Датчик кислорода влияет на обороты двигателя

Датчик кислорода или лямбда-зонд – устройство, устанавливаемое в выпускном коллекторе. Его основная задача контролировать количество кислорода, оставшегося после сгорания топливной смеси.

По стандартам эта смесь формируется в пропорции 1 к 14,7, при отклонении данного показателя лямбда-зонд передает команду в ЭБУ о нарушении качества воздушно-топливной смеси. В некоторых автомобилях устанавливают второй зонд после катализатора.

Если работа датчика кислорода нарушена или он вообще вышел из строя, возникают проблемы в работе двигателя:

Зачем нужен кислородный датчик

Этот конструктивный элемент появился в 1976 году, и первые лямбда-зонды были выпущены немецким концерном Bosch. Его появление было вызвано тем, что в середине 70-х годов прошлого века случился резкий скачок цен на нефть, поэтому большинство автовладельцев задумались об экономичности своих машин. Благодаря датчику удалось достигнуть ощутимой экономии топлива без снижения мощности.

Датчик лямбда-зонд анализирует количество несгоревшего в выхлопе кислорода. Если его много, то подаваемая в цилиндры смесь – бедная, когда его мало – воздушно-топливная смесь слишком обогащена.

Благодаря этим данным электронный блок управления регулирует соотношение воздуха и горючего в смеси, что позволяет достигнуть максимально эффективности при работе, а это приводит к экономии топлива.

Идеальный показатель – на сгорание 1 кг топлива должно потребляться 14,7 кг воздуха. Стандартный кислородный датчик находится в выпускном коллекторе.

С 90-х годов на автомобили стали устанавливать два лямбда-зонда – верхний кислородный датчик непосредственно на выходе из двигателя, а нижний датчик после катализатора. Первый зонд контролирует качество подаваемой топливной смеси, а второй – следит за состоянием катализатора, что важно для соблюдения экологических норм.

Из-за плохого качества топлива и других проблем нижний датчик кислорода часто выходит из строя. Решать эту проблему пытаются разными способами, один из них – программное отключение, другой – механическая обманка лямбда-зонда.

Такая обманка датчика кислорода работает очень просто – в ней делается дополнительное отверстие или устанавливается сеточка для доступа воздуха извне. В результате концентрация выхлопа и вредных веществ в нем снижается и зонд считает, что с экологией все нормально.

Более надежный вариант — перепрошивка ЭБУ.

Устройство лямбда-зонда

Чтобы понять принцип работы датчика кислорода, нужно знать его устройство. В лямбда-зонде установлены два электрода.

Внешний электрод взаимодействует непосредственно с выхлопом, внутренний электрод взаимодействует с атмосферным воздухом. Между этими электродами располагается слой диоксида циркония.

Существуют титановые зонды, которым не требуется контакта с атмосферой, но они встречаются очень редко и стоят дорого.

В результате взаимодействия с различными средами на электродах возникает разное напряжение, результирующее значение которого передается по проводу в ЭБУ. Из этих данных делается вывод о богатстве или бедности смеси. При значениях от 0,1 до 0,45 В – смесь обедненная, в диапазоне 0,45-0,9 В – смесь обогащенная. Идеальное соотношение воздушно-топливной смеси достигается при 0,45 В.

Первые модели датчиков кислорода работали только до 3000 оборотов двигателя, а после этого он переходил на усредненные параметры обогащения смеси. Но современные лямбда-зонды работают во всем диапазоне оборотов, что обеспечивает лучшую эффективность и экономичность.

Диагностика

Проверку лямбда-зонда осуществляют, не снимая его с автомобиля. Для этого берется специальное приспособление и присоединяется к эклектической системе, после заводится двигатель. Чтобы датчик начал работать, его нужно разогреть до 300 градусов, а титановый зонд – до 700.

Значения напряжения на устройстве должны меняться в диапазоне от 0,1 до 0,9 В примерно 8 раз в 10 секунд. Это означает, что датчик работает правильно и никаких проблем с ним не возникает. Если частота смены показателей уменьшается, зонд не работает нормально и скоро выйдет из строя. При полном выходе из строя на экране диагностического аппарата высвечивается одно значение.

Что происходит при неисправном кислородном датчике

В случае неисправности лямбда-зонда, когда напряжение на нем не меняется, ЭБУ начинает обогащать рабочую смесь, обеднять ее он не будет, поскольку это приводит к более серьезным последствиям.

Специфический запах начинает проникать в салон, а расход топлива возрастает в 2 раза. При этом разгоняется автомобиль гораздо хуже, поскольку топливо заливает цилиндры, иногда из выхлопной трубы доносятся характерные хлопки.

Что приводит к поломке лямбда-зонда

Устройство датчика кислорода таково, что главным его врагом являются высокие температуры. При удалении катализаторов, без соответствующей компенсации, температура выхлопных газов увеличивается, что со временем это приводит к выходу зонда из строя.

Вторая проблема – попадание антифриза в выхлопные газы. Но если охлаждающая жидкость попадает в камеры сгорания, а из них в выхлопной коллектор, поломка кислородного датчика – это наименьшая из проблем.

Третья распространенная причина поломки – попадание масла на электроды. Это происходит, когда выкинутое из мотора масло попадает на турбину, где оно выгорает, а пары попадают в лямбда-зонд, который выходит из строя. Выгорающие масляные брызги существенно поднимают температуру в выхлопном коллекторе.

При изготовлении тюнингованных систем выхлопа датчик кислорода иногда устанавливают снизу. Это ошибка, поскольку образующийся конденсат и твердый осадок приведут к быстрой коррозии электродов, и устройство сломается. Поэтому лямбда-зонд устанавливают сверху магистрали и еще под углом 45 градусов, чтобы поток выхлопных газов заходил правильнее.

Сколько времени работает лямбда-зонд

Первые варианты кислородных датчиков, с двумя проводами, при нормальном режиме эксплуатации работали в районе 50 тыс. км пробега. Новая конструкция зондов с тремя или четырьмя проводами проработает в районе 80 тыс. км. Лямбда-зонды, устанавливаемые в современные автомобили способны отработать до замены около 150 тыс. км.

Отдельный подвид этих датчиков – широкополосные лямбда-зонды, которые проходят не менее 150 тыс. км., обладая рядом преимуществ.

Они оборудованы отдельной шкалой вывода, поэтому водитель может в реальном времени видеть, какая смесь подается в двигатель. Это устройство работает во всем диапазоне оборотов и обрабатывает информацию с гораздо большей скоростью.

  Особенно полезны такие датчики для автовладельцев, которые любят заниматься тюнингом своих моторов.

Видео: Лямбда! Датчик Кислорода и Повышенный расход топлива

Датчики от сторонних производителей

Чтобы улучшить работу двигателя или просто заметить кислородный датчик, вышедший из строя, автовладельцы обращаются к вариантам от сторонних производителей, выпускающих, в том числе, и широкополосные датчики. Для этого лучше брать продукцию известных компаний, среди которых популярны:

1. АЕМ performance electronics;
2. INNOVATE motorsports;
3. Depo Racing.

Каждый из этих брендов предлагает несколько типов и поколений датчиков кислорода, которые отличаются приемлемым уровнем точности и надежности. Есть определенные нарекания к широкополосным зондам от Depo Racing, но и здесь многие специалисты поспорили бы.

Зонды от INNOVATE motorsports требуют предварительной калибровки. Для этого их нужно подключить на воздухе, чтобы они установили нужное значение, и только после этого устанавливать в выхлопную систему. Иногда в них возникают проблемы с контроллерами и другой электронной начинкой. Наименьшее количество проблем возникает с АЕМ performance electronics, но они стоят дороже всего.

При установке широкополосного лямбда-зонда нужно знать, что он не переносит перегрева. Поэтому они устанавливаются на расстоянии не менее 40, а лучше 50 см от турбины или начала штанов выпускного коллектора.

Заключение

Датчик кислорода – необходимый элемент любого современного двигателя. Благодаря ему мотор понимает, что происходит в камерах сгорания, достаточно ли топлива в них поступает или нужно увеличить количество воздуха в смеси.

Бедные смеси приводят к детонации и преждевременному износу двигателя, разрушению поршневой группы и цилиндров.

При излишне богатой смеси в камерах сгорания образуется нагар, кроме того, она смывает масло со стенок цилиндров, что тоже приводит к ускоренному износу.

При замене лямбда-зонда можно обращаться к сторонним производителям, перепиновав несколько проводов и получив более точное и надежное устройство.

При этом ускоренная передача информации позволяет работать по более адекватному алгоритму, оперативно реагируя на изменившиеся условия.

В результате это поможет сэкономить деньги на топливе, избежать проблем с богатой или бедной смесью, а двигатель будет работать в идеальном для него режиме.

Неисправность датчика кислорода — Признаки и причины поломки лямбда-зонда

Лямбда зонд – это датчик концентрации кислорода (О2 или проще говоря – кислородный датчик), позволяющий оценивать объем несгоревшего кислорода, содержащегося в отработанных газах.

Эти показатели крайне важны, так как благодаря поддержанию определенных пропорций топлива и воздуха, происходит наиболее эффективное сгорание топливовоздушной смеси. Самым лучшим соотношением считается 14,7 частей кислорода на 1 часть бензина.

Если это соотношение будет нарушаться, то смесь будет бедной или, наоборот, обогащенной, что, в свою очередь, скажется на расходе топлива и мощности мотора.

Хоть внешне датчик кислорода и не выглядит, как «жизненно важная» деталь, он выполняет очень важную функцию, поэтому любая неисправность лямбда зонда, «симптомы» которой мы рассмотрим, должна быть незамедлительно исправлена.

Срок службы лямбда-зонда

Средняя продолжительность жизни кислородных датчиков на российском бензине 40 000–100 000 км.

Для увеличения срока службы рекомендуется заливать качественное топливо с низким содержанием примесей и тяжелых металлов.

Самодиагностикой определить неисправность достаточно сложно, установить причину — практически невозможно. Это может быть износ, низкое качество бензина, механическое повреждение и другие факторы.

Если у вас возникли подозрения в неисправности датчика кислорода, обратитесь к профессиональным диагностам. При помощи осциллограммы специалист определит причины неисправности и подскажет пути устранения.

Влияет ли лямбда зонд на запуск — что будет?

Если отключить лямбда зонд то будет возрастание расхода топлива, повышение токсичности газов, а иногда и нестабильная работа двигателя на холостых оборотах.

Однако такой эффект происходит лишь после прогрева так как кислородный датчик начинает работать в условиях повышенной до +300°С температуры. Для этого его конструкция подразумевает использование специального подогрева, которая включается при запуске двигателя.

Соответственно, непосредственно в момент запуска мотора лямбда зонд не работает, и никоим образом не влияет на сам запуск.

Лампочка “чек” при неисправности лямбда зонда горит когда в памяти ЭБУ сформированы конкретные ошибки связанные с повреждением проводки датчика либо самого датчика, однако код фиксируется лишь при определенных условиях работы двигателя.

Из-за чего выходит из строя лямбда-зонд

• Механическое повреждение. Сильный удар в результате аварии, наезда на бордюр или езды по бездорожью отрицательно влияет на состояние зонда;
• Некорректная работа двигателя и неисправности системы зажигания приводят к перегреву кислородного датчика и поломке;
• Засорение системы. Основной причиной неисправности лямбда-зонда будут продукты сгорания некачественного топлива. Чем больше тяжелых металлов, тем скорее он забьется;
• Поломка в поршневой группе. Неисправные поршень, поршневой палец и шатун пропускают масло в выхлопную систему, которое забивает зонд;
• Попадание жидкости. Загрязнение любого вида сократит срок работы зонда;
• Замыкание в проводке;
• Слишком богатая или бедная топливно-воздушная смесь;
• Разгерметизация выпускной системы пропускает воздух и отработавшие газы, что выводит лямбда-зонд из строя;
• Пропуски зажигания;
• Присадки и «улучшайзеры» топлива;
• Естественный износ. В условиях некачественного топлива средний срок службы датчика составляет 40–70 тыс. км.

Выход из строя лямбда-зонда происходит постепенно. Последствия неисправного датчика кислорода выливаются в аварийный режим управления двигателем. Так производители уберегают машину от серьезных поломок, а водителя от аварийных ситуаций.

Неисправность лямбда-зонда предотвращается регулярной профилактикой и диагностикой, выявляющей поломки на начальных стадиях. Если кислородный датчик вышел из строя, читайте о способах его отключения.

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.

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.

Устранение неисправности датчика кислорода

Если впоследствии проверки показало что причина в проводке, то проблема решится заменой жгута проводов либо фишки подключения, а вот при отсутствии сигнала от самого датчика зачастую говорит о необходимости замены датчика концентрации кислорода на новый, но прежде чем покупать новую лямбду можно воспользоваться одним из представленных ниже способов.

Метод первый

Предполагает очистку элемента подогре от нагара (применяется когда возникает неисправность нагревателя датчика кислорода). Для реализации этого метода необходимо обеспечить доступ к чувствительной керамической части устройства, которая скрыта за защитным колпачком.

Снять указанный колпачок можно с помощью тонкого напильника, с помощью которого нужно сделать надрезы в области основания датчика. Если демонтировать колпачок полностью не получится, то допускается сделать маленькие окошки размером около 5 мм. Для дальнейшей работы необходимо около 100 мл ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины.

Когда защитный колпачок был демонтирован полностью, то для его восстановления на его посадочном месте придется воспользоваться аргоновой сваркой.

Процедура по восстановлению выполняется по следующему алгоритму:

• Налить 100 мл ортофосфорной кислоты в стеклянную емкость.
• Опустить керамический элемент датчика в кислоту. Полностью опускать датчик в кислоту нельзя! После этого подождать около 20 минут с тем, чтобы кислота растворила сажу.
• Извлечь датчик и промыть его проточной водой из крана, а затем дать ему высохнуть.

Порой на выполнение чистки датчика таким методом нужно потратить до восьми часов времени, ведь если с первого раза очистить сажу не получилось, то имеет смысл повторить процедуру два и более раза, причем можно воспользоваться кистью для выполнения механической обработки поверхности. Вместо кисти можно воспользоваться зубной щеткой.

Метод второй

Предполагает выпаливание нагара на датчике. Для выполнения чистки датчика кислорода вторым методом кроме той же ортофосфорной кислоты понадобится еще и газовая горелка (как вариант использовать домашнюю газовую плиту). Алгоритм чистки следующий:

• Окунуть чувствительный керамический элемент датчика кислорода в кислоту, обильно смочив его.
• Взять датчик пассатижами с противоположной от элемента стороны и поднести к горящей конфорке.
• Кислота на чувствительном элементе будет закипать, а на его поверхности образуется соль зеленоватого оттенка. Однако вместе с этим сажа с него будет удаляться.

Вывод

Системы автомобиля очень чувствительны и нуждаются в постоянной диагностике и профилактических работах. Чтобы лямбда зонды и другие элементы работали исправно, не экономьте на хорошем топливе, ведь чаще всего именно некачественный бензин приводит к быстрому выходу из строя важных рабочих элементов.

Признаки (симптомы) неисправности датчика концентрации кислорода

На примере датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда) ЭСУД двигателей k7j (1,4) и k7m (1,6) автомобиля Рено Логан первого поколения разберемся с признаками (симптомами) его неисправности.

Если датчик концентрации кислорода (ДКК) полностью отказал, то в комбинации приборов загорается лампа Check Engyne и система управления переходит в резервный режим работы.

При этом расход топлива увеличивается, а двигатель теряет мощность, приемистость и начинает троить. Но так происходит не всегда из-за того, что этот датчик может начать барахлить задолго до полного выхода из строя.

Появятся определенные симптомы по которым можно догадаться, что что-то не так с ДКК.

Признаки (симптомы) неисправности датчика кислорода

— Двигатель «троит» на холостом ходу

Холодный двигатель автомобиля запускается, но по мере прогрева обороты холостого хода начинают то повышаться, то понижаться («плавать»), либо он попросту «троит» и пытается заглохнуть.

Это происходит потому, что расчет продолжительности впрыска (состава топливной смеси) контроллером производится без учета его показаний, а только на основании сигналов с  ДПКВ, датчика температуры, датчика скорости, датчика абсолютного давления воздуха.

Т.н. управление топливоподачей по разомкнутому контуру.

В результате нарушается сбалансированность работы контура поддержания оборотов и контура поддержания стехиометрического состава топливной смеси в контроллере.

— Заметное снижение мощности и приемистости двигателя

Без корректировки по датчику кислорода контроллер не сможет правильно рассчитать оптимальный состав топливной смеси для каждого режима работы двигателя. Например, нужно обогащение, а вместо него поступает обедненная топливная смесь.

Наступает провал или ощущается недостаток тяги.

В другом случае, когда из-за загрязнения или усталости чувствительного элемента датчика снижается его скорость срабатывания, корректировка состава может проходить с запаздыванием, что так же негативно скажется на ездовых характеристиках.

Либо при загрязнении входного отверстия жгута проводов датчика кислорода, через которое он сообщается с атмосферным воздухом ДК выдает неправильный сигнал на контроллер. При бедной топливной смеси от датчика будет поступать сигнал о том, что она богатая и контроллер скорректирует состав смеси в сторону обеднения. Уверенного разгона при нажатии на педаль газа не получится.

— Заметное увеличение расхода топлива

В отсутствие сигнала с датчика кислорода контроллер (ЭБУ) начнет рассчитывать подачу топлива в режиме «разомкнутой петли» (без обратной связи по ДКК). То есть, опять же, он будет учитывать сигналы с ДПКВ, датчика температуры, датчика скорости, датчика абсолютного давления воздуха, но корректировать состав смеси по сигналу с датчика кислорода не будет.

Так же на расход топлива и работу двигателя будет влиять неверный сигнал с ДКК.

Например, если чувствительный элемент датчика загрязнен, а топливная смесь богатая, то он выдает сигнал на контроллер, что она бедная. Контроллер увеличивает ее обогащение.

Как следствие возрастает расход топлива. Нейтрализатор, дожигающий богатую смесь, перегревается, его соты оплавляются и через некоторое время он может выйти из строя.

В большинстве случаев к негативным последствиям отказа датчика кислорода приплюсуются имеющиеся неисправности форсунок, датчика абсолютного давления, недостаточного давления в топливной рампе, износа поршневой, смещения фаз газораспределения и т.п.

Так как перестанет работать адаптация топливной смеси контроллером по сигналу с ДК и прекратится сглаживание последствий этих неисправностей.

Тогда к имеющимся уже признакам добавятся и проблемы с запуском как холодного, так и прогретого двигателя, полный отказ его работы на холостых, запах бензина из выхлопной трубы, отказ свечей зажигания и пр.

Чтобы поставить точный диагноз всему происходящему придется проводить проверку.

Как проверить датчик концентрации кислорода?

Наиболее оптимальный способ — это считать ошибки в памяти контроллера и расшифровать их. Для их считывания не обязательно использовать дорогое диагностическое оборудование. Можно использовать дешевый китайский прибор и смартфон с бесплатной программой.

Более расширенный подход и методы проверки ДКК рассмотрим в отдельной статье «Самостоятельная проверка датчика кислорода».

Примечания и дополнения

— Что может сломаться в датчике концентрации кислорода?

Неисправностей у ДКК не так уж и много. Например, обрыв или короткое замыкание в жгуте проводов к датчику, либо выход из строя его нагревательного элемента.

Или отказ работать чувствительного элемента по причине старения, сильных отложений на нем в результате попадания масла в камеры сгорания, пропусков в системе зажигания, «отравления» его парами от герметика после ремонта и присадками в бензине.

Помимо этого возможен подсос постороннего воздуха во впускной коллектор двигателя в результате которого концентрация кислорода в отработанных газах увеличится и датчик начнет выдавать на контроллер неверный сигнал об обогащении топливной смеси. На автомобилях Рено Логан часто подсос воздуха идет под ссохшееся уплотнительное кольцо под дроссельным узлом на двигателе.

— Оригинальный датчик концентрации кислорода для ЭСУД с контроллером Simens (Евро-2, один ДКК) двигателей k7j (1,4) и k7m (1,6) автомобиля Рено Логан первого поколения RENAULT 8200651078.

Еще статьи по ЭСУД двигателей k7j (1,4) и k7m (1,6) автомобиля Рено Логан

• — Вентилятор радиатора Рено Логан, схема подключения
• — Топливный насос (бензонасос) Рено Логан, схема подключения
• — Реле бензонасоса Рено Логан
• — Датчик абсолютного давления ЭСУД Рено Логан
• — Признаки неисправности регулятора холостого хода ЭСУД Рено Логан
• — Датчик температуры воздуха во впускном коллекторе Рено Логан

Лямбда зонд — типы, устройство, диагностика

Типы лямбда-зондов, устройство, принцип действия, причины и признаки неисправности? Как определить неисправность датчика кислорода по внешнему виду. Методы проверки лямбда зонда осциллографом, мультиметром, тестером, как правилно  подключить лямбда-зонд, назначение проводов.

Правильно писать: лямбда.

Коротко что такое лямбда-зонд: Лямбда-зонд — это датчик выхлопной системы, который определяет остаток кислорода в выхлопных газах. Зачем нужен? Лямбда-зонд передает сигнал блоку управления двигателем (ЭБУ) для управления соотношением топливо-воздушной смеси. 

Функции и принцип действия датчика лямбда.

Для обеспечения идеального коэффициента конверсии каталитического нейтрализатора требуется обеспечить оптимальное сгорание топливо-воздушной смеси. В случае бензинового двигателя это достигается при соотношении воздух-топливо, равном 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива, такой состав называется стехиометрическая топливная смесь.

Стехиометрическая смесь — это состав смеси в таких пропорциях топлива и воздуха, при которых происходит полное сгорание смеси без остатка избыточного кислорода. Теоретический коэффициент избытка воздуха топливной стехиометрической смеси равен единице. 

• Эта оптимальная смесь обозначается греческой буквой λ (лямбда). Лямбда используется для выражения соотношения воздуха между теоретическим потреблением воздуха и фактическим потоком воздуха:
• λ = поток подаваемого воздуха: теоретический поток воздуха равен единице.
• λ = 14,7 кг: 14,7 кг = 1

Принцип лямбда-датчика основан на измерении сравнения кислорода. Это означает, что оставшееся содержание кислорода в выхлопных газах (приблизительно 0,3–3%) сравнивается с содержанием кислорода в окружающем воздухе (около 20,8%).

Если остаточное содержание кислорода в выхлопных газах составляет 3% (обедненная смесь), возникает напряжение 0,1 V из-за разницы по сравнению с содержанием кислорода в окружающем воздухе.

Если оставшееся содержание кислорода составляет менее 3% (богатая смесь), напряжение датчика возрастает до 0,9 V пропорционально увеличению разницы. Содержание оставшегося кислорода измеряется с помощью нескольких лямбда-зондов.

Исправность лямбда-зондов обычно проверяют во время испытания на выбросы выхлопных газов. Поскольку он подвержен определенному износу, его следует регулярно проверять, чтобы убедиться, что он работает должным образом. 

Как часто нужно проверять лямбда-зонд? Ответ: приблизительно каждые 30 000 км, например, при проведении техобслуживания в автосервисе.

За ужесточением законов, направленных на сокращение выбросов выхлопных газов, последовало усовершенствование технологии последующей обработки выхлопных газов.

Какие бывают лямбда зонды и чем отличаются? Существует два типа датчиков лямбда — платиновый и титановый. Отличаются принципом определения количества не сгоревшего кислорода в выхлопных газах — по изменению сопротивления или по скачку напряжения.  

Лямбда датчик на принципе скачка напряжения.

Этот зонд состоит из полого керамического элемента из диоксида циркония в форме пальца.

Характерной особенностью этого твердого электролита является то, что он проницаем для ионов кислорода при температуре выше 300 ° С. Обе стороны керамики покрыты тонким пористым слоем платины, который служит электродом.

Выбросы отработавших газов проходят снаружи керамического элемента, а внутренняя часть заполнена эталонным воздухом.

Схема строения лямбда зонда из диоксида циркония

Свойства керамического элемента означают, что разная концентрация кислорода с обеих сторон вызывает миграцию ионов кислорода, что, в свою очередь, создает напряжение. Это напряжение используется в качестве сигнала для блока управления двигателем, который регулирует соотношение воздух-топливо на впрыск в зависимости от содержания остаточного кислорода в выхлопных газах.

Этот процесс измерения остатка кислорода в выхлопных газах повторяется несколько раз в секунду на основе чего создается более богатая топливом или бедная топливная смесь.

Лямбда датчик на принципе изменения сопротивления

В датчиках этого типа керамический элемент изготовлен из диоксида титана с использованием многослойной толстопленочной технологии.

Одним из свойств диоксида титана является то, что его сопротивление изменяется пропорционально концентрации кислорода в выбросах выхлопных газов.

При более высоком содержании кислорода (обедненная смесь λ> 1) он менее проводящий (сопротивление увеличивается), а при более низком содержании кислорода (обогащенная смесь λ 1), так и в обогащенном (λ

На что влияет лямбда зонд после катализатора

Часто встречающийся вариант — циркониевый лямбда зонд, который выдает сигнал о бедной либо богатой консистенции. Если смесь богатая — лямда зонд выдаст напряжение более 0,45В, если бедная — наименее 0,45В.

Понятие бедной и богатой консистенции связано с соотношением массы всасываемого в цилиндры мотора воздуха к массе горючего. Условно соотношение выражается числом лямбда (уровень излишка кислорода).

К примеру, при числе λ (лямбда) = 1, соотношение массы воздуха к массе горючего составляет 14,7 кг воздуха / 1 кг горючего, что является более экологичным соотношением. Такую пропорцию еще именуют «стехиометрической смесью».

Таким макаром, в обычной системе управления с лямбда зондом, состав топливно-воздушной консистенции повсевременно колеблется около λ = 1. Это происходит из-за того, что система управления пробует очень приблизится к λ=1, а чувствительный элемент циркониевого лямбда зонда может показать только больше либо меньше.

Циркониевый лямбда зонд обладает еще некими необходимыми параметрами, которые употребляются в более продвинутых системах управления с целью соответствия экологическим нормам евро-4 и выше.

К примеру, по внутреннему сопротивлению чувствительного элемента, выходного напряжения и сопоставляя эти характеристики с другими параметрами системы, можно судить о концентрации вредных хим частей в выхлопе (CH, CO, H2) и температуре чувствительного элемента датчика кислорода.

Таким макаром, системой управления могут быть предприняты меры по улучшению экологических характеристик мотора.

ОБМАНКА на лямбда-зонд. СТАВИТЬ или НЕТ обманку катализатора??

Задний лямбда зонд (за катализатором)

Для того, что бы понять смысл заднего лямбда зонда, кратко остановимся на работе катализатора. Автомобильный катализатор — устройство, которое преобразовывает выхлопные газы до относительно безвредного состояния.

Главным образом в катализаторе догорает недогоревшее в моторе топливо ( 2CO O2 → 2CO2) и разложение оксида азота (2NOX → XO2 N2), который получается при температурах горения выше положенного и избытке кислорода. Реакции в нейтрализаторе возможны при его температуре примерно от 300 до 800 градусов.

Так же на эффективность его работы и срок службы сильно влияет состав топливно — воздушной смеси, который удерживается передним лямбда зондом. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее — NOX.

В соответствии с нормами Евро-3 и выше, в выхлопную систему за катализатором внедрен контролирующий датчик, с помощью которого ЭБУ контроллирует эффективность катализатора. В случае проблемы, на панели приборов загорается индикатор Check engine, а мотор переходит в аварийный режим работы (на аварийные карты).

Для еще большей эффективности каталитической реакции, в автомобилях с нормами евро-4 и выше, используются и показания заднего лямбда зонда B1S2. В таких автомобилях показания используются не только для диагностики, но и для более точной коррекции топливной смеси для того, что бы увеличить эффективность нейтрализации газов.

Может ли работать автомобиль без лямбда-зонда

Ресурс кислородного датчика не превышает 80 000 км и зависит от исправности двигателя, условий эксплуатации автомобиля. Но больше всего на срок эксплуатации влияет качество топлива. Иногда достаточно израсходовать несколько баков некачественного бензина, и датчик перестает работать вообще.

• Холостые обороты самопроизвольно падают до 500-600. Причина – в систему поступает обедненная смесь, не обеспечивающая стабильность работы в режиме холостого хода.
• На ходу заметна существенная потеря мощности. Автомобиль с трудом набирает обороты, преодолевает подъемы, медленно разгоняется. Причина та же – некорректное топливно-воздушной смеси.
• Расход увеличился на 20-30%. Из-за слишком обогащенной топливно-воздушной смеси наблюдается темный выхлоп с характерным запахом несгоревшего в катализаторе бензина. На свечах появляется налет черного цвета.
• При ускорении автомобиль дергается.
• На панели управления сигнализирует Check Engine. Теоретически ошибку можно сбросить, но от этого катализатор исправным не станет.
• Топливо низкого качества. Чрезмерное количество примесей приводит к тому, что их несгоревшие остатки оседают на поверхности лямбда-датчика, нарушают токопроводимость его контактов.
• Превышен срок эксплуатации. В идеальных условиях устройство может корректно работать при пробеге 150 000 км и даже больше. В наших реалиях, как правило, не больше 80 000 км. Но это касается оригинального датчика. Ресурс некачественного лицензионного устройства предсказать практически невозможно.
• Неисправность электрической проводки, которая может повредиться по причине перегрева коллектора.

READ  Развал схождение на т4 своими руками

Что делать, если механизм вышел из строя

Прежде всего, нужно убедиться в неисправности лямбда-датчика. В этом плане проще и надежнее всего обратиться на станцию техобслуживания. Если есть желание и возможность, можно сделать визуальную проверку самостоятельно. Начать нужно с осмотра разъемов, проверки надежности их фиксации. Затем следует осмотреть кислородный датчик:

• Сажа на корпусе – показатель сгорания обогащенной смеси или чрезмерного перегрева зонда;
• Блестящие отложения создает топливо с избытком свинца;
• Белый и серый налет возникает вследствие использования масляных и топливных присадок.

Что делать? Если на лямбда-датчике появился свинцовый налет, устройство подлежит замене, поскольку свинец повреждает не только зонд, но и катализатор. То же касается и налета от присадок. Если говорить о саже, то ее можно попробовать почистить своими руками с использованием ортофосфорной кислоты.

Широкополосный лямбда зонд

Существуют 2 основных типа широкополосных лямбда зондов, которые отличаются по принципу считывания информации.

• 4-х проводный. Используется на автомобилях Toyota, Lexus, Subaru, Suzuki.
• 5-ти проводный (возможен 6-й провод для калибровочного резистора) имеет дополнительную камеру — кислородный насос. Используется обычно на немецких автомобилях.

У этих датчиков кислорода есть общая особенность — они не просто показывают бедную или богатую смесь, а способны измерить состав смеси в большом диапазоне.

Это позволяет более точно удерживать требуемый состав смеси. Так же становится возможным удерживать состав смеси λ не равный 1.

Это может потребоваться на переходных режимах или частичных нагрузках, что позволяет добиться лучшей экономичности и улучшить другие показатели.

Принцип работы этих датчиков подробно описан во многих источниках. Поэтому останавливаться на нем мы не будем.

Работа заднего лямбда зонда

Катализатор производит разложение оксида азота на азот и кислород. Производится и связывание свободного кислорода с недогоревшим топливом (из СО получаем СО2). В катализаторе так же протекает множество других сложных реакций.

Как следует из описанного выше, кислорода за катализатором заметно меньше, чем его до катализатора.

Способность катализатора накапливать и отдавать кислород определяет инерционность изменения содержания кислорода после катализатора.

Поэтому основным показателем исправного катализатора является преобладание напряжения с заднего лямбда зонда более 0,6В даже если напряжение переднего лямбды значительное время держится на низком уровне.

READ  Где находится катализатор на Kalina

На современных автомобилях с нормами Евро-4 и выше, задний лямбда B1S2 влияет так же и на топливные коррекции с целью обеспечить максимально оптимальную смесь для работы катализатора.

Поэтому, эффективность катализатора напрямую влияет на расход топлива. При снижении эффективности катализатора расход топлива растет.

Это происходит из за того, что количество кислорода, который может использовать катализатор уменьшается, а система пытается удержать его. Добавляя топлива за катализатором.

Например, на современных автомобилях (например Subaru и некоторых других), старение или отсутствие катализатора вызывает существенное увеличение расхода топлива — вплоть до 30% (если не приняты никакие меры по решению проблемы с катализатором).

Кроме того, с помощью лямбда измеряется температура выхлопных газов за катализатором и ЭБУ стремиться разогреть холодный катализатор управляя подачей топлива и EGR так как время разогрева катализатора тоже регламентировано ЕВРО нормами (Температура определяется путем измерения сопротивления подогревателя лямбды и импеданса ее чувствительного элемента).

Признаком нормальной работы катализатора с нормами евро-4 и выше явлется удержание напряжения на заднем лямбда зонде в районе 0,6. 0,7 вольт на стабильных режимах работы. При этом, топливные коррекции по задним B1S2 и передним B1S1 лямбда зондам должны быть около 0%. При неправильной работе катализатора топливные коррекции по задним и передним датчикам могут сильно отличаться от нуля.

Но не только напряжение от лямбда зонда и его динамические характеристики влияют на работу системы управления современного двигателя. Так как показания лямбда зонда зависят от состава прочих компонентов в выхлопных газах — система управления может косвенно определять их концентрацию.

Так же система может косвенно определять и температуру катализатора, которая примерно равна температуре лямбда зонда. От температуры лямбда зонда зависит внутренне сопротивление его чувствительного элемента и потолок формируемого напряжения.

По верхней и нижней полке напряжения ЭБУ может косвенно судить о концентрациях других примесей.

Исходя из вышеописанного, следует, что современные системы управления двигателем умеют не только удерживать концентрацию кислорода за катализатором. Дополнительно удерживается температура каталитического нейтрализатора в требуемом диапазоне, косвенно отслеживается и удерживается других примесей за катализатором.

Диагностика ДАТЧИКА КИСЛОРОДА (лямбда зонд) и КАТАЛИЗАТОРА за 5 минут

К сожалению, катализатор имеет ограниченный ресурс. И в тот момент, когда автовладелец сталкивается с проблемой катализатора, у него есть выбор — приобрести новый катализатор или решить проблему другим способом.

Наш человек смотря на дымящиеся трубы заводов и стоимость катализатора, конечно же ищет альтернативный вариант. На современных автомобилях обмануть блок управления совсем не просто, так как в процессе участвует множество параметров с узким коридором.

Поэтому народные методы в виде проставок и резисторов с конденсаторами уже не годятся. Даже если эти методы и работают не некоторых автомобилях, то неизбежно растет расход топлива.

Ввиду этого, производители эмуляторов катализатора постоянно совершенствуют алгоритмы эмуляции для наиболее точного воссоздания всех требуемых параметров.

В современном эмуляторе катализатора эмулируются около 10 различных параметров: напряжения на различных режимах, динамические параметры, количество запасенного кислорода, эффективность катализатора, внутреннее сопротивление датчика, импеданс, время отсечки, реакция на манипуляцию педали газа, температура катализатора, режим прогрева, скорость реакции чувствительного элемента, изменение эффективности катализатора при изменении нагрузки.

READ  Показания лямбда зонда на холостом ходу

Где находится датчик кислорода

Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.

Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.

На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.

ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.

Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.

Метод первый

Предполагает очистку элемента подогре от нагара (применяется когда возникает неисправность нагревателя датчика кислорода). Для реализации этого метода необходимо обеспечить доступ к чувствительной керамической части устройства, которая скрыта за защитным колпачком.

Снять указанный колпачок можно с помощью тонкого напильника, с помощью которого нужно сделать надрезы в области основания датчика. Если демонтировать колпачок полностью не получится, то допускается сделать маленькие окошки размером около 5 мм.

Для дальнейшей работы необходимо около 100 мл ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины.

Когда защитный колпачок был демонтирован полностью, то для его восстановления на его посадочном месте придется воспользоваться аргоновой сваркой.

Процедура по восстановлению выполняется по следующему алгоритму:

• Налить 100 мл ортофосфорной кислоты в стеклянную емкость.
• Опустить керамический элемент датчика в кислоту. Полностью опускать датчик в кислоту нельзя! После этого подождать около 20 минут с тем, чтобы кислота растворила сажу.
• Извлечь датчик и промыть его проточной водой из крана, а затем дать ему высохнуть.

Порой на выполнение чистки датчика таким методом нужно потратить до восьми часов времени, ведь если с первого раза очистить сажу не получилось, то имеет смысл повторить процедуру два и более раза, причем можно воспользоваться кистью для выполнения механической обработки поверхности. Вместо кисти можно воспользоваться зубной щеткой.

Зачем нужен и как проверить лямбда-зонд своими руками

Назначение лямбда-зонда (датчика кислорода) — передача информации о составе рабочей смеси с выпускного коллектора в ЭБУ. Качество сгорания топливно-воздушной смеси (ТВС) напрямую влияет на работу двигателя.

Корректная работа датчика кислорода помогает:

• Повысить производительность мотора благодаря определению близкого к идеалу пропорции впрыскиваемого топлива и воздуха.
• Уменьшить выработку вредных газов (CO, CH, NOx), выбрасываемых в атмосферу и наладить экономичную работу автомобиля за счет правильно подобранного состава рабочей смеси.

На современные автомобили с инжекторным двигателем ставят один или несколько катализаторов и два и более датчика кислорода. Где стоит лямбда-зонд? Зависит от вида авто.

Распространены системы с двумя устройствами, которые расположены до и после катализатора. Таким образом определяется избыток кислорода в смеси до попадания газов в устройство.

В автомобилях с одним зондом — установлен спереди, на выпускном коллекторе.