Меню Закрыть

Как работает кислородный датчик – Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы

Содержание

Почему так важен датчик кислорода для автомобиля?

Правильная работа системы впрыска двигателя, а вместе с ней управляемость автомобиля, потребление топлива, токсичность выхлопных газов напрямую зависят от достоверности и качества информации, получаемой от электронных датчиков, использующихся в работе компьютеризированной системы управления двигателем. Один из датчиков в этой системе — датчик кислорода. Его называют датчик «O2», датчик «дожига» или лямбда-зонд (O2 sensor, датчик дожига, датчик кислорода или лямбда-зонд).

На необходимое качество топливной смеси для двигателя влияет множество факторов: температура воздуха, температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки, поток воздуха, нагрузка на ДВС и т. д. Датчики измеряют эти параметры на ВХОДЕ и подают сигнал электронному блоку управления впрыском топлива (ЭБУ), «как дозировать» топливо — воздушную смесь. А датчик кислорода практически единственный видит, что получается на ВЫХОДЕ, так как он определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, которая зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Что это значит на практике?

Любые проблемы с датчиком кислорода могут привести обратную связь целой системы оперативного контроля процессом сгорания топливовоздушной смеси в неисправное состояние. При неисправном датчике рабочая смесь не соответствует необходимым параметрам и, как правило, переобогащена, что и вызывает повышенный расход бензина.

Как работает кислородный датчик
Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе двигателя и проверяет, сколько несгоревшего кислорода находится в выхлопных газах. Электрический сигнал датчика считывается ЭБУ, а тот, в свою очередь, оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива регулированием длительности впрыска топлива форсунками, то есть осуществляется точная подстройка режима работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизации вредных выбросов. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора, поскольку некоторое количество кислорода для нейтрализации вредных газов в катализаторе все же требуется (см. Рис. 1).

Рис. 1. Схема лямбда-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя.
1 — впускной коллектор; 2 — двигатель; 3 — блок управления двигателем; 4 — топливная форсунка; 5 — основной лямбда-зонд; 6 — дополнительный лямбда-зонд; 7 — каталитический нейтрализатор.

Название датчика происходит от греческой буквы λ (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси, то есть отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха (λ=1). Такой состав топливо — воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их «дожигание» в каталитическом нейтрализаторе. Если лямбда будет <1 (недостаток воздуха), смесь будет обогащенной, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют обедненной.

Датчик кислорода — не самостоятельное устройство. Он работает «в связке» с каталитическим нейтрализатором отработанных газов, который предназначен для окисления токсичных веществ (окиси углерода, углеводородов и окиси азота) до углекислого газа, азота и воды в результате каталитической реакции. Оптимальная работа катализатора (нейтрализация примерно 80% всех компонентов) достигается в очень узком диапазоне: наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при λ=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда λ=0,85-0,9. Такая точность в двигателях внутреннего сгорания обеспечивается благодаря системе питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда—зонда.

Рабочий элемент кислородного датчика — пористый керамический материал на основе двуокиси циркония, покрытый методом напыления платиной. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность. Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов, которая считывается ЭБУ.

Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-3500С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, который сокращает время выхода датчика на рабочую температуру.

Датчики кислорода бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики — без нагревательного элемента, они применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда — регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. «Земля» этого датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного «земляного» провода сигнальной цепи.
Трех — и четырехпроводные лямбда зонды снабжены нагревательным элементом. В четырехпроводном лямбда-зонде два провода идут на подогрев, а два — сигнальные.

Взаимозаменяемость кислородных датчиков.
Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда-зонд и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы (Например, NGK, BOSCH). Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева, если смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Обратная замена — установка однопроводного датчика вместо трех- и более — проводных не допускается, работать не будет. И, конечно, резьба датчика должна совпадать с резьбой, нарезанной в штуцере.

Возможные неисправности кислородного датчика.
Неисправности и необходимость замены кислородного датчика выявляет только компьютерная диагностика, поскольку не все неисправности фиксируются системой бортовой самодиагностики автомобиля.

Наиболее распространенные неисправности: потеря чувствительности и уменьшение быстродействия. Замедленная реакция датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, но система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Потерей чувствительности страдает изрядно послуживший и практически забитый датчик, который выдает слишком низкий выходной сигнал. В этом случае на приборной панели обычно загорается лампочка индикации неисправности «CHECK ENGINE».

При обнаружении неисправности датчика кислорода, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение топливной смеси в сравнении с обычным ее составом. В результате возникает скачок в потреблении топлива и увеличении токсичности выхлопных газов, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, снижение динамических характеристик, но машина при этом, возможно, останется на ходу. Хотя в некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно, и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую СТО Вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Поскольку пропадание или искажение сигнала с лямбда-зонда приводит к увеличению содержания токсичных веществ в продуктах сгорания, срок службы каталитического нейтрализатора при этом резко сокращается.

Вообще лямбда-зонд — наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Ресурс одно- двух- проводных датчиков составляет 40-50 тысяч километров, трех- четырех- проводных — 70-80 тысяч километров пробега, в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо — свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда-зонда за несколько бесконтрольных заправок. Преждевременный выход из строя лямбда-зонда также могут вызвать многократные неудачные попытки запуска двигателя, в результате которых в выпускном трубопроводе скапливаются пары несгоревшего топлива, способного воспламениться с образованием ударной волны; перегрев наконечника датчика, вызванный перебоями в зажигании; нарушения в системе контроля опережения зажигания, когда двигатель продолжительное время работает на переобогащенной топливной смеси; чрезмерной «перегазовкой», когда тахометр находится в «красной зоне».

Возможными признаками выхода из строя кислородного датчика являются: неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах, повышенный расход топлива и ухудшение динамики автомобиля, потрескивание и запах гари в районе установки катализатора, а также характерный запах тухлых яиц, присутствующий в выхлопе при попадании в катализатор большого количества несгоревшего топлива.

По статистике, 70% транспортных средств нуждаются в новом лямбда-зонде.

Ассортимент датчиков в магазинах Гиперавто →

hyperauto.ru

устройство, принцип работы, неисправности. Широкополосный лямбда-зонд :: SYL.ru

Ежегодно в мире ужесточаются экологические нормы. Сейчас каждый автомобиль укомплектован системой фильтрации отработавших газов. И если на дизельных моторах эту функцию выполняет сажевый фильтр и система SCR, то на бензиновых все несколько иначе. Здесь используется каталитический нейтрализатор. Именно он преобразует вредные металлы в экологически чистые оксиды. Однако его работа и эффективность зависима от электроники. Так, в конструкции автомобиля можно встретить широкополосный датчик кислорода. Что это за элемент, как он работает, как устроен и можно ли его проверить своими руками? Ответы на эти вопросы узнаете в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Что это за элемент? Широкополосный лямбда-зонд – это устройство, которое отвечает за измерение количества кислорода в выхлопных газах автомобиля. Благодаря работе данного элемента обеспечивается наиболее правильное смесеобразование и, как следствие, оптимальная и стабильная работа двигателя на всех его режимах. Процесс управления концентрацией кислорода в газах называют лямбда-регулированием.

проверка широкополосного датчика кислорода

Сам название «лямбда» происходит от греческого символа λ. В автомобилестроении данным символом обозначается коэффициент остатка воздуха в горючей смеси.

Где находится?

Устанавливается широкополосный лямбда-зонд в выхлопной системе. В зависимости от типа автомобиля, в конструкции может использоваться один или несколько таких датчиков. Так, первый устанавливается до катализатора, второй – после него. Внешне его можно увидеть не всегда. Например, на «Калине» первых поколений данный элемент расположен в районе днища. А начиная со второго поколения кислородный датчик (лямбда-зонд) монтируется прямо в выпускной коллектор, доступ к которому осуществляется из-под капота. Но в любом случае данный элемент будет выглядеть как некая форсунка, что торчит из трубы со жгутом проводов.

где находится широкополосный лямбда зонд

Отметим, что на старых автомобилях использовался не широкополосный датчик кислорода, а двухточечный. Он имеет простую конструкцию. Был заменен ввиду необходимости более точных показаний. Ведь чем правильнее смесь, тем более оптимальной будет работа двигателя в разных режимах и нагрузках. Кстати, некоторые устанавливают широкополосный датчик кислорода с показометром. Обычно это цифровой «будильник», который показывает соотношение бензина и воздуха в смеси в режиме реального времени. Зачастую используется для диагностики неисправностей авто. На заводе такой элемент не устанавливается.

Устройство

Конструкция данного механизма предполагает наличие следующих элементов:

  • Металлический корпус с резьбой.
  • Электрический нагреватель.
  • Наконечник.
  • Защитный экран.
  • Токопроводящий контакт.
  • Уплотнительная манжета для провода.
  • Изолятор.

В основе механизма лежат два чувствительных электрода. Внешний имеет платиновое напыление, благодаря которому электрод сильно чувствителен к кислороду. Внутренний же изготовлен из циркония. Устанавливается датчик таким образом, чтобы сквозь него проходили отработанные газы. Внешний электрод улавливает О2, после чего измеряется потенциал между двумя наконечниками. Чем он выше, тем больше кислорода в системе.

широкополосный датчик

Широкополосный датчик кислорода являет собой усовершенствованную конструкцию двухконтактного механизма. Отметим, что потенциал разницы измеряется под воздействием определенной силы тока.

Как это работает?

Алгоритм действия данного элемента основывается на поддержке определенного напряжения. Оно составляет 0,45 В. Это стабильный показатель между двумя электродами датчика.

При снижении концентрации О2, напряжение между керамическим элементом возрастает. это свидетельствует о наличии обогащенной смеси. Данный сигнал моментально поступает в электронный блок управления. Последний на основаниях этих сигналов создает ток определенной силы на исполнительных устройствах (в том числе на форсунке). Та, в свою очередь, впрыскивает больше (или меньше, в зависимости от показаний) бензина в камеру. Если смесь бедная, датчик сигнализирует об этом ЭБУ таким же образом.

широкополосный лямбда зонд устройство

Важная особенность

Стоит отметить, что работа чувствительных наконечников возможна только при достижении температуры в триста градусов Цельсия. Рабочий диапазон керамических электродов составляет от трехсот до тысячи градусов. Но как тогда действует элемент «на холодную»? Ранее на двухконтактных устройствах сигнал формировался от иных датчиков (расхода воздуха, положения заслонки и числа оборотов коленвала). Усредненное значение лямбды поступало на блок и тот формировал готовую смесь. Правда, значения эти были не всегда верными. Это не гарантировало оптимальную и стабильную работу двигателя внутреннего сгорания.

Поэтому в новом поколении датчиков (широкополосного типа) используется специальный подогреватель. Его функция – повысить температуру наконечников. Это необходимо, чтобы устройство включилось в работу сразу же после холодного старта двигателя. При достижении температуры в триста градусов, керамический элемент становится твердым электролитом, который пропускает сквозь себя ионы кислорода, скопившиеся на платиновой электродной сетке.

Нагревательный элемент расположен внутри корпуса датчика и питается принудительно от бортовой сети автомобиля.

Значение лямбды и связь с ДВС

Исходя из всего вышесказанного можно сказать, что работа стабильная работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без широкополосного датчика. Именно этот элемент формирует сигнальные значения для ЭБУ, который впоследствии корректирует горючую смесь. Электронный блок является связующим звеном, который не только принимает импульсы, но и подает опорное напряжение 0,45 В на датчик. В зависимости от нагрузки двигателя внутреннего сгорания, режима его работы и рабочей температуры электроника подбирает наиболее оптимальное соотношение воздуха и топлива в смеси.

широкополосный лямбда зонд

Считается, что идеальное соотношение – это 14,7 частей кислорода на одну часть бензина. При таком условии значение лямбды будет равно единице. Но не стоит забывать о таком значении, как коэффициент избытка воздуха. Если лямбда показывает выше единицы, значит, смесь будет обедненной. В таком случае в цилиндр поступит больше кислорода. Ежели лямбда ниже одного, значит, ЭБУ будет формировать обогащенную смесь. Так, в цилиндры поступит больше топлива, чем обычно.

Ресурс

Это довольно хрупкий элемент в автомобиле. Замена лямбда-зонда может понадобиться уже через 50 тысяч километров. Но как правило, на таком пробеге изнашиваются датчики отечественных авто. Если говорить об иномарках, замена лямбда-зонда может наступить через 100-120 тысяч километров. Точных цифр никто не регламентирует, поскольку ресурс зависит от многих факторов (вплоть до содержания свинца в бензине).

Признаки

Как определить, что кислородный датчик (лямбда-зонд) требует замены? Узнать это очень просто. Поскольку датчик будет неисправен, на электронный блок заведомо поступят ошибочные сигналы и данные. В результате мотор будет работать нестабильно. Причиной тому является неправильно сформированная топливовоздушная смесь. Неисправность кислородного датчика широкополосного типа сопровождается:

  • Увеличением расхода топлива.
  • Нестабильными оборотами на холостом ходу.
  • Неконтролируемым нагреванием катализатора. после остановки мотора, он может потрескивать.
  • Изменением концентрации СО в газах. Выхлоп будет более едким и неприятным на запах.
  • Появлением лампы «Проверьте двигатель» на панели приборов.
  • Снижением разгонной динамики.
  • Провалами (рывками) при попытке набрать скорость.

Если появился хотя бы один из вышеперечисленных симптомов, это повод произвести детальную проверку широкополосного датчика кислорода.

Причины неисправности

Почему данный механизм может выходить из строя? Первая причина – это естественный износ. Если пробег автомобиля составил более 50 тысяч километров, ресурс механизма может подойти к концу. Но также датчик ломается по другим причинам:

  • При обрыве проводов, что идут на датчик. В таком случае сигнал попросту не поступит на ЭБУ.
  • При механическом повреждении. Многие датчики устанавливаются в районе днища. Если автомобиль проехал через глубокое препятствие, возможно повреждение измерительного элемента. При малейшей деформации разрушается гальванический элемент широкополосного датчика кислорода.
  • При перегреве датчика. Это может произойти из-за неполадок в топливной системе автомобиля. Обычно это некорректный угол зажигания либо неправильный тюнинг двигателя (например, не та прошивка ЭБУ при чип-тюнинге).
  • При загрязнении чувствительного элемента. Если закоксовывается верхний слой с платиновым покрытием, ионы не будут улавливаться широкополосным датчиком. Что это может быть? Обычно загрязнения происходят из-за попадания масла в камеру сгорания. данная копоть затем обволакивает стенки выпускного коллектора, а также наконечника датчика. Еще загрязнения могут происходить из-за использования некачественного бензина, который содержит много свинца.
где находится датчик кислорода
  • При разгерметизации корпуса. Такое бывает редко, но данную неисправность не следует исключать.
  • При попадании антифриза в цилиндры двигателя. это происходит из-за пробоя прокладки головки блока. В результате газы приобретают характерный белый цвет. Помимо этого, меняется и концентрация кислорода в выхлопе. Простыми словами, датчик начинает «сходить с ума». ЭБУ готовит неправильную смесь.

Разбираем контакты

В отличие от двухконтактного датчика, широкополосный имеет несколько иное устройство.

широкополосный датчик кислорода

К нему подводится целая колодка с проводами. За что отвечает каждый из них? Ниже мы расскажем о распиновке широкополосного датчика кислорода:

  • Пин-1. Отвечает за ток ионного насоса. Напряжение на этом контакте должно составлять не менее 10 микроампер.
  • Пин-2. Отвечает за массу. Допустимое отклонение – не больше 100 mV.
  • Пин-3. Отвечает за работу гальванического элемента (сигнал Нернста). В отключенном разъеме уровень напряжения должен составлять порядка 0,45 В. При подключенном разъеме данная цифра находится в пределах 1 В.
  • Пин-4 и 5. Эти контакты отвечают за напряжение на подогревателе. Управляется подогреватель широкополосного датчика путем широтно-импульсной модуляции. В случае отказа подогревателя, при компьютерной диагностике будут следующие коды ошибок: РОО36 и РОО64.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, как работает кислородный датчик, как устроен и почему он выходит из строя. Как видите, устроен широкополосный элемент гораздо сложнее, чем двухконтактный. Тем не менее именно такой тип позволяет точно контролировать и правильно готовить топливно-воздушную смесь, не возлагаясь на усредненные параметры. В случае выхода из строя элемент нужно срочно заменить.

широкополосный датчик кислорода

Где находится датчик кислорода, мы уже знаем (до и после каталитического нейтрализатора либо в районе выпускного коллектора). При замене могут возникнуть трудности. Резьба часто прикипает, а открутить датчик можно только с использованием универсальных смазок типа ВД-40.

www.syl.ru

Проверяем лямбда-зонд (датчик кислорода) —

На написание этого материала натолкнуло обилие вопросов на интернет-форуме, связанных с непониманием (или недопониманием) принципа работы датчика кислорода, или лямбда-зонда.

Датчик кислорода: от общего к частному

Прежде всего, нужно идти от общего к частному и понимать работу системы в целом. Только тогда сложится правильное понимание работы этого весьма важного элемента ЭСУД и станут понятны методы диагностики.

Чтоб не углубляться в дебри и не перегружать читателя информацией, поведу речь о циркониевом лямбда-зонде, используемом на автомобилях ВАЗ. Желающие разобраться более глубоко могут самостоятельно найти и прочитать материалы про титановые датчики, про широкополосные датчики кислорода (ШДК) и придумать методы их проверки. Мы же поговорим о самом распространенном датчике, знакомом большинству диагностов.

Обучение Автодиагностике

Когда-то очень давно датчик кислорода представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся отработанными газами и занимал весьма продолжительное время. Жесткие нормы токсичности требовали быстрого вступления датчика в полноценную работу, вследствие чего лямбда-зонд обзавелся встроенным подогревателем. Поэтому датчик кислорода ВАЗ имеет 4 вывода: два из них — подогреватель, один — масса, еще один — сигнал.

Из всех этих выводов нас интересует только сигнальный.

Форму напряжения на нем можно увидеть двумя способами:

  • сканером
  • мотортестером, подключив щупы и запустив самописец

Второй вариант предпочтительнее. Почему? Потому, что мотортестер дает возможность оценить не только текущие и пиковые значения, но и форму сигнала, и скорость его изменения. Скорость изменения — это как раз и есть характеристика исправности датчика.

Итак, главное: датчик кислорода реагирует на кислород. Не на состав смеси. Не на угол опережения зажигания. Не на что-либо еще. Только на кислород. Это нужно осознать обязательно.

О физическом принципе работы датчика рассказано во многих книгах, посвященных электронным системам управления двигателем, и мы на нем останавливаться не будем.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0.45 В. Чтобы быть полностью уверенным, можно отключить разъем датчика и проверить это напряжение мультиметром или сканером. Все в порядке? Тогда подключаем датчик обратно.

К слову, на старых иномарках опорное напряжение «уплывает», и в итоге нормальная работа зонда и всей системы нарушается. Чаще всего опорное напряжение при отключенном датчике бывает выше необходимых 0.45 В. Проблема решается путем подбора и установки резистора, подтягивающего напряжение к «массе», тем самым возвращая опорное напряжение на необходимый уровень.

Дальше схема работы датчика проста. Если кислорода в газах, омывающих датчик, много, то напряжение на нем упадет ниже опорного 0.45 В, примерно до 0.1В. Если кислорода мало, напряжение станет выше, около 0.8-0.9 В. Прелесть циркониевого датчика в том, что он «перепрыгивает» с низкого на высокое напряжение при таком содержании кислорода в отработанных газах, которое соответствует стехиометрической смеси. Это замечательное его свойство используется для поддержания состава смеси на стехиометрическом уровне.

Методика проверки датчика кислорода

Поняв, как работает датчик кислорода, легко понять методику его проверки.

Предположим, ЭБУ выдает ошибку, связанную с этим датчиком. Например, Р0131 «Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1». Нужно понимать, что датчик отображает состояние системы, и если смесь действительно бедная, то он это отразит. И замена его абсолютно бессмысленна.

Как нам выяснить, в чем кроется проблема — в датчике или в системе? Очень просто. Смоделируем ту или иную ситуацию.

  1. Например, при жалобе на бедную смесь и низком напряжении на сигнально выводе датчика увеличим подачу топлива, пережав шланг обратного слива. Или, при его отсутствии, брызнув во впускной коллектор бензина из шприца. Как отреагировал датчик? Показал ли обогащенную смесь? Если да — то нет никакого смысла его менять, нужно искать причину, почему система подает недостаточное количество топлива.
  2. Если же смесь богатая, и зонд это отображает, попробуйте создать искусственный подсос, сняв какой-нибудь вакуумный шланг. Напряжение на датчике упало? Значит, он абсолютно исправен.
  3. Третий вариант (достаточно редкий, но имеющий место). Создаем подсос, пережимаем «обратку» — а сигнал на датчике не меняется, так и висит на уровне 0.45 В, либо меняется, но очень медленно и в небольших пределах. Все, датчик умер. Ибо он должен чутко реагировать на изменения состава смеси, быстро меняя напряжение на сигнальном выводе.

Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.

Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливно-воздушную смесь.

Хочется обратить внимание еще на один важный момент: возможный подсос атмосферного воздуха в выпускной тракт перед лямбда-зондом.

Мы упоминали, что датчик реагирует на кислород. Что же будет, если в выпуске будет свищ до него? Датчик отреагирует на большое содержание кислорода, что эквивалентно бедной смеси.

Обратите внимание: эквивалентно

Смесь при этом может быть (и будет) богатой, а сигнал зонда ошибочно воспринимается системой как наличие бедной смеси. И ЭБУ ее обогатит! В итоге имеем парадоксальную ситуацию: ошибка «бедная смесь», а газоанализатор показывает, что она богатая. Кстати сказать, газоанализатор в данном случае — очень хороший помощник диагноста.

Как пользоваться извлекаемой с его помощью информацией, рассказано в статье «Газоанализ и диагностика».

Датчик кислорода: выводы

  1. Нужно совершенно четко отличать неисправность ЭСУД от неисправности лямбда-зонда.
  2. Проверить зонд можно, контролируя напряжение на его сигнальном выводе сканером или подключив к сигнальному выводу мотортестер.
  3. Искусственно смоделировав обедненную или, наоборот, обогащенную смесь и отследив реакцию зонда, можно сделать достоверный вывод о его исправности.
  4. По крутизне перехода напряжения от состояния «богато» к состоянию «бедно» и наоборот легко сделать вывод о состоянии лямбда-зонда и его остаточном ресурсе.
  5. Наличие ошибки, указывающей на дефект лямбда-зонда, отнюдь не является поводом для его замены.

 

pakhomov-school.ru

Лямбда-зонд. Как он работает и из чего состоит?

С каждым годом вводятся все более жесткие ограничения на количество небезопасных выбросов из автомобилей. Основным параметром контроля принято считать значение СО в выхлопе работающего двигателя. Для уменьшения значения этого параметра в выхлопную систему начали устанавливать каталитический нейтрализатор (сокращенно – катализатор). При этом становится необходимым измерять параметры работы двигателя и нейтрализатора. Для измерения применяется лямбда-зонд. На современных моделях их устанавливают в двух местах: один датчик сразу после соединения выхлопных труб в одну и второй – после катализатора.

Устройство и принцип измерений датчика

Лямбда-зонд состоит из корпуса с отверстиями для движения выхлопных газов, отверстия для доступа наружного воздуха и гальванического элемента с керамическим покрытием. С одной стороны элемента всегда находятся только выхлопные газы, с другой – только атмосферный воздух. Датчик используется для измерения наличия кислорода в выхлопе. При определенном соотношении кислорода в выхлопе и наружном воздухе гальванический элемент начинает вырабатывать ток.

Работает лямбда-зонд только при нагреве до 300-400 градусов, поэтому при пуске холодного двигателя и некоторое время после запуска показания датчика не учитываются. В некоторых двигателях могут быть установлены датчики с принудительным подогревом.

Как лямбда-зонд регулирует режим работы двигателя?

Датчик подает сигналы о наличии несгоревшего кислорода в выхлопе. Фактическое значение не измеряется. Технология позволяет лишь судить о наличии или отсутствии некоторого количества несгоревшего кислорода. Название датчика получилось как раз из названия символа «лямбда», обозначающего в уравнении коэффициент переизбытка кислорода в смеси топлива и воздуха. Идеальным принято считать значение 14,7 частей воздуха к части топлива. При этом оно достижимо лишь в моменте, и не может удерживаться постоянно. График работы датчика похож на синусоиду: при уменьшении количества кислорода в выхлопе дается команда на уменьшение впрыска топлива и, наоборот, при слишком бедной смеси (кислород не полностью сгорает) подача топлива увеличивается.

Работа двигателя зависит от огромного количества параметров и показания лямбда-зонда могут быть не основными факторами влияния. И если даже двигатель работает на постоянных оборотах, а автомобиль стоит на месте, ЭБУ непрерывно регулирует количество впрыскиваемого топлива. На современных моделях, в зависимости от показаний лямбда-зонда, меняется, также, момент включения форсунок с подачей топливно-воздушной смеси для более полного ее сгорания в цилиндрах.

Для чего устанавливают 2 датчика?

На первых версиях двигателей с лямбда-зондами он устанавливался в выхлопной трубе и показания сравнивались с датчиками расхода воздуха и зажигания. В современных моделях устанавливается 2 датчика: один сразу после совмещения всех выхлопных труб в одну, второй – после каталитического нейтрализатора, где происходит «дожигание» несгоревшего в цилиндрах кислорода и СО. Это позволяет контролировать работу катализатора и точнее регулировать работу двигателя.

Что делать, если датчик сломался?

Никто не застрахован от поломок. Датчики также могут сломаться. Либо один из них, либо оба сразу. В среднем лямбда-зонды служат от 40 до 80 тысяч километров. Использовать повторно или отремонтировать их не получится, можно только заменить новыми. Экономить на них и покупать аналоги неизвестного производителя тоже не рекомендуется – от точности показаний зависит плавная и надежная работа двигателя. Если вы разбираетесь в устройстве двигателя и расположении его деталей, располагаете схемой установки датчиков и точно уверены в его неисправности, можете заменить его самостоятельно.

Но лучше обратиться в специализированный сервис. Причиной некорректной работы датчика могут стать один или сразу несколько факторов: обрыв проводки, окисление контактов в колодке, трещины в выхлопной трубе от двигателя до места установки датчика, нарушение в герметичности отверстия, куда вкручен лямбда-зонд. В СЦ мастера проверят и сами показания датчика при подключении диагностического комплекса к ЭБУ двигателя. Также проверят показания вновь установленного элемента.

Можно ли ездить на автомобиле с неисправным датчиком? Иногда пара заправок некачественным топливом могут вывести лямбда-зонд из строя. ЭБУ в таком случае переводит двигатель в аварийный режим работы с усредненными настройками. Вероятнее всего при этом повысится расход топлива, увеличится время разгона, уменьшится мощность двигателя. Все рассчитано на то, что владелец машины сможет без проблем добраться до сервиса, однако, затягивать этот процесс не стоит.

Понравилась статья? Сохраните себе!

elm327rus.ru

Как работает кислородный датчик 🚩 Как проверить лямбда-зонд на исправность? 🚩 Наука 🚩 Другое

Кислородный датчик является устройством, предназначенным для измерения количества кислорода в среде, с которой он находится в непосредственном контакте. Есть много различных применений для такого устройства. Водолазы используют их для измерения процентного содержания кислорода в смеси с другими газами, которой они дышат в аквалангах. В отрасли здравоохранения такие устройства используются для определения количества кислорода, подаваемого пациенту во время наркоза. Похожий датчик показывает, сколько кислорода находится в кровотоке человека. В автомобилях эти устройства применяются для определения соотношения воздуха в топливной смеси, которая поступает в двигатель. Это особенно важно, так как датчик кислорода является неотъемлемой частью системы впрыска топлива любого современного автомобиля. Без их использования не было бы никакой возможности автоматически регулировать систему впрыска топлива, что уменьшало бы мощность силового агрегата.

Кислородные датчики, используемые в транспортных средствах, чаще называют регуляторами смеси. Они размещаются на пути потока выхлопных газов двигателя – в выхлопной системе. Датчик измеряет количество несгоревшего кислорода, выходящее из двигателя в реальном времени. Большое значение говорит о том, что смесь топлива и воздуха в системе впрыска является слишком богатой. И наоборот, полное отсутствие несгоревшего кислорода будет означать, что смесь слишком бедная. В обоих случаях выхлопы двигателя будут содержать неприемлемые уровни загрязняющих веществ, а также снизится эффективность использования топлива.

Датчик кислорода имеет незамысловатую конструкцию, которая позволяет ему выполнять свои функции. Он, в сущности, состоит из керамического диоксида циркония с тонким слоем платинового покрытия на одной из сторон. Когда кислород вступает в контакт с этими материалами, создается небольшой электрический заряд. Этот заряд проходит по проводам, соединяющим датчик с электронным блоком управления или управляющим микрокомпьютером автомобиля. Степень заряда определяется количеством кислорода, с которым датчик входит в контакт. В результате сравнения полученных данных с эталонными значениями, микрокомпьютер увеличивает или уменьшает поток кислорода в топливную систему. Таким образом, происходит регулирование работы автомобильного мотора.

www.kakprosto.ru

Разбираем устройство и принцип работы датчика кислорода.

Датчик кислорода является одним из важнейших компонентов выхлопной системы транспортного средства, от которого в немалой степени зависит продуктивность двигателя. Рассмотрим составляющие датчика и принцип его функционирования, для проведения самостоятельной диагностики выхлопной системы.

Датчик кислорода, расположен в системе выпуска отработанных газов.В зависимости от особенностей двигательной системы и совокупности выпуска газов, количество датчиков кислорода может различаться. Как правило, в составе выхлопной системы современного транспортного средства устанавливаются от одного до пары анализаторов. Первый лямбда-зонд, как правило, монтируется сразу после коллектора выпуска газов. Таким образом, выходящие из выхлопной системы газы попадают на действующую поверхность устройства. В случае если транспортное средство оснащено вторым датчиком кислорода, как правило, он останавливается за катализатором.
Каждый современный автомобиль в обязательном порядке оснащается датчиком кислорода – лямбда-зонд. Датчик получил широкое распространение в автомобилестроении, благодаря введенным нормам экологии. Как известно, выхлопные газы содержат определённое количество вредных веществ, попадающих в атмосферу. Сегодня, во всём мире предусмотрен предельно допустимый порог вредных веществ, содержащийся в выхлопных газах. В некоторых странах Европы, разрешается эксплуатация автомобиля, только при оснащении высоко экологичным двигателем. В нашей стране, нормы экологии менее суровы, но всё же основные меры по снижению примесей в отработанных газах предусмотрены на каждом авто.

Помимо анализатора — Лямбда зонд, выхлопная система современного транспортного средства имеет в своем составе катализатор, который также служит для уменьшения уровня токсичности выходящих газов. Как известно для продуктивной работы катализатора требуются определенные условия. Катализатор позволяет эффективно снизить показатели токсичности выхлопной смеси, при соответствующем контроле за совокупностью топлива и воздуха. В другом случае катализатор стремительно снижает свою продуктивность и в этот момент совокупность выпуска газов использует анализатор кислорода.
L – лямбда, которая входит в состав названия кислородного датчика обозначает показатель превышения потока воздуха в рабочей смеси. Определение лишней части потока воздуха в рабочем составе происходит следующим образом. Лямбда зонд, анализирует остаток воздуха при выходе отработанных газов. При правильном составе рабочей смеси, полученный показатель составляет: четырнадцать и семь воздушного потока на одну часть топлива, соответственно лямбда при этом равна единице.

Промежуток продуктивной функции катализатора достаточно узкий. В данном случае лямбда равна единица. Для поддержания правильности работы, необходима правильная и продуктивная работы системы обеспечения с электронным впуском смеси. При этом обратный цикл предусматривает анализатор воздуха. Именно для того, чтобы обеспечить продуктивную работу выхлопной совокупности, Лямбда зонд монтируется перед началом катализатора.

Анализатор воздуха – лямбда-зонд, вырабатывает специальный сигнал, который в дальнейшем передается ЭБУ системы формирования смеси. После того как электронный блок управления совокупности формирования смеси принимают электронный сигнал от анализатора воздуха, он регулирует топливо-воздушную смесь путём изменения подаваемого в цилиндры состава. Как известно, некоторые модели машин оснащаются вторым анализатором кислорода, установленным на выходе катализатора. Такое устройство выхлопной системы позволяет эффективно увеличить правильность создания топливовоздушной смеси. Также дополнительный анализатор позволяет контролировать функцию катализатора, для того чтобы он смог эффективно выполнять свою роль и сокращать объем вредных примесей в отработанных газах.

Большинство современных производителей, изготавливают анализатор кислорода из сплава циркония. Также в составе элемента предусмотрена керамическая часть, которая является источником тока, изменяющим заряд в зависимости от показателей температуры и кислорода. Поверхность датчика кислорода, взаимодействует с воздухом и газами внутри системы. Исходя из показателей насыщенности выходящей смеси кислородом, анализатор формирует определенный сигнал. Контрольное устройство принимает сигнал анализатора и сопоставляет его с допустимым показателем, заложенным в прошивке. В случае если полученный параметр отличается от необходимого, электронный блок контроля за топливной смесью изменяет насыщенность состава в необходимую сторону. Благодаря данному принципу, возникает обратная связь между блоком управления и анализатором. Точная настройка топливовоздушной смеси, способствуют правильной функции двигателя, снижению токсинов в отработанных газах и правильному потреблению топлива.

В ходе эксплуатации транспортного средства, лямбда-зонд функционирует в сложных условиях. В связи с этим, как и любое устройство автомобиля он подвержен постоянному износу и нередко приходит в неисправность. Нарушение функции анализатора кислорода в значительной мере влияет на продуктивность двигательной системы и способствует увеличению расхода бензина. В связи с этим выхлопная система требует своевременной диагностики и регулярного обслуживания.

Рассмотрим возможные причины поломки анализатора кислорода.

Как правило, к нарушению функции датчика кислорода переводит ряд совокупностей, среди которых наиболее распространены:

  • Использование топливной смеси низкого качества. Бензин плохого качества содержит в своем составе ряд примесей, которые способствуют преждевременному износу компонентов выходной системы. В частности, железо и свинец нарушают структуру платиновых электродов, уже при нескольких заправках мало-качественной смесью.
  • Неправильная настройка системы зажигания. При нарушении угла опережения системы зажигания, может произойти перегрев корпуса анализатора.
  • Избыточное обогащение смеси, также приводит к перегреву корпуса лямбда-датчика.
  • Образование масла в выхлопной системе, полученное в результате изношенности масло-съемных элементов.
  • Различные нарушения в работе системы зажигания, посторонние звуки в глушителе, все это приводит к разрушению уязвимой керамической структуры.
  • Механические повреждения датчика полученные в ходе эксплуатации транспортного средства.
  • Множественные попытки завести автомобиль через короткий промежуток времени способствует скоплению не отработанной смеси в проводниках выпуска. При образовании ударной волной состав воспламеняется, что неизбежно приводит к нарушению структуры датчика лямбда.
  • Попадание на рабочую поверхность анализатора посторонних жидкостей (масло, ОЖ или обычное моющие средство), в таком случае лямбда-зонд также утрачивает свою продуктивность.
  • Если при монтаже анализатора использовались герметичные составы, которые имеют в основе силикон, то такая смесь может нарушить свою структуру в ходе эксплуатации транспортного средства и поспособствовать преждевременному износу датчика.
  • Обрыв проводников датчика, нарушение их герметичности или замыкание цепи, также способствуют нарушению функции лямбда-анализатора.

Как правило, для выявления неисправностей лямбда-анализатора не требуется проведение дорогостоящей диагностики и обращения в специализированной сервис. Дело в том, что несмотря на свои небольшие габариты, датчик кислорода выполняет довольно важную функцию и при нарушении его структуры в значительной мере нарушается работа двигательной системы. Поэтому, на неисправность лямбда-анализатора указывают вполне заметные признаки.

Обратить внимание на состояние лямбда-зонд, нужно при возникновении следующих неисправностей:

  • Некорректная работа движка при небольших оборотах.
  • Ухудшение динамики разгона транспортного средства.
  • Значительно увеличенный расход бензина.
  • Перегрев нейтрализатора или значительное повышение его рабочей температуры.
  • Возникновение постороннего звукового сопровождения после остановки транспортного средства.
  • Увеличение показателей токсичности выхлопных газов.

Диагностика лямбда-зонд.

Для проведения диагностики, нам потребуется: оригинальная инструкция завода изготовителя, цифровой вольтметр, осциллограф. Перед проведением диагностики анализатора кислорода, двигатель автомобиля необходимо прогреть. Рассмотрим основные этапы проверки устройства.

1. Первым шагом, необходимо ознакомиться с оригинальной инструкцией завода-изготовителя. Производитель укажет месторасположение контрольного устройства, а также его основные параметры.

2. Далее, необходимо проверить все показатели, которые могут повлиять на неправильную работу анализатора: напряжение в сети транспортного средства, угол опережения зажигания, функция системы топливной подачи. Помимо этого, необходимо обратить свое внимание на герметичность проводников и провести визуальную диагностику внешних механизмов.

3. Теперь находим анализатор кислорода, согласно инструкции производителя. После этого, необходимо провести визуальную диагностику измерительного прибора.В случае если керамическая часть анализатора имеет нагар, то датчик подлежит обязательной замене. К образованию налёта на керамической части анализатора, чаще всего приводит использование топливной смеси низкого качества. Если визуальная диагностика показала приемлемое состояние анализатора, необходимо продолжить проверку.

4. Следующим этапом, отключаем анализатор и подключаем его проводники к электроизмерительному прибору. Далее, запускаем автомобиль и нажимаем на педаль газа до достижения оборотов: две с половиной тысячи в минуту. Теперь, при помощи устройства для насыщения состава снижаем показатели оборотов до двухсот в минуту.

5. В случае если транспортное средство оснащено электронным контролем топливной системы, удаляем в окно трубку регулятора давления и обращаем внимание на показатели измерительного прибора. Если показатели вольтметра приближены к отметке 0, 9 Вт, то анализатор кислорода исправен. На неисправность лямбда-датчика, укажет отсутствие реакции измерительного прибора или показатель ниже 0,8 Вт.

6. Следующим этапом необходимо проверить насыщенность топливовоздушной смеси. Используя вакуумную трубку, необходимо обеспечить подсос воздуха. В случае если анализатор работает правильно, показания измерительного прибора не будут превышать отметки 0, 2 Вт.

7. Завершающим этапом, необходимо проверить работу анализатора на практике. Для этого подключаем устройство к разъему подачи топлива и параллельно устанавливаем электроизмерительные приборы. При этом необходимо увеличить оборот задержки до 1500 минуту. Об исправности контрольного устройства, сообщат показатели прибора — 0, 5 Вт. При иных показателях, лямбда-зонд подлежит обязательной смене.

Выхлопная система играет важную роль в работе транспортного средства. Для поддержания должной продуктивности двигателя, а также для увеличения срока эксплуатации ДВС, необходимо своевременно диагностировать и обслуживать совокупность выпуска отработанных газов. Лямбда анализатор, сравнительно простое и небольшое устройство, при этом выполняющее ответственную функцию в формировании рабочей смеси. Поддержание работоспособности датчика, позволит сохранить функцию ДВС и сохранить оптимальный расход бензина. Проверить и заменить анализатор достаточно просто своими руками, при этом данная процедура позволит сэкономить на ремонте важнейшей системы авто.

Удачной диагностики!

carmend.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о