Назначение лямбда зонда

Назначение лямбда-зонда и вопросы его эксплуатации

Опытные водители знают, какое значение имеет кислород для сгорания топлива, именно он определяет оптимальный состав горючей смеси, а, следовательно, эффективность работы двигателя и экологичность выхлопа.

Контроль кислородного баланса осуществляет невзрачный на вид прибор – лямбда-зонд, непременный элемент современного автомобиля. Знание устройства и принципа действия датчика поможет автолюбителю проверить его работоспособность, а значит, и предотвратить, как минимум, перерасход топлива и нестабильную работу ДВС.

Классификация и устройство лямбда-зондов

Прежде, как проверить функциональность датчика кислорода, рассмотрим, сколько видов данных приборов выпускается на сегодняшний день, их всего два:

- двухточечный;— широкополосный. Разница между ними состоит в том, что устройство второго типа обладает большей информативностью и, соответственно, позволяет добиться высокоточной настройки работы двигателя. Элементы контроллера изготавливаются из материалов, способных выдержать работу в условиях повышенных температур. Вот список основных деталей, из которого состоит датчик:

- металлический корпус с резьбой;— изолятор из керамики;— токосъемник электрического сигнала;— керамический наконечник;— внешняя защита с отверстиями для циркуляции воздуха и выхода выхлопных газов;— спираль накаливания;— электропроводка;— уплотнительное кольцо. Важным элементом конструкции является спираль электроподогрева, которая позволяет выйти контроллеру на оптимальную рабочую температуру в 300 °C.

Перед тем, как проверить работоспособность датчика кислорода, установим его месторасположение. В зависимости от производителя, лямбда-зонд может быть установлен как перед катализатором, так и после него. В первом случае для его обслуживания достаточно открыть капот, а во втором придется искать смотровую канаву. Но не стоит забывать, что существуют системы, работа которых основана на применении двух контроллеров.

Коротко о принципе действия лямбда-зонда

Как уже упоминалось, данные приборы бывают двух типов, но принцип их работы практически одинаков. Двухточечный агрегат проводит сравнительные измерения кислорода в отработавших газах и атмосфере, в результате которых на электродах создается определенное напряжение. Чем ниже уровень кислорода, тем выше потенциал и наоборот.

Полученный сигнал подается на блок управления ДВС и далее команда поступает на топливные форсунки, которые отвечают за подачу топлива. Основываясь на соответствующих данных, процентное содержание горючего в смеси может быть увеличено или же уменьшено.

Второй конструктивный тип – широкополосный лямбда-зонд основан на системе, состоящей из двух элементов – закачивающего и двухточечного. Любой, кто интересуется, как проверить этот вид датчика кислорода, должен знать, что работа прибора основана на поддержании на электродах напряжения величиной 450 мВ за счет корректировки силы тока закачивания.

Падение уровня кислорода в отработавших газах приводит к росту напряжения на электродах. Блок управления, получивший сигнал, формирует определенную силу тока на закачивающем элементе за счет закачивания или откачивания воздуха для достижения напряжения нормативного уровня. Например, когда топливо-воздушная смесь слишком обогащена – блок управления дает команду закачать дополнительную порцию кислорода, в случае обедненной смеси производится дополнительное воздействие на компоненты системы впрыска.

Типичные неисправности лямбда-зонда и основные отличия

Появление неприятных факторов, которые приведены ниже, могут в определенной мере свидетельствовать о поломке датчика:

- повышенный расход горючего;— увеличенные показатели токсичности выхлопа;— неустойчивая работа ДВС;— уменьшение тяги по причине засорения нейтрализатора. При появлении подобных обстоятельств следует точно различать поломку ЭСУД от неисправности зонда. Для этого можно попытаться смоделировать определенную ситуацию. Допустим, есть признаки обогащенной смеси, и зонд это демонстрирует – есть смысл создать «искусственный» подсос, сняв вакуумный шланг и проверив напряжение на электродах агрегата, если оно снизилось, то причина не в лямбда-зонде.

Или еще один совет от бывалых автолюбителей: «мертвый» датчик кислорода или как проверить его работу способом побочного подсоса. Так же, как и описано выше, делаем подсос, но при этом пережимаем шланг обратного слива топлива. Отсутствие реакции на вольтметре (напряжение стоит на уровне 0,45 В) свидетельствует о совершенно точной поломке зонда.

Теперь рассмотрим основные причины, которые приводят к выходу из строя кислородного датчика:

- увеличенное содержание свинца в топливе;— применение средств, не предназначенных для чистки двигателя;— воздействие на прибор жидкости;— перегрев прибора. Некоторые автомобили имеют свою систему самодиагностики, ну, а владельцам остальных машин придется самостоятельно диагностировать прибор. Проверка желательна через каждые 5-10 тыс. км пробега.

Выводы

Для правильного определения поломки следует уметь точно отличать неисправности зонда от неполадок электронной системы управления. Минимально проверить работоспособность агрегата возможно своими силами при наличии обычного цифрового вольтметра.

Помочь сделать вывод о дееспособности датчика может искусственно смоделированная ситуация по обогащению или обеднению смеси с последующей фиксацией реакции прибора. Остаточный ресурс зонда определяется по крутизне переходов напряжения из крайних состояний смеси.

autodiagnozz.ru

Клуб владельцев Toyota Sprinter Carib

Что такое лямбда-зонд?

Для чего служит каталитический нейтрализатор выхлопных газов, понятно из названия этого устройства. С назначением лямбда-зонда, который часто вворачивается именно в корпус нейтрализатора, разобраться сложнее. Считается, что этот узел также относится к системе нейтрализации выхлопа, однако это не совсем правильно.

Прежде всего, лямбда-зонд является важнейшим датчиком системы питания двигателя. Он определяет содержание свободного кислорода (отсюда второе название лямбда-зонда - кислородный датчик) в выхлопных газах и передает полученную информацию блоку управления двигателем. По сигналу от лямбда-зонда оценивается эффективность процесса сгорания топливной смеси, и если это сгорание не будет оптимальным для конкретного режима работы силового агрегата, блок управления обогащает или, наоборот, обедняет смесь. Тем самым лямбда-зонд обеспечивает обратную связь: исследование состава выхлопа - сигнал на изменение соотношения бензин/воздух в горючей смеси. Влияние же лямбда-зонда на катализатор косвенное: реакции в последнем протекают с максимальной эффективностью как раз, когда в цилиндрах мотора сгорает оптимальная по составу смесь.

Что происходит, когда лямбда-зонд отказывает? Потеряв из вида одного из основных "информаторов", блок управления переводит двигатель на работу в резервных режимах. При этом мощность мотора существенно снижается. Как реагирует водитель? Он компенсирует падение мощности, более активно продавливая педаль газа и увеличивая подачу топлива. Расход бензина растет, и начинается процесс, который ведет к кончине уже катализатора. Поскольку в резервном режиме двигателю приходится работать на слишком богатой смеси, часть ее, не сгорев в цилиндрах, выбрасывается в выхлопной тракт и догорает в сотах катализатора. "Кирпичи" катализатора сами по себе создают сопротивление отработавшим газам. Теперь же они еще и забиваются нагаром. Машина едет хуже и хуже, пока окончательно не перестает заводиться.

Вообще говоря, проблемы лямбда-зонда должны сопровождаться загоранием контрольного индикатора Check Engine на приборном щитке. Но происходит такое далеко не во всех случаях. А среди наших водителей заурядное явление и вовсе продолжать до последнего ездить с горящей Check Engine.

Но что надо делать, если лямбда-зонд и катализатор оказались под подозрением? Цивилизованный подход - добираться до автосервиса и устранять поломку. Однако при производстве лямбда-зондов и катализаторов используются благородные и редкоземельные металлы - платина, родий, палладий, цирконий. Отсюда стоимость. Покупка только лямбда-зонда к большинству иномарок, эксплуатирующихся в Беларуси, облегчит кошелек на 80-120 у.е. Это, кстати, не предел. Лямбда-зонд для Toyota Carina E потянет на две с половиной сотни американских "рублей", на такие же суммы надо ориентироваться владельцам машин последних поколений.

Поэтому наши гаражные умельцы предложили альтернативный выход из положения. Точнее несколько выходов. Первый - выключить лямбда-зонд вовсе, отсоединив от него разъем электропитания. Попутно надо снять катализатор и выбить из него сердцевину - несколько ударов ломом, и керамическая начинка рассыпается в прах. Тем самым устраняется опасность, что катализатор будет когда-нибудь напрочь забит нагаром, и одновременно за счет уменьшения сопротивления на выпуске несколько компенсируется падение мощности и увеличение расхода топлива, случающееся после такого, с позволения сказать, способа ремонта.

Недостаток - пригоден метод "против лома нет приема" далеко не для всех моделей машин. Например, большинство двигателей Volkswagen после отключения лямбда-зонда на холостом ходу еще работают, но перемещать автомобиль в пространстве отказываются. Опять же, даже если машина едет, то при средних оборотах двигателя обычно появляется неприятный звук. Устранить его можно, установив взамен катализатора "обманку" - сделанный под такой же размер резонатор. Судя по тому, каким спросом пользуется эта деталь на столичных рынках (а стоит она 25 у.е.), именно способу "нейтрализации" катализатора с помощью лома наши автомобилисты отдают предпочтение.

Второй метод, к которому прибегают в случаях, когда без лямбда-зонда никак, заключается в покупке не оригинальной детали, а аналогичного узла от впрысковых ВАЗ-2110. Дело в том, что для большинства иномарок системы питания изготавливает фирма Bosch. Она же работала и с Волжским автозаводом. Поэтому лямбда-зонд ВАЗ-2110 если чем-то отличается от иномарочного, то только конструкцией стыковочной фишки электроразъема. Переделать фишку, поставив взамен разъем от штатной, вышедшей из строя детали, - минутное дело. Зато стоит лямбда-зонд ВАЗ-2110 только 45 у.е. Но если лямбда-зонд иномарки имеет фланцевое крепление, тогда, конечно, надо рассчитывать только на оригинальную запчасть.

clubcaribov.info

Как работает лямбда-зонд. Принципы , графики.

В современных системах управления впрыском топлива, едва ли не главную роль выполняет датчик содержания кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зонд или О2-датчик, иногда — датчик выхлопа. Задача лямбда-зонда состоит в том чтобы преобразовывать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в эл.сигнал, который, в свою очередь, считывается эл.блоком управления впрыском (ECU).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14.7 частей воздуха к 1части топлива. Соотношение воздуха и топлива в составе топливной смеси определяется эл.блоком по полученным сигналам датчиков установленных на двигателе, качество же приготовленной смеси проверяется ECU по сигналам, введенного в обратную связь, датчика О2. При излишне обогащенной или обедненной топливной смеси, эл.блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда. датчик О2 выполняет в системе впрыска топлива одну из основных функций, работа двигателя во многом зависит от его исправного состояния. Самыми важными условиями работоспособности датчика содержания кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика О2 следует смазывать его резьбу специальной токопроводной смазкой для предотвращения заклинивания резьбового соединения. Не стоит применять для этого стандартные смазки, т.к. они не являются токопроводными, а резьбовая часть датчика является для него эл.контактом. Некачественный контакт (или контакт с большим сопротивлением эл.току) приведет к неправильной работелямбда-зонда. В некоторых конструкциях предусмотрена установка герметизирующей шайбы. Чаще всего эти шайбы являются одноразовыми и при демонтаже датчика подлежат замене.

2. Считается недопустимым попадание на корпус датчика тормозной или охлаждающей жидкости и других реактивов. Не следует применять для очистки его поверхности какие-либо растворители и активные моющие средства.

3. В связи с малыми рабочими токами, должны быть обеспечены надлежащие контакты в разъемах соединений эл.цепи и проводки датчика О2.

4. Существенно снизить ресурс лямбда-зонда может применение топлива, в состав которого входит высокое содержание свинца (эт.бензин).

5. К выходу из строя датчика может привести перегрев его корпуса. Перегрев может произойти из-за неправильно установленного угла опережения зажигания или сильно переобогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и др.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает это пороговое напряжение ECU. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. 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 послесоответствующей проверки.

grafik_lyambda
grafik_lyambda2.
grafik_lyambda.1jpg

Проверку работоспособности датчика О2 лучше всего производить с помощью осциллографа. На Рис.3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на ХХ.

На Рис.4 показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика О2. Данная осциллограмма зафиксировала падение амплитуды выходного сигнала ниже 0V, что говорит о неисправности датчика О2. Данная неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «CHECK ENGINE», которая сигнализирует о неисправности.

На Рис.5 представлена наиболее распространенная «болезнь» датчиков содержания кислорода в выхлопных газах, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мСек. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Неисправности“замерзших» датчиков О2 не фиксируются контроллером, т.к.амплитудные значения сигналов не выходят из заданного для них диапазона. В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зафиксированы только при выходе их сигнала из этого заданного диапазона. Чаще всего это 0–1В.

Таким образом,однозначно фиксируется только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампой «CHECK ENGINE». Однако, следует заметить, что в некоторых ECU предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др.). В этих случаях индикация «СЕ» может быть включена.

При обнаружении неисправности О2-датчика, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

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 315–320ёC. В конструкцию этих датчиков включен нагревающий элемент, имеющий на разъеме свои контакты. Проверку работоспособности нагревательного элемента таких датчиков можно производить обычным омметром. Сопротивление их обычно составляет от 3 до 15 Ом.Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует производить при температуре двигателя около 50ёC, в противном случае, из-за заклинивания, велик риск сорвать резьбу. Перед тем, как приступать к демонтажу, необходимо при выключенном зажигании отсоединить разъем датчика. На некоторых автомобилях, чтобы снять датчик О2, необходимо демонтировать защитный кожух выпускного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может служить повышение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля, при этом возможен неустойчивый холостой ход двигателя.

В большинстве своем, сходные по конструкции датчики являются взаимозаменяемыми. Возможна и замена неподогреваемых на подогреваемые О2 (обратную замену я не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствие дополнительных проводов питания для подогревающего элемента. При этих заменах можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить подогреватель к реле зажигания или реле эл.бензонасоса. При этом следует учитывать, что ток потребления подогревателя может составлять до 8–12А. Если есть возможность, лучше эту цепь подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на Рис.9.

На рис. показана схематика разъемов, которые чаще всего встречаются с распространенными датчиками содержания кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их конструкция) могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика, чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.

В заключение хочу отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они взаимосвязаны функционально и могут работать только в паре. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен на выхлопном тракте до катализатора. В этом случае катализатор не может влиять на работу датчика, хотя обратная зависимость есть и заключается в том,чтобы система впрыска топлива регулировала топливную смесь не переобогащая ее, таким образом продляя срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ECU работает по усредненным значениям и не может обеспечить оптимального приготовления состава топливной смеси. Кроме того, добиться низкого уровня содержания СО в выхлопных газах на таких автомобилях бывает весьма проблематично. Часто в этих случаях после отклю чения аккумулятора работа двигателя становится неустойчивой и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, т.к. не во всех ECU есть система коррекции режимов сохраняемых в оперативной памяти и, при отключении питания, ECU теряет эти значения. Восстановление этих значений порой может быть дороже стоимости нового катализатора вместе с О2.

Бесконтрольность датчика О2 может привести к его полному разрушению, а ведь его основу составляют керамические пластины. Самым серьезным следствием отключенного лямбда-зонда может стать вышедший из строя двигатель, т.к. на многих автомобилях из-за подрастянувшегося ремня ГРМ (и не только) могут не плотно быть закрыты выпускные клапана в начале обратного хода поршня. В этот момент очень велик риск попадания керамики в камеру сгорания, а чем это грозит догадаться не трудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто его удалить, не стоит отключать лямбда-зонд, а если и он вышел из строя, то установите новый датчик. В автомобилях где лямбда-зонд установлен на катализаторе, дело обстоит еще сложнее, т.к. О2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален катализатор (даже если сохранен О2), добиться оптимальной работы двигателя бывает достаточно трудно, т.к. программа ECU может быть не рассчитана на более «грязный» выхлоп и часто воспринимаетэто как неисправность лямбда-зонда.

Настоятельно рекомендую проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза через каждые 5000–10000 км. пробега автомобиля. Решением данной проблемы контроля может стать установленный на приборной панели индикатор работы лямбда-зонда.

Vladimir KalinovskyCorsa Automotive2307 McDonald AveBrooklyn, NY 11223(718) 998–0770fax (718) 627–[email protected]

Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленвала на оборотах обычного Х.Х.+1200. Щуп осциллографа необходимо подключать к сигнальному проводу О2 не отключая датчик от контроллера.

negudit.ru

Виды лямбда-зондов

Какие сущестуют виды лямбда-зондов?

Различают виды кислородных датчиков на лямбда-зонд с подогревом или без подогрева; количеством проводов: 1-2-3-4, т.е. соответственно и комбинацией с/без подогрева; могут различать по видам материалов, из которых изготовлены лямбда-зонды, например циркониево-платиновые или подороже на основе двуокиси титана (TiO2). Так, титановые лямбда-зонды от циркониевых различают по цвету «накального» вывода подогревателя – он всегда красный. Ещё можно выделить широкополосный вид кислородных датчиков, применяют для дизелей и двигателей работающих на обедненной смеси.

Что можно сказать о виде кислородных датчиков на основе двуокиси титана (TiO2). Каждый раз, 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, а потому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

Лямбда-зонд (датчик кислорода) состоит из следующих элементов:

- металлический корпус с резьбой; - уплотнительное кольцо; - токосъемник электрического сигнала; - керамический изолятор; - проводка; - манжета проводов уплотнительная; - токопроводящий контакт цепи подогрева; - наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха; - подогрев; - наконечник из керамики; - защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Куда устанавливают датчик кислорода?

Датчик кислорода способен 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 каталитическом нейтрализаторе небольшого количества автомобилей, установлен датчик температуры, который не стоит путать с кислородным. Бывает (ФМ-3) устанавливается два кислородных датчика - до нейтрализатора и после него (ST220 - два ката и 4 лямбды).

Для чего предназначен лямда-зонд?

Главное назначения кислородного датчика - это корректировка оптимальной смеси горючего с воздухом, а его установка необходима для повышения экономичности автомобиля, положительно влияет на мощность двигателя, динамику, а также на экологические показатели при эксплуатации автомобиля.

Стоит заметить, что бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение должно быть оптимальным, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Следовательно, на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. Но этот показатель для идеальной работы двигателя, на практике, всё выглядит иначе, соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель начинает работать в неэкономичном режиме.

Датчик кислорода - это переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "больше" или "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. Далее осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

Кислородный датчик выдает опорное напряжение (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает свое напряжение до ~ 0.1-0.2В. Основным фактором является скорость переключения датчика. Для большинства систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от от 0.04..0.1 до 0.7...1.0В. Скорость фронта не должна превышать 120м/с. Стоит обратить внимание, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки.

Кислородный датчик действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а сверху напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Следовательно, один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы. Измерение остаточного кислорода в отработавших газах, лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Лишь 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.

Каждый раз, 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.). Главной 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.

Чтобы повысить чувствительность лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя, обычно используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) располагается внутри керамического тела датчика и подключен к электросети автомобиля. Принцип работы лямбда-зонда у всех производителей в общем одинаков. Совместимость чаще всего обусловлена на уровне посадочных размеров, различаются монтажными размерами и разъемом. Конечно, можно преобести оригинальный датчик б/у, что чревато пустыми тратами: на нем не написано, в каком он состоянии, а проверить вы его сумеете только после установки в автомобиль.

Основные факторы, влияющие на работу лямда-зонда. Причины быстрого износа кислородного датчика.

Основной причиной быстрого износа кислородного датчика, может быть некачественный бензин, так как свинец или железо, содержащиеся в нём, забивают платиновые электроды за несколько таких заправок. Масло в выхлопной трубе, так же негативно влияет на работу люмда-зонда, следствие, плохое состояние маслосъемных колец. Может произойти перегрев корпуса из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, сильно переобогащенной топливной смеси. Все сбои в системе зажигания, хлопки в глушителе, обогащенная топливно-воздушная смесь, попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей, моющих средств, антифриза, 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 обычно приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны

Кислородный датчик меняют каждые 30 - 70 тыс.км. пробега автомобиля, это в первую очередь зависит от условий эксплуатации. Самый долговечный вид лямбда-зонда - это лямбда-зонд с подогревом. Для таких кислородных датчиков рабочая температура составляет 315-320°C.

Какие неполадки характерны для лямбда-зонда?

Вариантов тут не много, это или неработающий подогрев, или потеря чувствительности, а в последствии уменьшение быстродействия. Как правило самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Меняют кислородный датчик после проверки на осцилографе. 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". При условии, что лямбда-зонд работала на нашем бензине более 3-х лет и не менялась, то можно не тратиться на ее проверку. Тогда ее стоит менять уже хотя бы по возрасту. Эффективность её работы все равно уже далеко от оптимального.

При условии, что в автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. При отказе второго лямбда-зонда (или "пробивки" секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя сложно.

Как распознать, что лямбда-зонд пришёл в негодность?

Во-первых, чтобы выявить любые нарушения в работе кислородного датчика, потребуется осциллограф, либо специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Основными показателями здесь являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В - опасно), а сигнал высокого уровня - снижается (менее 0,8В - опасно)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Если длительность этого фронта превышает 300 м/с, то необходимо заменить лямбда-зонд.

Основные признаки неисправности датчика кислорода.

При неустойчивой работе двигателя на малых оборотах, при повышенном расходе топлива, при ухудшении динамических характеристик автомобиля, при характерном потрескивании в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя, при повышении температуры в районе каталитического нейтрализатора или при его нагревании до раскаленного состояния, скорее всего все эти признаки свидетельствуют о износе датчика кислорода, а следовательно его необходимо срочно заменить. А для некоторых автомобилей, признак неисправности лямбда-зонда, это загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.

Виды лямбда-зондов, виды кислородных датчиков

xn----8sbaf6awjd8a6dwd.xn--p1ai

где находится, тип, назначение, схема и температура

1424 Просмотров

Лямбда зонд или датчик концентрации кислорода – это элемент системы выпуска выхлопных газов. Он выполняет функцию определения объема кислорода на выходе из выпускной системы и регулирует соотношение компонентов топливно-воздушной смеси для следующей подачи в камеру сгорания двигателя. Постоянная и равномерная подача кислорода и горючего способствует правильной (как в области расхода топлива, так и в области экологии) работе ДВС.

Расположение в системе

Как уже было сказано, датчик кислорода размещается в системе выхлопа. В некоторых машинах используют сразу 2 зонда:

первый лямбда зонд находится во выпускном коллекторе за катализатором;
второй лямбда зонд находится в приемной трубе впереди каталитического нейтрализатора.

По типу оба датчика аналогичны. Отличаются они лишь тем, что в схеме первичного длиннее провода и большее количество отверстий для снятия проб.

Установка и применение 2-х зондов удваивает эффективность слежения за концентрацией отработки и улучшает функциональность катализатора. Каждый зонд имеет свой нагреватель, и при этом сопротивления обоих нагревателей не суммируются.

Основные виды

С целью максимально окислить углеводород и угарный газ или разложить оксиды азота на кислород и азот, инженерами автомобилестроения придумано 2 типа датчиков, отличающихся по конструкции.

Первый тип

2-хточечный датчик кислорода может быть установлен и до катализатора, и после него. Он анализирует число избыточного воздуха по показателям кислорода в отработке. Лямбда зонд данного типа является элементом из керамики с 2-хсторонним циркониевым покрытием. Процесс измерения происходит электрохимически, т.е. электроды одним краем имеют контакт с выхлопной массой газов, а другим – с атмосферной.

Функционирование 2-хточечника основано на замерах объема кислорода, как в выхлопе, так и в атмосфере. В случае если объем кислорода в выхлопе и в атмосфере отличается, на краях электрода возникает напряжение. Получается, что, когда значение объема кислорода больше – смесь топлива и воздуха обедняется, и, следовательно, снижается напряжение. И, наоборот, кислорода меньше, значит, смесь топлива и воздуха обогащается, и напряжение пропорционально увеличится.

Наиболее оптимальная пропорция топлива и воздуха – 14.7 на 1, где 14.7 – числовой параметр объема воздуха, требуемого для сгорания всего подаваемого горючего.

Далее датчик кислорода сигнализирует на электро блок управления. От силы сигнального импульса зависит воздействие блока управления на исполнительные механизмы.

Второй тип

Широкополосный лямбда зонд – это усовершенствованное устройство. Оно используется как входной датчик катализатора.

Данный тип зонда содержит в себе 2 элемента из керамики – 2-хточечный и закачивающий. Закачивание – это физический процесс, посредством коего кислород из выхлопа поступает через закачивающий механизм под действием некоторого напряжения.

Функция широкополосного типа основана на сохранении и поддержке одного и того же напряжения (450 мВ) среди электродов 2-хточечного механизма путем необходимого исправления напряжения закачивания.

Пониженное значение объема кислорода в отработке, т.е. когда смесь обогащена, влияет на увеличение напряжения меж электродов 2-хточечного типа механизма. От него на блок управления передается импульс, на основе которого на механизме закачивания возникает некоторый ток, способствующий закачке в измерительный зазор, вследствие чего напряжение доходит до требуемого значения. Коэффициент напряжения – своего рода объем кислорода в выхлопе. Он определяется с помощью электро блока управления и, преобразовавшись, действует на детали в системе впрыска.

Обедненная смесь с верхним пределом объема кислорода запускает процесс такого же типа работы широкополосного датчика. Единственное отличие заключается в выкачивании излишек кислорода из измерительного зазора.

Полноценное функционирование зонда возможно при температуре 300°С. Более быстрого набора данной температуры добились благодаря специальным встроенным обогревателям в виде спирали. В зависимости от модели авто, каждый нагреватель имеет свое рабочее сопротивление.

Неисправности

Лямбда зонд прямо действует на функционирование мотора, потому, если возникает какая-то неисправность датчика, качество смеси топлива и воздуха стремительно меняется, и мотор не может работать в обычном режиме. Неисправный датчик становится непредсказуемым, т.е. посылает различного типа сигналы, часто противоречащие друг другу, или вообще «не отвечает». В такие моменты автомобиль глохнет или не заводится.

Во избежание таких последствий был продуман и внедрен способ, способствующий запуску мотора и возможности добраться до пункта назначения. В момент появления поломки датчика блок управления активирует режим аварийного функционирования, при котором производится оптимизированная подача топлива и воздуха. Обычно в такие моменты количество подаваемого топлива увеличивается, чтобы снизить вероятность того, что автомобиль заглохнет. Очевидно, что расход горючего увеличивается, и это является одним из показателей поломки кислородного устройства.

Помимо поломки самого датчика, его функционирование может быть затруднено по ряду других причин. Например,

места креплений могут потерять нужное уплотнение;
механизм изначально был установлен неверно, т.е. датчик может быть не вкручен до упора;
неправильное подключение проводов делает деталь неработоспособной, из-за чего включится аварийный режим;
использование этилированного типа горючего способно изрядно попортить кислородный и иные датчики;
перегревание корпуса лямбда зонда (к примеру, из-за повреждений в корпусе выпускного коллектора).

Способы самостоятельной проверки зонда

Современные кислородные устройства могут иметь однопроводную схему, а так же 2-х, 3-х и 4-х проводную. 4-х проводная схема обычно имеет 2 провода, которые ведут на цепь подогрева, один – для подачи сигналов, и еще один – на массу.

Проанализировать лямбда зонд на наличие высокого или низкого напряжения внутри цепи подогрева можно при помощи любого вольтметра. Необходимо включить зажигание, затем проткнуть провод для нагревателя заостренным щупом или поместить его в разъем для проводов. Параметр напряжения должен быть около 12 в. Далее аккуратно завести мотор и, если отсутствует плюс, осмотреть цепь от аккумулятора через предохранитель и закончить самим зондом, а если отсутствует минус, стоит проверить цепь до блока управления на предмет потери контакта.
Для проверки сопротивления нагревателя лямбда зонда нужно воспользоваться омметром – тестером, измеряющим сопротивление. Сначала нужно отсоединить разъем и замерить сопротивление меж проводами нагревателя. Нижняя граница сопротивления должна быть не менее 2-х Ом, а верхняя – до 10-ти Ом. А когда сопротивления нет вообще, вероятно возникновение обрыва в устройстве, поэтому срочно нужна его полная замена.
Высокое или низкое опорное напряжение так же замеряется вольтметром. Изначально необходимо включить зажигание и замерить напряжение меж проводом сигнала и массы. Обычно это значение = 0.45 В. Но, когда оно больше или меньше на 0.2 в и более, это означает неисправность в сигнальной части схемы зонда или нарушен контактный участок с проводом массы.
Наиболее трудный момент – проверка сигнала всего механизма. Тут потребуется стрелочный вольтметр или осциллограф. Первым делом необходимо запустить мотор и дать ему нагреться, чтобы заработал лямбда зонд. Затем присоединить щупы меж проводами сигнала и массы. Поднять обороты движка ориентировочно до 3000 и вести наблюдение за параметрами кислородного датчика, сигнал которого должен двигаться в пределах от 0.1 до 0.9 В.

Уменьшение диапазона от 0.2 до 0.7 говорит о том, что датчик неисправен. Стоит отметить, что в течение 10-ти секунд показания должны поменяться от высокого к низкому около 9-ти/10-ти раз.

Заключение

Важно учитывать тот факт, что лямбда зонд является наиболее уязвимой частью системы выхлопа. Работоспособный период данного механизма составляет от 40 000 до 80 000 км относительно возраста автомобиля, состояния мотора, систем подачи горючего и воздуха, а так же условий и ритма эксплуатации. А это значит, что периодически нужно проверять напряжение, сопротивление и другие рабочие параметры.

portalmashin.ru

Как работает лямбда зонд.

Рубрика: Устройство автомобиля | Дата публикации: 18 октября 2013 | Комментариев нет

Датчик кислорода определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах. Его количество зависит от нескольких параметров, главным из которых является зависимость отношения топлива к воздуху в смеси, которая подается в цилиндры двигателя.

Принцип действия

Всего существует и разработано две разновидности датчиков, определяющих количество кислорода в отработанных газах. Они различается основой, на которой они созданы. Первый использует двуокись циркония и носит название «циркониевый», второй – двуокись титана. Также они работают по разным принципам: первый измеряет выработку напряжения, второй – изменение напряжения.

Последний датчик практически не распространен, поэтому рассмотрим принцип действия циркониевого.

Датчик представляет по своей сути гальваническую батарею содержащий электрод цилиндрической формы, изготовленный из двуокиси циркония и покрытый внутри и снаружи платиной. Он находится на выпускном коллекторе, так что одна его сторона располагается в выхлопных газах, а вторая – в атмосфере. Принцип действия основывается на том, что две стороны, находящиеся в разных субстанциях действуют как два полюса батареи, а циркониевый электрод является электролитом. Так, прослеживается зависимость — чем выше концентрация кислорода, тем слабее разность потенциалов и напряжение на выходе.

Состав топливно-воздушной смеси не стабилен и находится в постоянно меняющемся состоянии, поэтому работает датчик по следующей схеме:

Датчик измеряет концентрацию кислорода и, если ее значение ниже предельного, передает большое напряжение на блок EFI, говорящее о том, что смесь богатая.

Блок дает сигнал в сторону уменьшения подачи топлива, тем самым увеличивая концентрацию кислорода.Это изменения моментально фиксирует датчик низким напряжением и блок EFI в свою очередь повышает подачу топлива.Одним из важнейших параметров датчиков кислорода является период срабатывания. Под ним понимают время, за которое изменяется значение напряжения, выдаваемое датчиком. Его большой отрезок подразумевает неисправность датчиков, что очень сложно определить, так как данные передаваемые блоку EFI находиться в рабочем диапазоне и сам определить неисправность он не может.

Контроль работоспособности и ресурс датчиков

Проверку датчиков рекомендуется проводить во время каждого технического обслуживания автомобиля, так как они имеют цельную конструкцию и не нуждаются в отдельном осмотре. Если соблюдать условия эксплуатации, то они прослужат около 70 ±10 километров пробега.

Какие основные причины поломки датчиков?

Использование марки топлива, несоответствующей двигателю.
Использование для крепления датчиков герметиков, имеющих в своем составе силикон или снижающих свою пластичность при комнатной температуре
Повышение температуры датчика из-за поломок связанных с перебоями в зажигании, концентрации воздушно-топливной смеси и др.
Неудачные многократные запуски двигателя в небольшой промежуток времени.
Отключения свечей зажигания при проверке работы цилиндров двигателя.
Обмывание наконечника датчика любой из эксплуатационных жидкостей.
Система выпускания не герметична.

Каковы признаки неисправности датчиков?

Расход топлива повышен.
Характеристики автомобиля с точки зрения динамики ухудшились.
Двигатель работает не устойчиво при малых оборотах.
Раскаленное состояние каталитического нейтрализатора и потрескивание в его районе расположения после остановки.
В некоторых случаях срабатывание сигнала «СНЕСК ЕNGINЕ» при движении.

drivedrom.ru

Лямбда зонд — Словарь автомеханика

Лямбда зонд, так же называемый датчик кислорода или просто лямбда – это специальный контроллер, измеряющий наличие и количество остаточного кислорода в автомобильных выхлопных газах. Назначение данного устройства – предоставлять электронной системе управления впрыском топлива данные о качестве и полноте сгорания топлива. Она нужна для создания оптимальных условий работы катализатора выхлопа.

Применение катализаторов обусловлено жесткими экологическими нормами, предъявляемыми к автомобильным выхлопам, поскольку данные устройства способствуют снижению содержания там углекислоты. Но для полноценного функционирования нужно, чтобы в цилиндрах сгорало строго определенное количество воздуха с минимальной долей отклонения. Для обеспечения настолько точного регулирования сгорающего состава применяются системы питания с регулируемым электроникой впрыском. Датчик кислорода (лямбда-зонд) в них играет роль контролера в выпускном тракте.

Место установки лямбда-зонда

Для максимально эффективного измерения остатков воздуха в сгоревшей смеси датчик кислорода лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе, располагаясь как можно ближе к катализатору. Информация с него считывается электронным блоком управления топливной системой, которая при необходимости увеличивает или уменьшает интенсивность впрыска топлива в цилиндры.

Современные автомобили оборудованы еще одним лямбда-зондом, размещаемым на выходе катализатора, что позволяет еще больше повысить точность приготовления смеси.

Схема лямбда зонда

Принцип действия

По принципу работы кислородные датчики бываю нескольких типов:

На основе оксида циркония.

На основе оксида титана. При изменении состава выхлопа реагирует изменением электрического сопротивления.

Широкополосный. Изменяется напряжение и полярность тока. Реагирует не только на отклонения состава рабочей смеси, но и на его численное значение.

Работа лямбда зонда основывается на применении гальванического элемента, снабженного парой электродов. Один из них обвевается выхлопными газами, а другой – чистым атмосферным воздухом. В работу датчик лямбда зонд включается только после разогрева до 300 и более градусов, когда циркониевый электролит становится проводником, а различие в количествах поступающего кислорода из выхлопной трубы и атмосферы приводит к появлению напряжения на электродах.

Во время пуска и прогрева двигателя кислородный датчик в управлении топливным впрыском не участвует, а коррекция осуществляется через другие сигнализаторы (датчики температуры системы охлаждения, положения дросселя, числа оборотов и прочими).

Помимо нагреваемых циркониевых, существуют холодные контроллеры на основе двуокиси титана. Они не генерируют электричество, а изменяют сопротивление воздушному потоку, что и становится сигналом для систем управления впрыском. Такой лямбда датчик кислорода хорош тем, что начинает работать сразу после пуска двигателя, но он не получил широкого распространения из-за сложности конструкции и дороговизны. Встретить лямбда зонд данного типа можно на некоторых моделях Nissan, BMW и Jaguar.

Работа лямбда-зонда

Причины выхода из строя

Датчик кислорода может начать работать неправильно или вовсе сломаться по целому ряду причин, среди которых:

разрыв в питающей или контрольной электроцепи;
замыкание;
засорение, что случается при использовании топлива с присадками. Особенно пагубно влияют свинец, силикон, сера;
регулярные термические перегрузки, связанные с проблемами зажигания;
механическое повреждение, что порой случается после поездок по бездорожью.

По мере службы датчика, замедляется его реакция на изменение состава топливной смеси. Возраст датчика наиболее заметен на моторах с непосредственным впрыском. Датчик лямбда зонд прослужит гораздо меньше положенного при плохом состоянии маслосъемных колец, а также в результате попадание в цилиндры антифриза.

Когда лямбда датчик кислорода выходит из строя, содержание углекислоты в выхлопе резко повышается от значения в 0,1-0,3% до 3%, а часто и 7%. Если кислородный датчик не работает, снизить это значение без его ремонта или замены очень сложно. Даже в моделях с двумя зонтами при выходе из строя одного из них, для нормализации работы потребуется серьезное изменение настроек электроники.

Признаки выхода лямбда-зонда из строя

О том, что датчик кислорода сломался, говорят такие признаки:

С заменой неисправного датчика не стоит затягивать, иначе чревато выходом из строя катализатора.

ухудшение разгонной динамики;
прерывистый холостой ход;
скачок расхода топлива;
рост токсичности выхлопа, хотя этот параметр без специального оборудования определить невозможно.

Чтобы лямбда зонд внезапно не вышел из строя, его нужно регулярно заменять, примерно через каждые 50-80 тыс. километров не подогреваемые датчики; 100 тыс. – подогреваемые и каждые 160 тыс. км – планарные. Но прежде чем выбрасывать старую лямбду конечно же нужно проверить лямбда-зонд и узнать его реальное состояние

Специалисты рекомендуют производить проверку лямбда датчика и систему, регулирующую топливную смесь, каждые 30 тыс. км.

Это не защитит от поломок вследствие механического повреждения или засорения, но спасет от поломки из-за износа.

Своевременная замена лямбда-зонда, это:

Кроме очистки в кислоте и проверке разъёма питания, датчик лямбда зонда, ремонту не поддается.

экономия до 15% топлива;
минимизация токсичности выхлопа;
продление ресурса катализатора;
улучшение динамических характеристик автомобиля.

Устранение неисправностей

Официально технологии ремонта лямбда-зондов нет. То есть, если поломка не в контактной сети, то устройство подлежит замене. Подпольными СТО практикуется восстановление датчиков, переставших работать из-за отложения нагара под защитным колпачком, путем удаления налета. Делается это с помощью промывки датчика в ортофосфорной кислоте, не уничтожающей его электроды.

Мойка помогает далеко не всегда, и если датчик после нее не заработал, его все же придется заменить.

etlib.ru

Назначение лямбда зонда