Как проверить датчик лямбда зонд

Многие автолюбители довольно часто в своем обиходе употребляют такие автомобильные термины, как АБС и ЕСП, однако понятия инжектор, лямбда зонд многим уже позабылись. Для того, чтобы понимать какие задачи выполняет лямбда зонд, для чего он нужен, а также как проверить его на исправность, необходимо понимать, как он функционирует. Данные вопросы мы и разберем в нашем рассказе, чтобы у нас осталось детальное представление об этой ключевой детали топливной системы автомобиля.

Благодаря тому, что последние 20 лет применяются жесткие меры относительно экологических норм, они поспособствовали использованию на транспортных средствах специальных каталитических нейтрализаторов — устройств, которые снижают содержание вредных компонентов в отработанных газах. Катализатор — это довольно хороший элемент топливной системы, но эффективно функционировать он способен только в определенных условиях. Однако без систематического контроля состава топливно-воздушной смеси невозможно обеспечить долгий срок службы данного устройства, поэтому ему на помощь приходит специальный датчик кислорода, который и называется лямбда зондом.

Понятие, функции и задачи автомобильного лямбда зонда

Само название датчика кислорода лямбда исходит от древнегреческой литеры «лямбда«, которая издревле в автомобилестроении означала специальный коэффициент избытка воздуха в воздушно-топливной системе. Говоря простыми словами датчик кислорода или лямбда зонд измеряет состав отработанных газов автомобиля для поддержания оптимальной концентрации топлива и воздуха в топливо-воздушной смеси.

В том случае, когда состав топливо-воздушной смеси находится в оптимальном состоянии и на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, то коэффициент лямбда в этом случае равен единице. Для того, чтобы обеспечить такую высочайшую точность, применяются высокоточные системы питания с электронным впрыском топлива, а также применяется устройство обратной связи под названием лямбда зонд. Поэтому считается, что в топливной системе, датчик лямбда зонд играет одну из ключевых ролей.

Процесс измерения избытка воздуха в топливной смеси происходит весьма неординарным способом, путем определения в отработанных газах содержания кислорода остаточного уровня. Вот и ответ на вопрос: «почему устанавливают датчик лямбда зонд на выпускном коллекторе перед катализатором?«. Благодаря работе электронного блока управления системы топлива, который считывает электрический сигнал датчика, происходит оптимизация состава топливной смеси при помощи изменения количества направляемого в рабочую область цилиндров топлива.

На современных моделях автомобилей устанавливают несколько датчиков кислорода (лямбда зондов), которые располагаются один стандартно, на выпускном коллекторе, а второй на выходе катализатора. Благодаря сочетанию двух датчиков достигается высокая точность приготовления топливо-воздушной смеси, а также происходит детальный контроль эффективности функционирования самого катализатора.

2. Принцип работы лямбда зондаТочное и эффективное измерение кислорода остаточного уровня выхлопных газов лямбда зондом обеспечивается после разогрева системы до рабочей температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию. Только такой температурный режим обеспечивает условия для того, чтобы циркониевый электролит приобретал высокую проводимость. Кроме того, разница в количестве кислорода с атмосферы и кислорода в трубе выхлопных газов ведет к появлению на электродах датчика лямбда зонда нужного выходного напряжения.

Принципиальная схема любого датчика кислорода или лямбда зонда на основе диоксида циркония, который расположен в выхлопной трубе включает в свой состав следующие элементы: 1. электролит твердого типа с маркировкой ZrO2; 2. наружный электрод; 3. внутренний электрод; 4. контакт заземления; 5. контакт сигнального типа; 6. отверстие для крепления к выхлопной трубе. Ниже на изображение можем наглядно видеть схему лямбда зонда и его основные компоненты.

Когда происходит запуск и прогрев мотора, управление впрыском топлива происходит без воздействия датчика кислорода, а корректировка топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам прочих устройств, например: положения заслонки дроссельного типа, рабочей температуры охлаждающей жидкости или числа оборотов коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Главной отличительной чертой циркониевого лямбда зонда является тот момент, что при незначительных отклонениях состава и концентрации топливо-воздушной смеси от эталонного значения напряжения, на выходе датчика оно изменяется ростом, а иногда скачком, в диапазоне от 0,1 до 0,8 Вольт. Ниже на изображении можем наглядно видеть зависимость напряжения датчика кислорода от коэффициента избытка воздуха при температуре лямбда зонда в диапазоне от 500 до 800 градусов по Цельсию.

Отметим, что для повышения чувствительности датчиков кислорода на пониженных рабочих температурах и после запуска не прогретого двигателя применяют специальный принудительный подогрев лямбда зонда. Как правило, нагревательное устройство располагается внутри корпуса зонда и подключается к электрической цепи транспортного средства. Для подключения к электрической цепи применяется специальная проводка, которая обеспечивает высокую и быструю передачу электрической энергии к источнику потребления тока.

Как установить, что лямбда зонд перестал работать

Первым и основным признаком того, что лямбда зонд перестал стабильно функционировать или вышел из строя является тот момент, когда электронный блок управления начинает работать по усредненным показателям, которые записываются в его памяти. Кроме того, состав топливо-воздушной смеси, которая образуется в системе будет значительно отличаться от эталонного значения. В результате чего появляется повышенный расход топлива, нестабильная работа мотора на холостых оборотах, повышение содержания углекислого газа, общее снижение мощности двигателя, однако при этом транспортное средство находится в движении. 

Весь список возможных неисправностей датчика кислорода довольно широкий и некоторые поломки очень тяжело обнаружить самостоятельно, как правило, они не фиксируются. Поэтому для того, чтобы принять окончательное решение о неисправности лямбда зонда нужно детально его проверить. Такую проверку лучше всего осуществлять на специальном оборудовании станций технического обслуживания транспортных средств. Кроме того, заметим, что попытки заменить неисправный датчик кислорода эмуляторами (заглушками) ни к чему хорошему не приведет, так как электронный блок управления топливной системы автомобиля не сможет распознавать посторонние сигналы и не будет их использовать для корректировки состава приготавливаемой топливо-воздушной смеси, то есть произойдет обычное игнорирование инородного устройства.

Рекомендуем:  Чем отличаются иридиевые и платиновые свечи зажигания?

Содержание

Проверка датчика кислорода

Обычно диагностика лямбда зонда производится с помощью вольтметра и омметра или мультиметра, который заменяет сразу оба эти тестера. Чтобы проверить накальную спираль регулятора необходимо отсоединить от колодки контакты 3 и 4 разъема (обычно это коричневый и белый провода) и подключить к их зажимам концы тестера. Если сопротивление спирали составляет не меньше 5 Ом, то это хороший знак.

Также проверка лямбда зонда мультиметром позволяет узнать чувствительность наконечника датчика кислорода. Чтобы узнать термоэлектрические параметры элемента необходимо включить и прогреть двигатель до 70-80 градусов. После этого:

  • Доведите обороты двигателя до 3000 и удерживайте этот показатель на протяжении 3 минут, чтобы датчик разогрелся.
  • Соедините минусовой щуп тестера (сигнальный провод) с массой машины, а второй – с выходом лямбда зонда.
  • Проверьте показания тестера, данные должны варьироваться от 0,2 до 1 В и обновляться до 10 раз за секунду.
  • Резко нажмите на педаль акселератора и отпустите ее, если мультиметр покажет значение в 1 В, а потом резко упадет на ноль, то лямбда зонд в порядке. Если данные на тестере не скачут при нажатии и отпускании педали, а показатели составляют порядка 0,4 – 0,5 В – это свидетельствует о необходимости замены датчика.

Если напряжения вообще нет, то, скорее всего, причина неисправности кроется в проводке, поэтому «прозвоните» мультиметром все провода, которые идут от выключателя зажигания к реле.

Полезно! Чтобы более точно уточнить характеристики чувствительности лямбда зонда потребуется профессиональное оборудование – осциллограф.

Если ваш автомобиль оснащен «умной» бортовой системой, то обратите внимание на сигнал «Check Engine», который может выдать следующие ошибки:

  • 0130 – свидетельствует о том, что датчик выдает неверный сигнал.
  • 0131 – очень слабый сигнал датчика.
  • 0133 – лямбда медленно откликается.
  • 0134 – нет вообще никакого отклика.
  • 0135 – неисправность нагревателя лямбды.
  • 0136 – заземление второго датчика замкнуло.
  • 0137 – второй датчик выдает очень низкий сигнал.
  • 0138 – через-чур высокий сигнал второй лямбды.
  • 0140 – обрыв зонда.
  • 1102 – невозможно считать показатели, так как сопротивление элемента слишком низкое или вовсе отсутствует.

Однако перед тем как проверить датчик кислорода лямбда зонд (видео этого процесса представлено ниже) с помощью специального тестера, обратите внимание на его внешний вид. Если на него налипли вещества, которые препятствуют его полноценной работе, то возможно удастся ограничиться ремонтом этого элемента.

Замена лямбда-зонда

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

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

Замену производят в три этапа:

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

Главное – работать осторожно, чтобы не сорвать резьбу.

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

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

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

Рекомендуем:  Выбор полусинтетического моторного масла

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.

Читайте также:  Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

Устройство и принцип работы лямбда зонда

Лямбда зонд представляет собой обычный электрический элемент, через который проходят выхлопные газы. Устройство датчика кислорода предполагает наличие внутри корпуса токопроводящего элемента, электродов, сигнального контакта и заземления. Выходной электрический сигнал формируется при изменении напряжения в зависимости от состава выхлопного потока.

Работа датчика основана на принципе сравнения уровня кислорода в отработавших газах и атмосферном воздухе. Установка внутри трубы до и после каталитического нейтрализатора полностью исключает попадание вредных веществ за пределы системы. Электрическая схема в устройстве такого датчика кислорода задействуется только после разогрева до температуры 300 – 400 ºC, что необходимо для появления электропроводимости твердого электролита.

Принцип работы лямбда зонда позволяет выявить даже малейшее превышение норм по опасным веществам. Но даже при заправке горючего высокого качества с минимальным содержанием примесей через 100 – 150 тыс. км пробега датчики кислорода, а часто и катализаторы (нейтрализаторы), приходится менять.

Симптомы неисправности лямбда зонда

Основные неисправности λ-зонда проявляются в следующих признаках:

  1. Повышение общей токсичности выхлопных газов.
  2. Двигатель на небольших оборотах работает неустойчиво.
  3. Наблюдается перерасход топлива.
  4. При езде ухудшается динамика движения автомобиля.
  5. При остановке авто после движения, от катализатора в выпускном коллекторе слышно характерное потрескивание.
  6. В области каталитического нейтрализатора повышается температура или происходит его разогрев до раскаленного состояния.
  7. Сигнал лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» во время установившегося режима движения.

Как отремонтировать лямбда-зонд

Ремонт лямбда зонда своими руками выполнить довольно просто, для этого необходимо определить, в каком именно узле произошел сбой.

Если проблема связана с контактами цепи, то в первую очередь необходимо найти место разрыва и проверить, не окислились ли контакты. Сигнал может, элементарно, не идти от блока управления. Поэтому проверьте питание лямбды. Если контакты элемента окислились их необходимо обработать WD40.

Если на корпусе зонда образовалось много нагара, то может потребоваться чистка всех частей системы. И тут возникает закономерный вопрос, чем промыть лямбда зонд. Дело в том, что обрабатывать платиновые электроды и керамический стержень наждачной бумагой категорически запрещено. Поэтому необходимо использовать специализированные средства, предназначенные для растворения ржавчины.

Для очистки датчика необходимо выполнить следующие шаги:

  • Демонтируйте лямбда зонд, предварительно нагрев его корпус до 50 градусов.
  • Снимите защитный колпачок.
  • Замочите датчик в ортофосфорной кислоте на 30 минут (она справится даже с самыми сложными отложениями).
  • Ополосните лямбду в воде, высушите и установите элемент обратно. Не забудьте смазать резьбу датчика специальным средством для создания полной герметичности (но только не используйте силиконовый герметик).

Так как стоимость датчиков колеблется от 1000 – 3000 рублей за один элемент, то вполне разумно попробовать осуществить ремонт лямбда зонда своими руками (видео смотрите ниже), а уже потом приступать к установке нового элемента.

Методы проверки лямбда-зонда

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

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

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

Далее необходимо внимательно осмотреть непосредственно сам датчик кислорода:

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

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

На видео в конце статьи хорошо показано, как проверить лямбда-зонд цифровым вольтметром.

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

В противном случае, ищем причину дальше:

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

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

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

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.

Каких видов бывают лямбда зонды?

Независимо от того, как работает датчик кислорода и в какой части системы он установлен, для получения электрического сигнала о составе выброса внутри предусмотрен твердый электролитический элемент. В зависимости от типа этого компонента различают следующие виды зондов:

  • циркониево-оксидные, способные определить количество воздуха в топливе в относительной величине (больше/меньше);
  • датчики с высокой чувствительностью, способные точно определить соотношение компонентов топливной смеси (Denso);
  • титановые, которые работают без доступа атмосферного кислорода.

На автомобили устанавливают датчики, предназначенные для конкретной марки или модели, а также изделия универсальной конструкции. Последние не комплектуют оригинальным разъемом – его, увы, приходится искать отдельно.

Информацию о составе выхлопа на контроллер подают и датчики других видов, которые отличаются количеством контактов (1- 6), способом установки (резьба/фланец), а также узко- или широкополосные модели по диапазону измерения (до коэффициента 1,6). Все варианты подключаются и работают по аналогичной схеме с передачей сигнала в ЭБУ для корректировки состава топливовоздушной смеси и объема впрыска топлива.

Ремонт лямбда зонда

При поломке λ-зонда, его можно просто отключить, при этом блок управления перейдет на средние параметры впрыска топлива. Это действие сразу даст о себе знать в виде повышенного расхода горючего и появлением ошибки в ЭБУ двигателя. При поломке лямбда-зонда, его необходимо заменить. Но существуют технологии «оживления» неисправного датчика, которые позволяют с определенной долей вероятности вернуть его в работоспособное состояние:

Ремонт лямбда зонда отмачиванием в ортофосфорной кислоте

1. Промывка прибора ортофосфорной кислотой при комнатной температуре в течение 10 мин. Кислота разъедает нагар и осевший свинец на стержне. При этом важно не переусердствовать, чтобы не повредить платиновые электроды. Устройство вскрывают, срезая на токарном станке колпачок у самого основания, и окунают стержень в кислоту, после промывают в воде и приваривают колпачок на прежнее место аргоновой сваркой. После процедуры сигнал восстанавливается спустя 1-1,5 ч. работы двигателя.

Старый и новый лямбда зонд

2. «Мягкая зачистка» электродов ультразвуковым диспергатором в эмульсионном растворе. Во время процедуры возможно появление электролиза вязких металлов, отложившихся на поверхности. Перед зачисткой учитывают конструкцию зонда и материал его изготовления (керамика или металлокерамика), на которую нанесены инертные материалы (цирконий, платина, барий, и т. д.). После восстановления датчик испытывают при помощи приборов и возвращают в автомобиль. Процедуру можно повторять многократно.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: