

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.

Назначение датчиков кислорода

Расположение кислородных датчиков в системе выхлопа

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

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

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Конструкция кислородного датчика

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

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

Устройство наконечника лямбда-зонда

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

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

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

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.

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.