Двигатели форд и навесное оборудование

Что нужно знать о лямбде (датчик кислорода)

1- металлический корпус с резьбой.
2 - уплотнительное кольцо.c 3 - токосъемник электрического сигнала.
4 - керамический изолятор.
5 - проводка.
6 - манжета проводов уплотнительная.
7 - токопроводящий контакт цепи подогрева.
8 - наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.
9 - подогрев.
10 - наконечник из керамики.
11 - защитный экран с отверстием для отработавших газов

Место установки датчика кислорода.
В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами - перед нейтрализатором.

В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда (ФМ-3)устанавливается два кислородных датчика - до нейтрализатора и после него (ST220 - два ката и 4 лямбды).

1. назначение, применение.
Для корректировки оптимальной смеси горючего с воздухом
применение приводит к повышению экономичности автомобиля, влияет на мощность двигателя, динамику, а также на экологические показатели.

Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

Таким образом датчик кислорода - это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает опорное напряжение (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает снижает свое напряжение до ~0.1-0.2В. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от от 0.04..0.1 до 0.7...1.0В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки.

Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй - воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 - 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля

Элемент зонда, сделанный на основе диоксида титана не производят напряжение а меняет свое сопротивление (нас этот тип не касается).

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

2. Совместимость, взаимозаменяемость.
-принцип работы лямбда-зонда у всех производителей в общем одинаков. Совместимость чаще всего обусловлена на уровне посадочных размеров.
-различаются монтажными размерами и разъемом
-Можно купить оригинальный датчик б/у, что чревато пустыми тратами: на нем не написано, в каком он состоянии, а проверить вы его сумеете только на автомобиле

3. Виды.
а) с подогревом и без подогрева
б) кол-вом проводов: 1-2-3-4 т.е. соответственно и комбинацией с/без подогрева.
в) из разных материалов: циркониево-платиновые и подороже на основе двуокиси титана (TiO2)
Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету «накального» вывода подогревателя - он всегда красный.
г) широкополосная для дизелей и двигателей работающих на обедненной смеси.

4. Как и почему умирает.
- плохой бензин, свинец, железо забивают платиновые электроды за несколько "удачных" заправок.
- масло в выхлопной трубе - Плохое состояние маслосъемных колец
-попадание на нее моющих жидкостей и растворителей
-"хлопки" в выпуске разрушающие хрупкую керамику
-удары
- перегрев его корпуса из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, сильно переобогащенной топливной смеси.
- Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей, моющих средств, антифриза
- обогащенная топливно-воздушная смесь,
- сбои в системе зажигания, хлопки в глушителе
- Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон
- Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
- Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315-320°C.

Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда:
-неработающий подогрев
-потеря чувствительности - уменьшение быстродействия

Причем это как правило самодиагностикой автомобиля не фиксируются.
Решение о замене датчика можно принять после его проверки на осцилографе.
Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут - ЭБУ не распознает "чужие" сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту "игнорирует".

Можно использовать и такой способ:
Если лямбда работала на нашем бензине более 2-3-х лет то можно не тратиться на ее проверку.
Ее стоит менять уже хотя бы по возрасту. Быстродействие все равно уже далеко от оптимального.

В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или "пробивки" секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя сложно.

Как понять насколько работоспособен датчик?
Для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В - криминал), а сигнал высокого уровня - снижается (менее 0,8В - криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек.
Это усредненные данные.

Возможные признаки неисправности датчика кислорода:
- Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
- Повышенный расход топлива.
- Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
- Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.
- Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
- На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения

5. Как снять - установить.

Нужен подходящий ключ.
Для установки оптимально спец. высокая головка с прорезью для проводов и гранями снаружи.

Откручивать лучше на горячую, меньше риск сорвать прикипевшую резьбу.
Резьбовая часть как правило уже имеет спец смазку (высокотемпературную, токопроводящую). можно добавить и графитки.
Разъем надо поднять повыше оберегая от воды и грязи. Контакты смазать.
Если провода скручивались их тоже надо покрыть графиткой - окисляться не будут.
Насчет пайки надо хорошо подумать.
Дело в том что лямбда получает кислород по эл. проводам. Обратите внимание все разъемы лямбд непаянные а обжимные.
Полагаю лучше так и делать, обжимать-скручивать.

Снимать датчик стоит при работающем двигателе особого смысла нет. Он не так уж быстро остывает. А шанс получить пару ожогов есть реальный.
Просто пока трубопровод и датчик горячий.
После замены неплохо бы обнулить память путем снимания на 5-10 минут (-)клеммы с аккумулятора.

6. Для маргиналов. "Оживление" лямбды.

Во Владивостоке технология "оживления" лямбда-зонда уже отработана. Оказывается, достаточно продержать датчик десять минут в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре, затем промыть водой - и он снова в строю. Правда, сигнал восстанавливается не сразу, а через час-полтора работы двигателя.
Для промывки датчик лучше вскрыть. На токарном стаже тонким резцом срезают у самого основания колпачок с отверстиями. Датчик (он представляет собой керамический стержень с напыленными платиновыми полосками) окунают в кислоту. Кислота разрушает нагар и свинцовую пленку на поверхности стержня. Важно не передержать датчик - могут разрушиться токопроводящие платиновые электроды. Зачищать его шкуркой или другим абразивом нельзя по той же причине. Очистив стержень от токопроводящей пленки, его промывают в воде и крепят колпачок каплей нержавеющей проволоки аргоновой сваркой.
Ученые из дальневосточного отделения РАН предлагают другой путь восстановления - более сложный и весьма надежный. Как известно из физики, плотность тока в газах определяется концентрацией ионов, их подвижностью и величиной заряда. В выхлопных газах ионы образуются от нагрева. Поскольку температура (стало быть, подвижность ионов) и напряженность поля (на электроды подается напряжение 1 В) известны, выходные его характеристики зависят лишь от концентрации ионов. Их замеряют осциллографом и частотомером (около 2 МГц). Далее на ультразвуковом диспергаторе в эмульсионном растворе проводится "мягкая зачистка" напыленных электродов. Возможен электролиз вязких металлов, осевших на их поверхности. При этом учитываются конструктивные особенности зонда и материал (металлокерамика или фарфор) с напылением малоинерционных металлов (платина, барий, цирконий и пр.). Восстановленный датчик испытывают приборами и устанавливают на автомобиль. Операцию можно проводить многократно.
Так российские инженеры и ученые доказали справедливость пословицы: "Голь на выдумки хитра", сумев разработать простую и остроумную технологию.

Информацию собрал и отредактировал MAIKLE.

Постоянное ужесточение экологических норм сделало обязательным установку на автомобили так называемых катализаторов. Эти устройства снижают содержание токсичных и опасных газов в выхлопной системе. Автомобильный катализатор – весьма капризный узел, для его нормального функционирования необходимы определённые условия. Специально для поддержания правильной работы катализатора используется кислородный датчик, или, как его ещё называют – лямбда-зонд. Это устройство устанавливается в выпускном коллекторе, подключается к блоку управления двигателем и передаёт показания, на основании которых электроника корректирует состав топливно-воздушной смеси.

Виды кислородных датчиков, конструкционные особенности

Оптимальное соотношение смеси – 14.7 частей воздуха и 1 часть топлива. Это значение принято за единицу и обозначается греческой буквой λ (лямбда). Так как именно датчик кислорода определяет качество смеси, со временем его стали называть лямбда-зонд.

Распространение получили три типа датчиков: двухполосные на циркониевой основе, датчики из диоксида титана и широкополосные лямбда-зонды.

Принцип действия циркониевого датчика следующий:

На один электрод поступают выхлопные газы, а на второй – атмосферный воздух. При температуре 300-400 градусов диоксид циркония приобретает проводимость, а за счёт разницы содержания кислорода в атмосфере и выхлопной трубе, на электродах образуется напряжение, которое меняется в диапазоне ±0,1 Вольт, в зависимости от концентрации газов. Блок управления сравнивает эти значения с теми установками, которые прошиты у него в памяти и принимает решение о дополнительном уменьшении или увеличении впрыска топлива. При бедной смеси время работы форсунок увеличивается, а при богатой – уменьшается. Физико-химические процессы, происходящие в этот момент в датчике, представляют собой довольно сложную реакцию, и вряд ли будет понятны непосвящённому пользователю.

Датчики на основе диоксида титана имеют иной принцип работы. При изменении качественного состава топливно-воздушной смеси и постоянно подаваемом напряжении меняется сопротивление устройства, причём скачкообразно. Соответственно, меняется и напряжение, что фиксирует ЭБУ. Для работы этого датчика необходима постоянная температура. Это обеспечивается нитью накаливания, что одновременно является и плюсом и минусом устройства. Плюс в том, что датчик включается в работу уже через 15-20 секунд после включения зажигания, а минус – нагревающий элемент хрупок и подвержен износу.

Самые современные датчики кислорода – широкополосные. В конструкцию входит закачивающий элемент, который, как следует из названия, закачивает кислород из выхлопных газов. При богатой топливной смеси падает содержание кислорода, из-за этого между электродами датчика растёт напряжение, которое фиксирует блок управления. Далее растёт сила тока на закачивающем узле. По сути, сформированная сила тока для поддержания нужного напряжения – это и есть показатель количества кислорода. При бедной смеси процесс аналогичен, но идёт в обратную сторону: воздух выкачивается, напряжение и сила тока падают, ЭБУ отдаёт команду системе впрыска об увеличении времени подачи топлива. Огромный плюс таких датчиков – точная передача сигналов, а это значит, что блок управления правильней управляет инжектором.

На современные автомобили нередко ставятся несколько лямбда-зондов. Их совокупная работа позволяет добиться минимального содержания вредных веществ в выхлопе.

Признаки неисправности и причины, по которым они возникают

Как и все сложные устройства, кислородный датчик имеет свойство ломаться. Стоит обратить внимание на его состояние при обнаружении следующих признаков:

• увеличенный расход топлива. На некоторых автомобилях может быть едва заметен;
• потеря динамики автомобиля;
• рывки при движении;
• неустойчивый холостой ход.

Впрочем, эти признаки не дают уверенности, в том, что неисправен именно лямбда-зонд. Похожие неприятности могут наблюдаться и при выходе из строя других узлов автомобиля.

Основных причин, по которым датчик выходит из строя, несколько:

• некачественный бензин. К сожалению, это самая частая причина;
• физическое повреждение. Достаточно небольшого удара в ДТП;
• неисправность электропроводки;
• попадание на керамическую часть датчика посторонних жидкостей. Нередко вследствие износа, двигатель начинает «кидать» масло в выпускную систему;
• перегрев самого датчика. Обычно возникает при засорённом топливном фильтре.

Методы диагностики и восстановления

Диагностику желательно пройти на специализированном сервисе, с использованием осциллографа, но такая возможность есть не всегда, да и бесплатной она не будет. Можно попробовать проверить датчик в гаражных условиях. Для этого пригодится точный мультиметр (аналоговый не подойдёт, только цифровой). Также необходимо ознакомиться с инструкцией к автомобилю. Там будут указаны, среди прочего, и параметры лямбда-зонда. Сначала надо проверить датчик визуально. Если на нём будут присутствовать разного рода отложения, проверку можно считать оконченной: датчик неисправен. Следующий шаг – отключение датчика от колодки и подключение его к вольтметру. Распиновка контактов разная для каждого производителя, уточнить её можно при помощи интернета или инструкции к датчику, если она была в комплекте. Далее автомобиль заводится, вынимается вакуумная трубка и обороты двигателя доводятся до 2300-2500 оборотов в минуту. Вольтмер при этом должен показать напряжение порядка 0,9 Вольт, или 0,2 Вольта при принудительном подсосе воздуха. На промежуточных оборотах (1200-1500) показания считаются нормальными в пределах 0,5 Вольт. Все остальные значения говорят о некорректной работе или полной неисправности датчика.

Не стоит сразу бежать в магазин. В некоторых случаях результат даёт промывка датчика. Для этого его необходимо снять (на горячую, дабы не сорвать резьбу), и поместить на 30-40 минут в ортофосфорную кислоту, после чего высушить и поставить на штатное место. Есть шанс, что кислота растворит попавшую на датчик грязь. Если это не помогло, единственное, что остаётся – полная замена устройства.

Кстати, если возможности замены датчика нет, а поездки совершать необходимо, обойтись можно и без него. В этом случае ЭБУ берёт усреднённые параметры, а руководит топливной системой на основании показаний других датчиков. Но это не считается нормальной работой автомобиля и может служить лишь временным решением. Помните, что на кону стоит не только эфемерная экология, но и исправное техническое состояние вашего автомобиля.

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

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

Принцип действия лямбда зонда

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

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

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

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

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

Основные признаки неисправности лямбда зонда

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

Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:

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

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

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

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

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

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

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

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

Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:

Электронная проверка лямбда зонда

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

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

Замена лямбда зонда

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

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

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

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

Инжекторная система питания автомобиля является более экономичной и эффективной, чем карбюраторная. Достигается это за счет полного контроля за подачей топлива и воздуха, которое осуществляется рядом датчиков. Они выполняют проверку рабочих параметров, передают их на электронный блок, который анализирует и на их основе корректирует работу всей системы.

Причем датчики для обеспечения полной информации о работе системы устанавливаются не только на впуске (количества топлива, воздуха), но и в выпускной системе. В ней используется всего один датчик, но от его работы зависит, какое количество воздуха будет подаваться в цилиндры. Он так и называется – датчик кислорода, другое название — лямбда-зонд.

Зачем нужен лямбда зонд в машине?

1) металлический корпус с резьбой и шестигранником “под ключ”;
2) уплотнительное кольцо;
3) токосъемник электрического сигнала;
4) керамический изолятор;
5) провода;
6) манжета проводов уплотнительная;
7) токоподводящий контакт провода питания нагревателя;
8) наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха;
9) чувствительный элемент;
10) керамический наконечник;
11) защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Основная задача этого датчика кислорода – оценка количества несгоревшего кислорода в отработанных газах. Дело в том, что самое эффективное сгорание топливовоздушной смеси достигается при определенном соотношении топлива и воздуха — одна часть бензина должно смешиваться с 14,7 частями воздуха.

Если топливовоздушная смесь будет обедненной, то содержание воздуха будет увеличенным, и наоборот – обогащенная смесь обеспечит меньшее процентное содержание кислорода в выхлопных газах. А это уже сказывается на мощности, расходе, приемистости.

А поскольку двигатель работает на разных режимах, поэтому такое соотношение далеко не всегда соблюдается. Чтобы была возможность контролировать количество подаваемого воздуха, в систему питания и включен лямбда-зонд.

На основе показаний этого датчика электронный блок оценивает качество топливовоздушной смеси и при обнаружении несоответствия нормам – корректирует работу системы, обеспечивая подачу оптимальной смеси путем подачи сигнала на форсунки, которые увеличивают или уменьшают количество впрыскиваемого топлива.

Устройство и принцип работы лямбда зонда

Принцип работы лямбда зонда

Принцип вроде и прост, но реализация его — не такая уж и легкая. Этот датчик должен с чем-то сравнивать полученные результаты, чтобы «понять», что произошло изменение процента кислорода. Поэтому он делает замеры в двух местах – атмосферный воздух и тот, что остался после сгорания смеси. Это позволяет ему «почувствовать» разницу при изменении соотношения топливовоздушной смеси.

1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба

При этом на электронный блок должен подаваться электрический сигнал. Для этого лямбда-зонду необходимо преобразовать результаты замеров в импульс, который будет подаваться на . Для проведения замеров концентрации кислорода в атмосфере и в выхлопных газах, используется два электрода, вступающих в реакцию с ним. То есть, в работе этого датчика задействован принцип гальванического элемента, при котором смена параметров химической реакции влечет за собой изменение напряжения между электродами датчика. Так, при обогащенной смеси, когда процент кислорода – меньше, напряжение возрастает, а при обеднении – снижается.

Полученный в результате химической реакции электрический импульс подается на ЭБУ, параметры которого он сравнивает с прописанными в своей памяти и в результате этого производит корректировку работы системы питания.

Используя для работы химические реакции, лямбда-зонд не является сложным по конструкции. Основным его элементом выступает керамический наконечник, изготовленный из диоксида циркония (реже – диоксида титана) с платиновым покрытием, которое и выступает в роли электродов, вступающих в реакцию. Одной своей стороной наконечник контактирует с атмосферой, а другой – с выхлопными газами.

Лямбда зонд с подогревом

Особенность работы такого керамического наконечника заключается в том, что произведение эффективных замеров остаточного процента кислорода выполняется только при определенном температурном режиме. Чтобы наконечник обрел необходимую проводимость, необходима температура в 300-400 град. С.

Чтобы обеспечить необходимый температурный режим изначально этот датчик устанавливали ближе к выпускному коллектору, что обеспечивало достижение необходимой температуры по мере прогрева силовой установки. То есть, в работу он вступал не сразу. До того, как лямбда-зонд начнет передавать импульсы, электронный блок основывался на показания других датчиков, включенных в систему питания, но при этом оптимальное смесеобразование не соблюдалось.

Видео: Как подключить лямбда зонд с подогревом

Ещё кое-что полезное для Вас:

Некоторые модели лямбда-зондов в своей конструкции имеют специальные электрические подогреватели, что обеспечивает более быстрый выход на необходимый температурный режим. Запитка подогревателя осуществляется от бортовой сети авто.

Датчик, выполняющий свою работу за счет химической реакции, получил название двухточечного, за счет того, что замеры производятся в двух местах. Но выпускаются еще и другой тип лямбда-зонда – широкополосный, который является более современной версией датчика. В его конструкции тоже используется двухточечный элемент, а также еще один керамический элемент – закачивающий. При этом суть сводится все к той же подаче электрического сигнала на ЭБУ.

Использование двух и более датчиков

Сейчас многие автомобили, чтобы повысить их экологичность, используют , что позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу. При этом выхлопная система оснащается не одним, а двумя и более кислородными датчиками.

В такой выхлопной системе эти датчики производят не только замер остаточного кислорода, но еще и оценивают эффективность работы нейтрализатора. Один из датчиков устанавливается перед катализатором, а второй – за ним. Это позволяет на основании сравнения показаний двух лямбда-зондов понять, выполняется ли нейтрализация вредных веществ.

С одной стороны, такая система позволяет меньше загрязнять окружающую среду, но с другой – она очень «капризна». Одна-две заправки некачественным бензином запросто может испортить нейтрализатор. А это уже скажется на показаниях кислородных датчиков, и как следствие – на работе всей системы питания.

К тому же даже при соблюдении всех условий эксплуатации авто, нейтрализатор выйдет из строя, поскольку у него имеется свой ресурс, после которого он подлежит замене, чтобы восстановить нормальную работоспособность системы питания. А поскольку замена – «удовольствие» дорогостоящее, то на выручку приходят разные хитрости.

Многие просто , а на его место устанавливают пламегаситель – обычный отрезок трубы необходимого диаметра. А чтобы получить разницу в показаниях двух датчиков, используют так называемую обманку на лямбда зонд – специальную проставку, устанавливаемую на второй лямбда-зонд.

Эта обманка просто удаляет наконечник от потока выхлопных газов, что влияет на его показания. За счет этого и достигается разница, которую ЭБУ воспринимает как работу катализатора.

Видео: Лямбда зонд (датчик кислорода). Как обмануть второй лямбда зонд

Признаки неисправности датчика кислорода

Лямбда-зонд – достаточно важный элемент в системе питания авто и его поломка может значительно сказаться на работе силовой установки. Признаки неисправности его таковы:

• увеличение расхода бензина;
• «плавающие» обороты на холостом ходу;
• понижение динамики разгона;
• щелчки и треск из-под авто после остановки мотора;

Одна из особенностей лямбда-зонда кроется в том, что его неисправность далеко не всегда распознается системой самодиагностики авто. К тому же невозможно его проверить при помощи обычных измерительных приборов в гаражных условиях. Его работоспособность проверяется только осциллографом.

Также он не ремонтопригоден. Единственное, что можно устранить, так это – обрыв проводки, ведущей к датчику. Но с ним бывают также и такие неисправности как повреждение подогревающего элемента и потеря чувствительности самого датчика.

Видео: Как проверить лямбда зонд

Замена

Поэтому многие автолюбители не пытаются проводить диагностику работоспособности лямбда-зондов, а просто периодически производят его замену на новый. Чтобы поддерживать работоспособность системы питания в рабочем состоянии следует производить замену раз в 2-3 года.

Данная операция не является сложной и выполняется она на смотровой яме. Предварительно следует приобрести необходимую модель датчика. Перед демонтажем отключается колодка проводов от зонда, а затем он выкручивается со своего посадочного места рожковым ключом соответствующего размера. Для облегчения откручивания допускается обработка специальными средствами (WD-40 или др.). На место выкрученного элемента вкручивается новый и к нему подключается проводка.

Современные автомобили оборудованы системами электронного впрыска горючего с возможностью регулировки состава смеси. В случае поломки устройства знание признаков неисправности лямбда-зонда поможет определить причину проблемы.

[ Скрыть ]

Описание устройства и где находится

С появлением систем электронного впрыска бензина перед конструкторами встала задача корректировки состава топливной смеси. Для этого стали применяться . Устройства поддерживают состав топливной смеси в определенных переделах, что позволяет обеспечивать максимальную эффективность каталитического нейтрализатора. При иных составах смеси нейтрализатор начинает работать некорректно и выходит из строя.

В зависимости от конструкции выхлопной системы используется один или два датчика:

1. Первый установлен непосредственно в выхлопном коллекторе и замеряет состав выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором. На ранних системах этот девайс был единственным.
2. С введением нормативов Евро-3 стал применяться второй зонд, расположенный после нейтрализатора. анализирует данные от двух зондов и косвенно оценивает эффективность работы катализатора, а также корректирует состав смеси.

Производители установили для изделий срок службы:

• зонд без спирали подогрева — не более 80 тыс. км;
• узел с подогревом — до 100 тыс. км;
• планарные (широкополосные) зонды — до 160 тыс. км.

Заявленный ресурс зондов не является точным. Срок работы устройств зависит от множества факторов и может быть меньше или больше указанных значений.

Схема устройства

Рассмотрим схему зонда, дающую представление о размещении узлов. Знание конструкции позволяет понять места расположения деталей, подверженных поломкам.

Конструкция включает:

• 1 — металлический штуцер, предназначенный для установки зонда, на внешней поверхности имеются грани под ключ, ниже расположена резьба;
• 2 — керамический изолятор;
• 3 — уплотнительный элемент для ввода жгута проводов;
• 4 — сигнальные провода;
• 5 — металлический защитный колпачок, оснащенный вентиляционными продухами, предназначен для защиты измерительного элемента от повреждений;
• 6 — пружинная контактная часть;
• 7 — чувствительный элемент, выполненный из керамики;
• 8 — нагревательный стержень;
• 9 — вентиляционный канал;
• 10 — внешний металлический корпус.

Основные признаки и причины неисправности лямбда-зонда

Основные признаки неисправности лямбда-зонда:

• перебои в работе и плавающие обороты на холостом ходу или низкой частоте вращения вала;
• снижение разгонных параметров автомобиля;
• заметное (иногда на несколько литров) увеличение расхода топлива;
• включение индикатора Check Engine и появление ошибок в памяти блока управления.

Причинами неисправности кислородного датчика могут быть:

• поврежденный чувствительный элемент;
• засорение рабочей зоны зонда сажей или свинцом;
• разрушение проводки;
• выход из строя элемента подогрева.

Как проверить датчик кислорода?

При возникновении перечисленных выше проблем необходимо проверить состояние датчика кислорода. Проверка лямбда-зонда выполняется визуальным методом и с помощью электронного оборудования.

Визуальный осмотр

Самым первым этапом проверки является внешний осмотр детали, который состоит из этапов:

1. Провести визуальный осмотр проводки и штекеров. Недопустимы оплавления изоляции, механические повреждения, окисления контактов.
2. На рабочей поверхности датчика не должно иметься налета сажи и копоти. Слой сажи возникает при износе поршневых колец или плохой герметичности клапанов. Копоть изменяет чувствительность зонда, который передает неверную информацию на блок управления двигателем. После очистки детали работоспособность восстанавливается. Очистка производится мягкой щеткой и выдерживанием зонда в ортофосфорной кислоте в течение 15-20 минут.
3. Если на поверхности чувствительного элемента присутствуют отложения белого или светло-серого цвета, то это свидетельствует о применении топлива с присадками на основе тетраэтилсвинца. Как правило, такой датчик быстро выходит из строя.

Внешний осмотр лямбда-зонда позволяет определить только малую часть неисправностей, более тщательный анализ выполняется при помощи тестера или мультиметра.

Проверка мультиметром

В устройстве могут перегореть цепи подогрева или начаться разрушение рабочего элемента. Эти неисправности могут быть обнаружены при помощи электронных тестовых приборов.

Существуют три разновидности штекеров лямбда-зонда:

• двухпроводной (заземление и сигнальный);
• трехпроводной (добавляется положительный провод питания нагревательного элемента);
• четырехпроводной (имеется дополнительное заземление нагревательной спирали).

Для выполнения проверки лямбда-зонда требуется заводская документация, позволяющая определить назначение проводов и цифровой мультиметр, переключенный в режим вольтметра и омметра.

Примерная последовательность действий:

1. Прогреть двигатель до рабочей температуры, поскольку только в этом случае обеспечивается возможность снятия корректных данных.
2. Прозвонить цепи подогрева. В нормальных условиях сопротивление находится в пределах 2-15 Ом, более точные данные можно получить из справочной литературы. Сопротивление измеряется подключением к двум пинам в штекере (для четырехпроводного зонда) или к пину нагревателя и корпусу автомобиля (в трехпроводных). Если сопротивление равно нулю, это значит, что выявлено короткое замыкание обмоток подогревательного элемента. Стремление сопротивления к бесконечности является симптомом обрыва нихромовых нитей обогрева.
3. Прозвонить проводку, идущую к подогревателю от блока управления, на отсутствие разрывов.
4. Проверить напряжение в сигнальной цепи. Отрицательный сигнал может браться с корпуса автомобиля или непосредственно с клеммы аккумулятора. Перед проверкой двигатель должен поработать на средних оборотах (2500-3000 об/мин) в течение 2-3 минут. Разъединить штекер и подключить тестовый прибор.
5. Довести обороты до 2500-2600 об/мин и резко бросить педаль газа. Показания вольтметра находятся в пределах 0,2-1,0 вольта и меняются с частотой 1 Гц (в среднем один раз в секунду).
6. Отключить трубку вакуума от регулятора давления для проверки степени обеднения смеси. Возможно принудительное обеднение смеси закрыванием рукой воздухозаборного отверстия дроссельного узла. Провести замер напряжения, которое должно находиться в пределах 0,2 вольта или ниже.
7. Установить трубку обратно.
8. Резко поднять обороты до максимальных. При этом напряжение должно составлять около 1 вольта.

Косвенным признаком неработоспособности зонда является стабильное напряжение около 0,45-0,5 вольта, которое не меняется от режима работы и состава смеси. Однако для подтверждения поломки рекомендуется проводить тщательную проверку осциллографом или тестовым компьютером.

Проверка с помощью осциллографа

Преимуществом проверки зонда осциллографом является возможность контроля не только значения напряжения, но и амплитуды изменения по времени. Сдвиги амплитудных характеристик в небольших пределах вызывают изменение параметров работы двигателя, но не регистрируются блоком управления, как ошибка. Проверка осциллографом проводится в условиях специализированного сервиса, поскольку в личном владении прибор встречается нечасто.

Последовательность действий:

1. Прогреть двигатель.
2. Подключить выводы осциллографа к датчику.
3. Провести тестирование на холостых оборотах. Ниже приведены примерные кривые, снятые осциллографом. По амплитуде сигнала можно сделать вывод о состоянии детали.
4. Поменять поврежденную деталь и провести повторное тестирование.

Как проверить датчик с помощью сканера ELM327 USB OBD II

Владелец может самостоятельно протестировать датчик при помощи сканера ELM327, работающего по протоколу OBD II. Устройство совместимо с большинством автомобилей российского и зарубежного производства.

Последовательность тестирования:

1. Подключить тестер к диагностическому разъему. Место расположения разъема необходимо уточнить по документации, прилагаемой к автомобилю.
2. Считать параметры работы и передать их на ноутбук с предустановленным специальным программным обеспечением. Наиболее распространена утилита Torque Pro, которая находится в открытом доступе.

Ниже приведен видеоурок по работе сканера ELM327 с утилитой Torque Pro, предоставленный каналом Savontiy.

Инструкция по замене датчика своими руками

Перед началом работ требуется подготовить материалы и инструменты:

1. Новый зонд.
2. Гаечный ключ или насадку, которая позволит выкрутить корпус датчика из коллектора. На некоторых автомобилях можно попытаться снять устройство обычным рожковым ключом на 22 мм или газовым разводным ключом. Но основная часть машин требует использования специализированной насадки.
3. Удлинитель для насадки.
4. Динамометрический ключ до 50-100 Н/м.
5. Защитные перчатки и нарукавники, поскольку работы производятся на нагретом коллекторе.
6. Гаечные ключи для демонтажа защитных теплоизоляционных экранов и/или коллектора.

Менять лямбда-зонды следует на такую же модель или аналогичную, подходящую по параметрам. Устанавливать первый попавшийся датчик нельзя. Перед монтажом нужно внимательно изучить инструкцию, прилагаемую производителем.

Приблизительная последовательность действий при замене первого зонда:

1. Прогреть силовой агрегат до рабочей температуры. При этом происходит термическое расширение элементов выхлопной системы, что позволяет облегчить задачу выкручивания сенсора из коллектора или выхлопной трубы.
2. Выключить двигатель.
3. Снять клемму с аккумулятора для исключения вероятности запуска электрического вентилятора системы охлаждения.
4. Аккуратно разъединить разъем зонда с проводкой.
5. Надеть защитные перчатки и снять провод зонда с фиксаторов.
6. При помощи насадки выкрутить зонд. На этом этапе возможны трудности, поскольку стык зонда и коллектора забивается ржавчиной и сгоревшей смазкой. Для облегчения процесса может применяться локальный прогрев газовой горелкой, который позволяет выжечь ржавчину. После этого следует попытаться сдернуть зонд с места, если деталь не начала откручиваться — прогрев повторить заново.
7. Протереть место установки от остатков старой графитной смазки.
8. Проверить наличие штатной смазки на резьбе нового зонда. Средство может входить в комплект поставки в отдельном пакетике. Смазывающее вещество наносится тонким равномерным слоем на резьбу. Категорически запрещается нанесение на защитный колпачок, поскольку это приводит к образованию твердого нагара и ухудшению параметров работы зонда. Если на автомобиле использован датчик, закрепленный двумя болтами, то они не нуждаются в смазке.
9. Аккуратно закрутить датчик на место от руки до упора.
10. Затянуть зонд ключом с требуемым моментом. Большинство производителей указывают силу 40-45 Н/м, но рекомендуется уточнять значение по сервисной литературе. При отсутствии динамометрического ключа затяжка производится доворотом зонда на 180º после закручивания рукой до упора.
11. Проложить жгут по фиксаторам, закрепить при необходимости хомутами.
12. Подключить аккумулятор и удалить ошибки из блока управления. Ошибки убираются при помощи компьютера или иным способом (в зависимости от марки и модели автомобиля).

При установке зонда требуется соблюдать момент затяжки. Превышение силы приводит к разрушению корпуса зонда или срыву резьбы, низкий момент является причиной прорыва выхлопных газов и неравномерного прогрева детали.

Как ремонтировать лямбда-зонд?

Производители лямбда-зондов позиционируют детали, как неразборные и не подлежащие ремонту. Однако некоторые автовладельцы с определенным успехом пытаются разбирать и ремонтировать датчики, собирая из двух или более поврежденных устройств одно работоспособное.

Владельцу автомобиля следует помнить, что подобный ремонт лямбда-зонда является временным мероприятием. Рекомендуется приобрести новый датчик, а отремонтированный использовать в качестве запасного.

Ремонт нагревательного элемента

Примерная последовательность разборки и ремонта датчика с поврежденным нагревательным элементом:

1. Аккуратно распилить внешний корпус датчика.
2. Аналогичным образом распиливается второй датчик.
3. Вынуть из распиленных корпусов нагревательные стержни. Целое устройство необходимо протереть от нагара и грязи сухой материей. Использовать чистящие вещества не рекомендуется, поскольку возможно повреждение нагревателя в результате химических реакций.
4. Установить нагреватель в зонд, который будет применяться на автомобиле.
5. Спаять корпус медно-фосфорным припоем, имеющим температуру плавления около 700 ºС. В качестве источника тепла применяется газовая ювелирная горелка.
6. Проверить работоспособность изделия тестером и установить зонд в коллектор. Если отремонтированное устройство не работает, то можно попробовать поменять нагреватель еще раз. Ниже приведены фотографии, поясняющие процесс ремонта.

Ремонт неисправной проводки

Встречаются рекомендации по установке дополнительного резистора в цепь обогрева при выходе ее из строя. По идее авторов полученное сопротивление должно давать корректный сигнал в блок управления и выключать информацию об ошибке. Фактически так и происходит, но срок жизни дополнительного сопротивления составляет от нескольких часов до нескольких дней. Нагревающийся до высоких температур резистор может стать причиной возгорания в моторном отсеке.

Устранить неисправность, связанную с разорванным жгутом проводки, можно следующим образом:

1. Пропилить корпус на верхней части зонда.
2. Демонтировать полностью старые провода, поскольку изоляция со временем изнашивается и трескается.
3. Вынуть из колодки-донора пины с припаянными проводами. В качестве донора может использоваться любая штекерная колодка из имеющихся в наличии.
4. Для дальнейшей работы необходимо выпаять из пинов соединительные элементы.
5. Собрать новый жгут проводки, используя штатное резиновое уплотнение от зонда.
6. Установить на концы проводов снятые соединительные элементы.
7. Соединить проводку с ответными кабелями лямбда-зонда.
8. Обжать контакты и дополнительно пропаять тугоплавким медно-фосфорным припоем.
9. Запаять корпус и промазать место ввода жгута проводов в датчик термостойким герметиком.

Очистка от нагара и сажи

Еще одним вариантом ремонта является очистка измерительного элемента от нагара и сажи:

1. Аккуратно спилить защитные колпачки.
2. Выдержать датчик в ортофосфорной кислоте, затем аккуратно счистить нагар кисточкой. Не рекомендуется прилагать усилие, поскольку измерительный элемент крайне хрупкий.
3. При необходимости дополнительно очистить элемент путем нагрева на газовой горелке. Процедуру следует выполнять аккуратно, поскольку возможно растрескивание детали. Рекомендуемый в ряде источников нагрев и охлаждение холодной водой делать запрещено, поскольку это приведет к полному выходу зонда из строя.
4. Собрать датчик обратно, соединив детали тугоплавким припоем или точечной сваркой.

Сколько стоит датчик кислорода?

Стоимость датчика зависит от типа изделия и распространенности модели. Ниже приведены справочные цены на устройства, применяемые на некоторых моделях авто.

Видео «Проверка лямбда-зонда»

Главная » Рулевое » Важные нюансы, как работает лямбда-зонд. Как ведет себя машина, если не работает лямбда-зонд Как на двигателе найти выход лямбды