Для чего нужен кислородный датчик: что это такое в машине, устройство, как работает, за что отвечает, фото

No comments

Содержание

что это такое в машине, устройство, как работает, за что отвечает, фото

Лямбда-зонд в автомобиле – это датчик кислорода, который измеряет концентрацию этого газа в выхлопе. Это надо для того, чтобы топливная смесь была наиболее эффективной для работы двигателя, а вредные выбросы в окружающую среду – минимальные. Ведь в наше время машина должна быть не только мощной, но и экологичной.

Вообще эта деталь получила своё название по греческой букве λ, которая обозначает такой показатель, как избыток воздуха в топливно-воздушной смеси.

В устройстве любого авто находится немало различных датчиков, которые постоянно мониторят состояние элементов и узлов. Если сравнивать составляющие детали авто с организмом человека, то кислородный датчик – это дыхательная система. Сейчас чаще всего применяют электромеханический датчик кислорода (хотя существуют и другие виды), внутренний электрод которого сделан из циркония, который работает при температуре 1000°С. В кислородном датчике создаётся разное напряжение в зависимости от содержания кислорода в выхлопных газах и снаружи.

Попов Андрей Геннадьевич

Автослесарь, стаж работы 19 лет

Задать вопрос

Отмечу, что при запуске и прогреве мотора в холодное время года управление впрыском топлива происходит без датчика кислорода, а основываясь на температуре антифриза, количестве оборотов коленчатого вала и положении дроссельной заслонки.

Находится это устройство в выпускном коллекторе (большие трубы у мотора), сразу перед катализатором (деталь, которая уменьшает выброс вредных газов).

Как уменьшить расход топлива на 30-50%?

Расскажу про малоизвестные и эффективные способы, благодаря которым можно снизить расход топлива в 2 раза!

Читать экспертную статью>>>

Если датчик будет неисправен, то расход бензина возрастёт, динамика упадёт, мотор начнёт работать нестабильно, а выбросы выхлопных газов станут токсичнее.

И на самом деле, если спросить любого грамотного специалиста, почему падает мощность мотора, то в первую очередь он вам скажет, что надо проверить лямбда-зонд – кислородный датчик. В крайних случаях его меняет целиком (это дорогое удовольствие!), но на практике это в большинстве случаев можно исправить. Но малок то знает, что именно за зверь такой – лямбда, как и что в этой вещице работает. Я вам всё объясню как можно понятнее.

В статье: что такое лямбда-зонд, устройство, принцип работы, виды, для чего служит, где находится, признаки и причины неисправностей, как проверить кислородный датчик, как устранить поломку, какой фирмы лучше брать и что такое обманка лямбда-зонда. Обещаю, будет интересно!

Что такое лямбда-зонд в автомобиле?

Что это такое в машине? Лямбда-зонд – это специальный датчик остаточного кислорода в выхлопной системе, который постоянно «мониторит» содержание кислорода в выпускном коллекторе. Датчик замеряет количество несгоревшего кислорода или топлива в выхлопном газе. Это необходимо для приготовления оптимальной топливной смеси и снижения выброса вредных веществ в атмосферу.

Многие спрашивают, к какой системе относится лямбда-зонд. Отвечаю. Лямбда-зонд относится к выхлопной системе автомобиля.

Запомните! Лямбда-зонд и кислородный датчик — это одно и тоже.

Как называется лямбда-зонд по-другому? Вот ещё правильные названия этого датчика: регулятор лямбда, λ-зонд, ЛЗ, O2 датчик, Lambda probe, Oxygen sensor, датчик кислорода, датчик концентрации кислорода в отработавших газах, кислородник.

Почему так назвали этот интересный датчик? Это слово произошло от греческой буквы λ (лямбда), которая в автомобилестроении означает коэффициент избытка кислорода в топливно-воздушной смеси или соотношение воздуха и топлива. А термин зонд от французского слова sonder, которое переводится – исследовать.

Как и что измеряет лямбда-зонд? Замер кислорода происходит весьма интересным методом – определяется остаток этого газа в выхлопном газе. Причём здесь показания довольно точные. Вот поэтому лямбда-зонд и установлен в выхлопной системе.

Когда состав топливно-воздушной смеси идеален (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива), то коэффициент избытка воздуха будет равен 1. Это означает, что топливная смесь — стехиометрическая и её сгорание происходит полностью. А всего различают 3 типа топливно-воздушной смеси: стехиометрическая (λ=1), переобогащённая (λ<1) и обеднённая (λ>1). Отмечу, что мотор может работать на любом из этих типов топлива, всё зависит от множества факторов. К примеру, на «богатой» смеси мотор будет работать на полной мощности, но и потребление топлива здесь будет максимальным. А если топливная смесь оптимальная, то потребление горючего и выбросы токсичных газов будут минимальны. Но если отклонения от стехиометрической смеси будут высокие, то это приведёт к поломке ДВС и выпускной системы.

На практике мотор не всё время работает на оптимальной топливно-воздушной смеси, но он безостановочно стремится к этому. Постоянно обеспечивать идеальные пропорции смеси невозможно, слишком много факторов на это влияет. Регулирование состава смеси обеспечивает ЭБУ – электронный блок управления.

ЭБУ двигателя

Сколько лямбда-зондов в автомобиле? Один, два или четыре. Они требуются для обеспечения высокой точности анализа выхлопных газов, чтобы обеспечить приготовление оптимальной топливной смеси и контроль эффективности катализатора. Наличие двух датчиков увеличивает расходы на обслуживание, потому что стоят они недёшево, а менять их рекомендуют каждые 3 года эксплуатации автомобиля.

Если кислородный датчик зафиксировал повышенное содержание кислорода, то значит, что надо добавить больше топлива. А если наоборот – то надо уменьшить его подачу.

Рассмотрим подробнее, какое назначение датчика кислорода и где он расположен.

Для чего нужен лямбда-зонда на авто?

Для чего предназначен лямбда-зонд? Он применяется для передачи информации о наличии примесей в выхлопном газе в электронный блок управления двигателя. Это позволяет удерживать оптимальный состав топлива и воздуха в горючей смеси, которая поступает в мотор автомобиля.

Лямбда-зонд меряет количество остаточного кислорода в отработавших газах. Идеальный состав: 14,7 частей кислорода к 1 части топлива. А чтобы поддерживать такой баланс, в систему питания встроен электронный впрыск, кислородный датчик встроен в цепь обратной связи. Значение электронного блока управления впрыска горючего – это изменение состава рабочей смеси для подачи в цилиндры ДВС.

Какую функцию выполняет ещё лямбда-зонд? Он является контролёром в выпускном тракте в системе питания с электронным впрыском топлива.

За что ещё отвечает лямбда зонд до катализатора? Он создаёт благоприятные условия для катализатора, чтобы он смог эффективно отфильтровать вредные выбросы. Это вторая важная функция, которую выполняет кислородный датчик.

Многие спрашивают, для чего нужен второй лямбда-зонд? И вправду, зачем два лямбда-зонда, если с функцией может справиться и один? Первый лямбда-зонд отвечает за анализ оптимального состава смеси, а второй – за проверку корректной работы катализатора и повторной проверки горючей смеси. Если он не будет эффективно работать, то катализатор быстро сломается. Поэтому лямбда-зонд играет немаловажная роль в автомобиле, защищая катализатор от поломки.

Отмечу, что два датчика кислорода применяется во многих современных автомобилях (с наличием рядного мотора). Первый лямбда-зонд находится до каталитического нейтрализатора (верхний), а второй – после него (нижний). Причём они могут быть одинаковыми, но функции они выполняют разные. Также к двум кислородникам в автомобиль встраиваются дополнительные датчики (температуры и др.), что помогает улучшить работу катализатора и поддерживать оптимальный состав горючей смеси.

А где стоит лямбда-зонд? Ответ ниже.

Где находится?

Чтобы выяснить расположение и количество кислородных датчиков в автомобиле, можно заехать на станцию техобслуживания, где после диагностики вам выдадут снимок дна с отмеченными кислородниками. Если вам хочется сэкономить деньги, то ознакомьтесь ниже с полезной информацией о расположении лямбда-зондов.

Датчики кислорода устанавливают как под днище машины, так и под капотом.

Если ваш авто был выпущен более 15-20 лет назад, то вероятнее всего у него только 1 лямбда-зонд. Ну а если автомобиль относительно новый, то в нём 2 или 4 кислородных датчика.

Теперь перейдём к объёму мотора, от этого будет зависеть количество датчиков.

  1. Если он менее 2 литров, то в машине 2 датчика. Один под капотом, а другой под днищем.
  2. Если объём двигателя более 2 литров, то в автомобиле 4 лямбда-зонда. Первые 2 находятся под капотом, а два других – под днищем.

Чтобы вживую увидеть, где установлен лямбда-зонд, надо выполнить следующие действия:

  1. Следует открыть капот автомобиля.
  2. Определите, где находится двигатель. Как правило, он расположен примерно посередине, сверху он закрыт пластмассовой крышкой с названием марки авто.
  3. Найдите, где находится выпускной коллектор. Это трубы большого размера, которые находятся у мотора.
  4. На этом коллекторе вы должны найти маленькую цилиндрическую деталь длиной 6-7 см. Поздравляю, вы нашли лямбда-зонд. Если их 2, то один будет слева, а второй – справа.
  5. Другой лямбда-зонд находится в выпускной системе, под днищем автомобиля. У каждой модели месторасположение различается. Если их там 2, то один стоит перед катализатором, а второй – после него.

Теперь рассмотрим, какие бывают лямбда-зонды.

Виды

Чтобы датчик получил электронный сигнал о составе выхлопного газа, внутри него встроен специальный твёрдый электролитический элемент. И в зависимости от того, из какого материала состоит эта деталь, лямбда-зонды бывают следующих видов.

Циркониевый

Это самый популярный тип кислородного датчика. Изготавливается на основе диоксида циркония (ZrO2). Также в состав этого датчика входит керамическая составляющая, легирована оксидом иттрия. Сверху он покрыт платиновыми электродами, которые играют защитную роль, а также проводят электрические импульсы. Платиновые пористые электроды дополнительно являются катализатором окислительных восстановительных реакций.

Внешняя часть циркониевого датчика взаимодействует с нагретыми выхлопными газами, а внутренняя – с окружающим воздухом. Лямбда-зонд хорошо защищён от воды, но в него попадает немного воздуха (это необходимо для корректной работы).

Принцип работы циркониевого лямбда-зонда основан на работе гальванического (либо твёрдооксидного) топливного элемента с твёрдым электролитом. Такой датчик может выявить только относительное количество кислорода в топливе.

Обращу ваше внимание, что такой датчик начинает проводить импульсы только при его нагреве более 300-400°C. И таким образом, если указанная температура не будет достигнута, то циркониевый датчик будет выдавать ошибку, пока не прогреется. Керамический изолятор с нагревателем позволяет лямбда-зонду прогреться быстрее. Датчик из циркония устанавливается перед каталитическим нейтрализатором.

Стрелецкий Игорь Павлович

Диагност , стаж работы 15 лет

Задать вопрос

Внимание! Если датчик нагреется до температуры более 950°C, то он перегреется и выйдет из строя.

Лямбда-зонд сам по себе создаёт положительное или отрицательное напряжение. А опорное напряжение в нём – 0,45 В. Оно имеет меняющийся диапазон от 0,1 В до 0,9 В. Главное отличие циркониевого датчика от титанового — в способности самостоятельно создавать напряжение.

Важно знать, что к такому датчику нельзя присоединять какие-либо сторонние провода, потому что в изоляции находятся каналы, по которому проходит эталонный кислород. В ином случае кислородный датчик будет некорректно работать.

Титановый

Такой лямбда-зонд визуально похож на вышеуказанный, но начинка здесь сделана из диоксида титана. При изменении количества кислорода в смеси изменяется проводимость титанового наконечника. Сигнал об этом поступает в электронный блок управления.

Отмечу, что титановый датчик начинает работать при температуре от 700°C, поэтому здесь установлен нагреватель. Титановый лямбда-зонд работает без доступа кислорода из атмосферы.

Поскольку титановый кислородный датчик имеет сложный механизм, он стоит дорого, поэтому этот датчик среди автолюбителей не так популярен. Но, несмотря на это, их включают в конструкцию многих продаваемых машин.

Далее рассмотрим, чем отличаются лямбда-зонды по своей конструкции.

Узкополосный и широкополосный

Узкополосный не может выявить малые отклонения в содержании кислорода. По-другому он называется двухточечным. Он определяет количество кислорода в выхлопном газе. Он применяется только на входе и выходе, когда как широкополосный устанавливается только на входе.

Широкополосный датчик – это более современный тип кислородного датчика. Он может не только выявлять, богатая или бедная смесь подаётся в двигатель, а также величину отклонения от эталонных значений.

А широкополосный тип датчика дополнительно имеет 2 ячейки: измерительную и насосную. Конструкция датчика держит постоянное напряжение. В измерительном блоке имеется газ, коэффициент избытка кислорода (λ) в котором равен единице. Когда ДВС работает на обеднённой топливной смеси, то насосная камера выносит лишний кислород наружу, а если на обогащённой, то происходит пополнение смеси кислородом из внешней атмосферы. То есть, когда в смеси – избыток кислорода, то напряжение возрастает, а при недостатке O2 — уменьшается. Значение силы тока здесь является детектором коэффициент избытка кислорода в отработавших газах. Напряжение здесь всегда стремится к эталонному значению (450 мВ).

Воздух проходит здесь через диффузионный зазор. Для перемещения кислорода внутрь и наружу меняется направление тока, а его значение пропорционально объёму газа.

Широкополосный датчик работает только при температуре более 600°C, этому способствует установленный в него нагревательный элемент. Устройство выглядит в виде электрода с двумя концами, которые контактируют с отработавшими газами и атмосферой.

Широкополосный датчик определяет коэффициент избытка воздуха точнее и быстрее и точнее, чем узкополосный: от 0,7 до 1,6. Это обеспечивается сенсорными и накачивающими ячейками.

По конструкции

По конструкции датчики различаются по количеству проводов и наличию нагревателя. Если лямбда-зонд не имеет нагревателя, то используется один или два провода. Если с нагревателем, то количество проводов 3-4.

Более старые версии кислородных датчиков были без нагревательного элемента, они разогревались от выхлопных газов через длительное время после запуска мотора. Более новые модели датчиков имеют в наличии нагреватель, поэтому он начинает работать гораздо быстрее.

Рассмотрим подробнее, как устроен лямбда-зонд, из чего состоит.

Устройство лямбда-зонда

Что внутри лямбда-зонда? За основу взят циркониевый тип датчика. В состав кислородного датчика входят следующие детали:

  • Корпус.
  • Внутренний электрод. Взаимодействует с атмосферой.
  • Наружный электрод. Контактирует с отработавшими газами.
  • Твёрдый электролит из диоксида циркония. Находится между электродами.
  • Нагревательный элемент (спираль накаливания). Быстро подогревает кислородный датчик до температуры 300°C , это нужно для его запуска.
  • Защитный корпус. Защищает наконечник, имеет отверстия для проникновения отработавших газов.
  • Стальной корпус с резьбой для надёжной фиксации.
  • Контакт, проводящий электрический импульс.
  • Уплотнительное кольцо.
  • Изолятор из керамики.
  • Проводка.
  • Манжета проводов.
  • Защитный экран. В нём есть отверстие для выхлопных газов.

Для производства лямбда-зонда применяются очень термостойкие материалы, потому что устройство может работать только при экстремальных температурах.

Лямбда-зонд – это электрическая деталь, сквозь которую проходят выхлопные газы. Самый важный элемент датчика – это наконечник, который сделан из циркония, керамики и платиновым напылением. Внутренний защитный щиток контактирует с выхлопным потоком, а наружный – изнутри. Поскольку снаружи и внутри количество кислорода различается, то создаётся различающаяся разность напряжения.

Видео: Устройство датчика кислорода (лямбда зонда)

Копнём глубже и разберёмся, как работает кислородный датчик.

Принцип работы

Как я уже говорил ранее, лямбда-зонд измеряет только количество кислорода в отработавших газах. Через сколько минут начинает работать лямбда-зонд? Всё зависит, как он быстро прогреется до температуры 300-350°С. Если в нём есть нагревательный элемент, то кислородник начнёт работать значительно быстрее. Именно при повышенной температуре электролит датчика начинает проводить электричество.

Попов Андрей Геннадьевич

Автослесарь, стаж работы 19 лет

Задать вопрос

Что делает лямбда-зонд? Датчик производит измерение остаточного кислорода и сравнивает его объём с эталонным значением. При отклонении он начинает генерировать пониженное или повышенное выходное напряжение на электродах, что передаётся в электронный блок управления. На основе этих данных в горючее либо обедняется, либо обогащается.

А как же быть с тем, что после поворота ключа зажигания лямбда-зонд не работает, пока не прогреется? Коррекция состава топливно-воздушной смеси происходит на основе сигналов с таких датчиков, как обороты коленчатого вала ДВС, температура антифриза и положение дроссельной заслонки.

Расскажу более подробно о самом принципе работе устройства. Поскольку в кислороде находятся отрицательные ионы, они накапливаются на электродах с платиновым напылением. Когда температура лямбда-зонда достигает отметки 350°C, то разность потенциалов на электродах формирует напряжение.

Если кислорода в выхлопе много, то смесь считается бедная. Когда происходит сравнение с содержанием O2 с содержанием его в атмосфере, то формируется небольшая разность потенциалов. Образуется невысокое напряжение, которое равно 0,1-0,4 В.

Если кислорода в выхлопных газах мало, то смесь считается богатая. В этом случае формируется высокая разность потенциалов. Напряжение в этом случае достигает отметки 0,5-0,9 В.

Что происходит дальше? Первый (верхний, передний) лямбда-зонд в автомобиле передаёт указанное напряжение в ЭБУ двигателя. Причём первый лямбда-зонд считывает количество кислорода 3 раза в секунду. Система управления без остановки стремиться выставить среднее напряжение, которое составляет 0,4-0,6 в при значении остаточного кислорода равному единице. А поскольку работа мотора происходит в разных режимах, то напряжение изменяется как больше, так и меньше среднего значения. Узкополосный датчик может выявить лишь большие отклонения содержания кислорода в отработавших газах. При этом возникает скачок напряжения от 0,1 В до 0,9 В.

Второй (задний, нижний) лямбда-зонд работает по похожему принципу, как и первый. Поскольку он стоит сразу после катализатора, то содержание кислорода в выхлопе остаётся на одном и том же уровне. Это происходит благодаря постоянному напряжению, которое всегда удерживается в границах от 0,4 В до 0,6 В. Если этот датчик или катализатор выйдет из строя, то мотор начнёт работать нестабильно во всех случаях.

ЭБУ на основе данных об объёме воздуха, который попал во впускной коллектор и данных с датчика абсолютного давления, решает, какое количество топлива впрыснуть в цилиндры мотора через форсунки. А данные с лямбда-зонда помогают ЭБУ «понять», прибавить или убавить количество горючего, чтобы автомобиль работал как надо.

Вообще работа кислородного датчика по времени не линейна, значения меняются очень быстро, поэтому системе управления приходится постоянно оптимизировать топливную смесь. Мотор очень редко работает на 100% стехиометрической смеси, но система пытается всё время достичь эталона.

Кислородный датчик не выявляет информацию о том, какое количество кислорода в выхлопе, он лишь считывает данные о том, имеется ли свободный кислород в газах или нет. Наличие кислорода в топливной смеси говорит о том, что бензина в ней должно быть больше, потому что некоторая часть кислорода не вступила в окислительную реакцию. И наоборот, если свободного кислорода будет мало, а топлива больше, чем нужно, то выхлоп будет грязный, что приведёт к возникновению сажи. Если датчик будет работать правильно, то разница между стехиометрическим и реальным составом топливной смеси будет минимальна. Смесь, грубо говоря, постоянно пребывает в условно-обогащённом и условно-обеднённом состоянии.

Если взять график вольтажа с лямбда-зонда, то он будет иметь вид синусоиды с резким скачками вверх и вниз. Топливо в смесь то добавляется, то перестаёт поступать.

Если же лямбда-зонд работает некорректно, то электронный блок управления будет работать по средним значениям, которые записаны в устройстве – аварийной карте. Сразу после этого на приборной панели загорится лампочка Check Engine. Разумеется, состав топливной смеси будет далёк от идеального. Из-за этого бензин начнёт улетучиваться на глазах, холостой ход авто будет нестабильный, ухудшится разгон. А в некоторых моделях из выхлопной трубы может валить чёрный дым и мотор работает чересчур тормознуто, поэтому придётся добираться до техстанции техобслуживания на буксире.

Видео: Как работает кислородный датчик?

Лямбда-зонд тоже может выходить из строя и иметь ограниченный срок службы. Об это расскажу ниже в статье.

Признаки неисправности лямбда-зонда и последствия

Кислородный датчик работает в очень тяжёлых условиях, под воздействием экстремально горячих выхлопных газов. Расскажу, как провести поверхностную диагностику для выявления поломки кислородника.

На неисправность и выход из строя лямбда-зонда могут указывать следующие признаки:

  1. Моментальный набор оборотов двигателя до максимального значения и его отключение.
  2. На приборной панели постоянно загорается контрольная лампа Check Engine. Так же лампа может временно включаться при резком разгоне.
  3. Заметно увеличивается расход топлива.
  4. На холостом ходу или малых оборотах мотор работает нестабильно. А в самых сложных случаях автомобиль не сможет поддерживать холостые обороты и без подгазовки он будет глохнуть.
  5. Заметное уменьшение мощности и тяги двигателя внутреннего сгорания. Особенно это заметно при повышении оборотов, когда при нажатии педали газа впрыск топлива происходит с задержкой.
  6. Сильный бензиновый запах из выхлопной трубы, который к тому же является очень токсичным.
  7. Автомобиль может двигаться рывками.
  8. В подкапотном пространстве слышны посторонние звуки.
  9. Слышно потрескивание в области каталитического нейтрализатора после выключения мотора.
  10. Возможно появление сигналов о том, что смесь переобогащённая, хотя это не так.
  11. После того, как мотор выключен, слышно потрескивание и чувствуется запах сероводорода.

Обращу ваше внимание, что указанные неисправности могут указывать на поломку других деталей автомобиля. Например, резкий бензиновый запах из трубы может указывать на выход катализатора из строя или поломки свечей зажигания.

В зависимости от модели автомобиля поломка кислородного датчика может как сильно ухудшить вождение автомобилем, так и нет.

К каким последствиям могут привести вышеуказанные проблемы?

  1. Повышение расхода горючего. В большинстве случаев расход невысокий, то в некоторых моделях он может быть колоссальным.
  2. Значительное ухудшение разгона.
  3. Выхлоп становится токсичным. Он приобретает серый или синий оттенок, запах резкий.

Срок службы

Сколько служит лямбда-зонд? Скажу сразу – это один из часто изнашиваемых датчиков в автомобиле. Это происходит из-за того, что эта деталь постоянно контактирует с горячими выхлопными газами. Также его ресурс напрямую зависит от качества используемого топлива и состояния мотора.

Циркониевый лямбда-зонд может «ходить» от 60 до 130 тыс. км пробега. Всё зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться автомобиль и состояния двигателя внутреннего сгорания.

На практике, в среднем, лямбда-зонд ходит от 40 до 80 тыс. км пробега. А начать проверять состояние датчика уже надо каждые 10 тыс. км пробега.

Причины неисправности датчика кислорода

Перечислю распространённые причины поломки лямбда-зонда:

  1. Заправка некачественным или этилированным бензином. Особенно вредно для авто, если в топливе много свинца. Свинец уничтожает платиновые электроды устройства за несколько заправок.
  2. Если при установке лямбда-зонда применялся нетермостойкий силиконосодержащий герметик. При высоких температурах он вулканизируется.
  3. Перегрев устройства из-за проблем с зажиганием. Это приводит к уменьшению ресурса датчика.
  4. Слишком часто пытались завести мотор. В конце концов это приведёт к попаданию горючего в выпускной коллектор.
  5. Охлаждающая жидкость попала в выхлопную систему.
  6. Проблемы с контактами кислородного датчика (обрыв сигнальных или питающих проводов, нарушение изоляции, окисление, замыкание на массу цепи датчика).
  7. Плохая герметичность в выхлопной системе. К примеру, это может произойти из-за прогорания прокладки между каталитическим нейтрализатором и коллектором.
  8. Поломка цепи подогрева. Датчик в этом случае сможет возобновить работу при его нагреве выхлопными газами до нужной температуры.
  9. Замыкание лямбда-зонда. Датчик придётся заменить на новый.
  10. Загрязнение кислородного датчика. Со временем лямбда-зонд будет загрязняться продуктами сгорания горючего. Это может привести к некорректной передаче данных с датчика. Поэтому датчик через определённое время меняют на новый, желательно оригинальный.
  11. Механическое повреждение устройства. Как правило, оно появляются при поездках по бездорожью, авариях или некачественном ремонте автомобиля.
  12. На наконечник лямбда-зонда попала жидкость или посторонний предмет.
  13. Чистка корпуса датчика средствами, которые для этого не подходят.
  14. Попадание масла в систему выхлопных газов из-за изношенных маслосъёмных колец (или колпачков).

признаки неисправности. Что такое лямбда-зонд (кислородный датчик)?

Из статьи вы узнаете о том, что такое кислородный датчик. Признаки неисправности этого устройства заставят вас задуматься о замене его. Потому что первый признак – это значительное увеличение расхода бензина. О причинах такого поведения будет рассказано несколько ниже. А сначала стоит поговорить немного о истории создания этого устройства, а также о его принципах функционирования.

Необходимость в датчике кислорода

А теперь о том, для чего нужен в автомобиле кислородный датчик. Признаки неисправности его будут рассмотрены позже. При сгорании любого топлива необходим доступ кислорода. Без этого газа не может проходить процесс горения. Следовательно, в камеры сгорания обязательно должен попадать кислород. Как вы знаете, топливная смесь – это соединение бензина и воздуха. Если заливать чистый бензин в камеры сгорания, то двигатель попросту не будет работать. По тому, сколько кислорода остается в выхлопной системе, можно говорить, насколько качественно сгорает топливовоздушная смесь в цилиндрах мотора. Именно для измерения количества кислорода необходим лямбда-зонд.

Немного истории

Под конец 60-х впервые автоконструкторы начали пробовать устанавливать эти датчики на машины. Самые первые кислородные датчики были установлены на автомобилях Volvo. Датчик кислорода называется также лямбда-зондом. Дело в том, что есть в греческом алфавите буква «лямбда». А если обратиться к справочной литературе по двигателям внутреннего сгорания, то можно увидеть, что именно этой буквой обозначается коэффициент избытка воздуха в топливной смеси. И этот параметр позволяет измерить кислородный датчик (лямбда-зонд).

Принцип работы

Устанавливается кислородный датчик исключительно на инжекторные автомобили, в которых используются электронные блоки управления двигателем. Сигнал, вырабатываемый им, подается на блок управления. Этот сигнал используется микроконтроллером для того, чтобы произвести правильную регулировку смесеобразования. Он производит регулировку подачи воздуха в камеры сгорания. Конечно, на качество смеси влияет не только сигнал, поступающий от датчика кислорода, но также и от большинства других устройств, которые позволяют измерить нагрузку на двигатель, его обороты, а также скорость автомобиля, и прочее. Зачастую в автомобилях устанавливается два лямбда-зонда. Один — рабочий, а второй — для корректировки. Они устанавливаются до катколлектора и после. Обратите внимание на то, что тот лямбда-зонд, который монтируется после катколлектора, имеет дополнительный принудительный нагрев. Перед тем как очистить кислородный датчик, обязательно прочитайте требования, которые предъявляются его производителем.

Условия работы лямбда-зонда

Также стоит учесть, что наиболее эффективное функционирование этого датчика происходит при температурах от 300 градусов и выше. Именно для этой цели необходим электрический подогреватель. Он позволяет в режиме непрогретого двигателя поддерживать нормальное функционирование датчика кислорода. Чувствительный элемент датчика необходимо располагать непосредственно в потоке выхлопного газа. Таким образом, чтобы его электрод, находящийся с внешней стороны, обязательно омывался потоком. Внутренний же электрод необходимо располагать непосредственно в атмосферном воздухе. Само собой, содержание кислорода различное. И между этими двумя электродами начинает образовываться некоторая разность потенциалов. На выходе может появиться напряжение максимум 1 Вольт. Именно это напряжение подается на электронный блок управления. Тот, свою очередь, анализирует его сигнал, затем, согласно топливной карте, заложенной в нём, увеличивает или уменьшает время открытия форсунок, изменяет подачу воздуха в рампу.

Широкополосные

Имеется такое устройство, как широкополосный кислородный датчик. Признаки неисправности (УАЗ «Патриот» имеет такие же, как и любой другой автомобиль) датчика заключаются в том, что изменяется режим работы двигателя. Разница между обычным и таким устройством довольно большая. Дело в том, что у них совсем различные принципы функционирования и чувствительные части. А широкополосные лямбда-зонды более информативны, а это актуально для случаев, если двигатель работает в нестандартных режимах. Следовательно, чем богаче информация, тем более точные настройки будет производить электронный блок управления.

Как определить поломку

Стоит отметить, что датчики кислорода влияют на функционирование мотора очень сильно. Если вдруг лямбда-зонд приказывает долго жить, то двигатель, скорее всего, работать не будет. Когда происходит поломка лямбда зонда, на выходе не вырабатывается сигнал, либо же он изменяется непредсказуемым образом. Конечно, такое поведение сильно осложнит вашу повседневную жизнь. Выйти из строя датчик может буквально в любую минуту. По этой причине на автомобилях предусмотрены определенные функции, которые позволяют завести двигатель, а также добраться до станции техобслуживания, даже если датчик содержания кислорода неисправен.

Аварийная прошивка

Дело в том, что когда электронный блок управления видит поломку лямбда-зонда, он начинает работать не по той прошивке, которая заложена в нём по умолчанию, а по аварийной. В этом случае смесеобразование происходит по данным, полученным с других датчиков. Не участвует в этом процессе только кислородный датчик. Признаки неисправности этого устройства водитель заметит сразу же. К сожалению, смесь чересчур бедная, так как процентное содержание бензина больше, чем необходимо. Это позволяет добиться того, чтобы двигатель не остановился. Но если увеличить подачу воздуха, то велика вероятность того, что двигатель заглохнет. Однако в качестве предупреждения на большинстве автомобилей загорается в приборной панели лампа Check Engine, которая сигнализирует о неисправностях двигателя. Дословный перевод этой надписи – «Проверьте двигатель». Но и без нее можно определить поломку лямбда зонда. Дело в том, что расход топлива сильно растет по сравнению с нормальным режимом.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое кислородный датчик (лямбда-зонд), какие у него свойства и особенности. В завершении хотелось бы упомянуть о том, что этот элемент очень требователен к тому, как его устанавливают. Обращайте внимание на то, чтобы между корпусом датчика и катколлектором не было щелей, иначе это приведет к преждевременному выходу из строя устройства. Кроме того, при эксплуатации датчик будет посылать неверные сведения на блок управления.

Кислородный датчик: устройство, назначение, диагностика

Сомнительная заправка, плохой бензин, «чек» на панели — стандартный и быстрый путь к замене кислородного датчика. Про лямбда-зонд слышали многие автомобилисты, но мало кто разбирался, за что именно он отвечает и почему так легко выходит из строя. Рассказываем про датчик кислорода — «обоняние» двигателя.

Лямбда и стехиометрия двигателя

Название датчика происходит от греческой буквы λ (лямбда), которая обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. Для полного сгорания смеси соотношение воздуха с топливом должно быть 14,7:1 (λ=1). Такой состав топливно-воздушной смеси называют стехиометрическим — идеальным с точки зрения химической реакции: топливо и кислород в воздухе будут полностью израсходованы в процессе горения. При этом двигатель произведёт минимум токсичных выбросов, а соотношение мощности и расхода топлива будет оптимальным.

Если лямбда будет <1 (недостаток воздуха), смесь станет обогащённой; при лямбде >1 (избыток воздуха) смесь называют обеднённой. Чересчур богатая смесь — это повышенный расход топлива и более токсичный выхлоп, а слишком бедная смесь грозит потерей мощности и нестабильной работой двигателя.

Зависимость мощности и расхода топлива от состава смеси

Из графика видно, что при λ=1 мощность двигателя не пиковая, а расход топлива не минимален — это лишь оптимальный баланс между ними. Наибольшую мощность мотор развивает на слегка обогащённой смеси, но расход топлива при этом возрастает. А максимальная топливная эффективность достигается на слегка обеднённой смеси, но ценой падения мощности. Поэтому задача ЭБУ (электронного блока управления) двигателя — корректировать топливно-воздушную смесь исходя из ситуации: обогащать её при холодном пуске или резком ускорении, и обеднять при равномерном движении, добиваясь оптимальной работы мотора во всех режимах. Для этого блок управления ориентируется на показания датчика кислорода.

Зачем нужен кислородный датчик

Датчиков в современном двигателе великое множество. С помощью различных сенсоров ЭБУ замеряет температуру забортного воздуха и его поток, «видит» положение дроссельной заслонки, отслеживает детонацию и положение коленвала — словом, внимательно следит за воздухом «на входе» и показателями работы мотора, регулируя подачу топлива для создания оптимальной смеси в цилиндрах.

Схема лямбда-коррекции двигателя

Лямбда-зонд показывает, что же получилось «на выходе», замеряя количество кислорода в выхлопных газах. Другими словами, кислородный датчик определяет, оптимально ли работает мотор, соответствуют ли расчёты ЭБУ реальной картине и нужно ли вносить в них поправки. Основываясь на данных с лямбда-зонда, ЭБУ вносит соответствующие коррекции в работу двигателя и подготовку топливно-воздушной смеси.

Где находится кислородный датчик

Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе или приёмной трубе глушителя двигателя, замеряя, сколько несгоревшего кислорода находится в выхлопных газах. На многих автомобилях есть ещё один лямбда-зонд, расположенный после каталитического нейтрализатора выхлопа — для контроля его работы.

Если у двигателя две головки блока (V-образники, «оппозитники»), то удваивается количество выпускных коллекторов и катализаторов, а значит и лямбда-зондов — у современной машины может быть и 4 кислородных датчика.

Устройство кислородного датчика

Классический лямбда-зонд порогового типа — узкополосный — работает по принципу гальванического элемента. Внутри него находится твёрдый электролит — керамика из диоксида циркония, поэтому такие датчики часто называют циркониевыми. Поверх керамики напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Будучи погружённым в выхлопные газы, датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в них и в атмосферном воздухе, вырабатывая на выходе напряжение, которое считывает ЭБУ.

Циркониевый элемент лямбда-зонда приобретает проводимость и начинает работать только после прогрева до температуры 300 °C. До этого ЭБУ двигателя действует «вслепую» согласно топливной карте, без обратной связи от кислородного датчика, что повышает расход топлива при прогреве двигателя и количество вредных выбросов. Чтобы быстрее задействовать лямбда-зонд, ему добавляют принудительный электрический подогрев. Кислородные датчики с подогревом внешне отличаются увеличенным количеством проводов: у них 3–4 жилы против 1–2 у обычных датчиков.

В названии узкополосного датчика кроется его недостаток — он способен замерять количество кислорода в выхлопе в достаточно узком диапазоне. ЭБУ может корректировать смесь по его показаниям только в некоторых режимах работы мотора (холостой ход, движение с постоянной скоростью), что не отвечает современным требованиям по экономичности и экологичности двигателей. Для более точных замеров в широком диапазоне используют широкополосный лямбда-зонд (A/F-сенсор), который также называют датчиком соотношения «воздух-топливо» (Air/Fuel Sensor). Обычно к нему подходят 5–6 проводов, хотя бывают и исключения.

Внешне «широкополосник» похож на обычный датчик кислорода, но внутри есть отличия. Благодаря специальным накачивающим ячейкам эталонный лямбда-коэффициент газового содержимого датчика всегда равен 1, и генерируемое им напряжение постоянно. А вот ток меняется в зависимости от количества кислорода в выхлопных газах, и ЭБУ двигателя считывает его в реальном времени.

Это позволяет электронике быстрее и точнее корректировать смесь, добиваясь её полного сгорания в цилиндрах.

Почему до сих пор производят узкополосные датчики? Во-первых, для старых автомобилей, где A/F-сенсоры не применялись. Во-вторых, из-за особенностей «широкополосника» его нельзя устанавливать после катализатора, где он быстро выходит из строя. А контролировать работу катализатора как-то надо. Поэтому в современных двигателях ставят два лямбда-зонда разного типа: широкополосный (управляющий) — в районе выпускного коллектора, а узкополосный (диагностический) — после катализатора.

Причины и признаки неисправности лямбда-зонда

Основная причина поломок кислородных датчиков — некачественный бензин: свинец и ферроценовые присадки оседают на чувствительном элементе датчика, выводя его из строя. На состояние лямбда-зонда влияет и нестабильная работа двигателя: при пропусках зажигания от старых свечей или пробитых катушек несгоревшая смесь попадает в выхлопную систему, где догорает, выжигая и катализатор, и датчики кислорода. Приговорить датчик также может попадание в цилиндры антифриза или масла.

Самый очевидный признак неисправности лямбда-зонда — индикатор Check Engine на приборной панели. Считав код ошибки с помощью сканера или самодиагностики, можно проверить, какой именно датчик вышел из строя, если их несколько. Иногда всё дело в повреждённой проводке датчика — с проверки цепи и стоит начать поиск поломки.

Но далеко не всегда проблемный лямбда-зонд зажигает «Чек»: иногда он не ломается полностью, а медленно умирает, давая при этом ложные показания, из-за чего ЭБУ двигателя неверно корректирует состав смеси. В этом случае нужно ориентироваться на косвенные признаки — ухудшение работы двигателя.

Проблемы с датчиком кислорода нарушают всю систему обратной связи и лямбда-коррекции, вызывая целый букет неисправностей. Прежде всего, это увеличение расхода топлива и токсичности выхлопа, снижение мощности и нестабильный холостой ход. Если вовремя не заменить лямбда-зонд, следом выйдет из строя каталитический нейтрализатор, осыпавшись из-за перегрева от обогащённой смеси.

Универсальные кислородные датчики

Цена на оригинальные датчики кислорода вряд ли обрадует автомобилистов, но все лямбда-зонды работают по единому принципу, что позволяет без труда подобрать замену. Главное, чтобы соответствовал типа датчика (широкополосный/узкополосный), количество проводов и резьбовая часть. В продаже есть универсальные кислородные датчики без разъёма, которые можно использовать на десятках моделей автомобилей — подобрать и купить лямбда-зонд не составляет проблемы.

Чтобы избежать проблем с кислородными датчиками, следите за состоянием двигателя, заправляйтесь качественным топливом и регулярно выполняйте компьютерную диагностику, которая позволит выявить неисправности на ранней стадии.

Замена лямбда зонда, первый и второй лямбды датчики

Главная » Электрика » Замена лямбда зонда, первый и второй лямбды датчики

просмотров 1 872

Первый из пары датчиков лямбда зондов, называемая регулирующей, помещается в выхлопную систему между двигателем и катализатором, а вторая лямбда, так называемая диагностика, должны быть размещены сразу же после выхода катализатора. Неисправности этих датчиков сигнализируют первоначально контрольной лампой (MIL) (check engine) на приборной панели, и для их точной идентификации позволяет диагностировать главный контроллер, изготовленный с использованием соответствующего тестера. В ходе этого сначала выявляются соответствующие записи в памяти ошибок, а затем их точная интерпретация становится возможной на основе стандартных тестов и измерений реальных параметров.

Критерии для правильной работы лямбда зонда

Условием эффективной оптимизации состава выхлопных газов с помощью катализаторов, установленных в автомобилях, является сжигание в цилиндрах двигателей, так называемых стехиометрических смесей, в которых 14,7 одинаковых единиц воздуха на 1 единицу массы топлива.

Его выполнение очень сложно из-за необходимости постоянной регулировки введенных доз топлива до текущей нагрузки двигателя, его температуры, скорости вращения и т. д. Поэтому, помимо использования датчиков, измеряющих эти количества, возникла необходимость ввести систему постоянного контроля фактического состава выработанных выхлопных газов

Это то, что использует лямбда-зонд, также известный как кислородный датчик, потому что он реагирует непосредственно на изменение содержания кислорода в выхлопных газах. Его увеличение свидетельствует о сжигании слишком плохой топливно-воздушной смеси, уменьшение — при чрезмерном обогащении композиции. Согласно этой информации, полученной зондом, контроллер увеличивает или уменьшает размер введенной дозы топлива.

Видео, что такое лямбда зонд

 

Дополнительные требования для правильной работы лямбды

Лямбда-датчики работают правильно только после достижения достаточно высокой рабочей температуры. Чем короче время прогрева, тем быстрее они становятся активными в выполнении своих функций. Ранее блок управления двигателем игнорирует свои сигналы, что всегда приводит к увеличению расхода топлива и ухудшению состава выхлопных газов. Зонд должен как можно скорее реагировать на изменения состава испускаемого дымового газа, поскольку любая задержка в реакции означает неблагоприятную задержку в коррекции пропорций топливовоздушной смеси с помощью модуля управления двигателем.

Причины неисправности лямбда зонда

Лямбда-датчики, изготовленные в соответствии со стандартами оригинальных деталей, обычно не портятся в течение всего срока службы транспортного средства без участия внешних причин. К ним относятся: механические воздействия, вызывающие физический ущерб, например, растрескивание керамического сердечника или прерывание кабельных соединений; загрязнение сенсора из-за твердых частиц паров, осаждающихся на него, что заставляет реакцию зонда замедляться до изменений состава выхлопных газов и, следовательно, нарушения электронного модуля управления двигателем; Увлажнение и коррозия электрических соединителей, которые изменяют значения сигналов, излучаемых зондом.

Выбор лямбда зонда

  • Неисправные лямбда-зонды не подвергаются никакому ремонту, поэтому в случае неисправностей возникает необходимость их замены.
  • Опыт показывает, чтобы выбрать зап-часть проверенного бренда, отвечающего требованиям качества, чем дешевая замена.
  • Надлежащая и надежная работа датчика зависит от качества материалов, используемых для его изготовления, хорошо спроектированной конструкции, точной обработки и точной сборки (лазерной сварки) компонентов. Здесь применяются очень строгие требования, так как весь датчик подвергается очень неблагоприятным условиям, существующим внутри выхлопной системы, и, следовательно, к значительным разностям температур, сильным вибрациям, влажности и химически активным веществам.
  • Использование более дешевых деталей может обеспечить только очевидную экономию, так как обычно ускоряет период замены. Кроме того, дешевые замены часто предлагаются как «универсальные», то есть без оригинальных разъемов на концах проводов.
  • Ручное изготовление повышает риск соединений с плохой проводимостью или даже совершенно неправильными, что может привести к серьезным и дорогостоящим отказам других компонентов электронной системы управления двигателем.

Установка нового датчика лямбда зонда в автомобиль

После установки правильной запасной части убедитесь, что ее связь с контроллером двигателя микропроцессора верна. Для этой цели он тестирует, запускает и настраивает различные циклы вождения, пока контроллер не распознает от 3 до 5 типичных циклов, предопределенных производителем автомобилей. Если это условие не выполняется, индикатор предупреждения MIL отключится после следующего запуска двигателя. После этой первоначальной конфигурации бортовой диагностической системы начинается надлежащее функционирование самого лямбда-зонда. Если процедуры установки не соблюдаются или несовместимый кислородный датчик, проблемы, характерные для поврежденного зонда, снова появятся, так как на самом не будет работать оптимально, что отрицательно скажется на расходе топлива и выбросах.

Замены с качеством оригинальных деталей Лямбда-зонды, разработанные для вторичного рынка, производятся в соответствии со стандартами OE, благодаря которым они идеально подходят к автомобилю. Это проверяется в нескольких тестах во время производственного процесса, так что каждый продукт соответствует 100% требований к спецификации. Кроме того, зонды покрыты специальными покрытиями для предотвращения образования сажи и других загрязнителей. Программа лямбда-зонд для вторичного рынка включает 356 частей с 3558 возможными приложениями.

Проголосуйте, понравилась ли вам статья? Загрузка…

Датчик кислорода для автомобиля (что это такое)

Датчик кислорода нужен, чтобы регулировать смесь топлива и воздуха, поступающую в двигатель. Он обеспечивает максимальную мощностью и меньший расход топлива. Поговорим для чего нужен датчика кислорода в машине и принцип его работы.

Для чего нужен
В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада:
  • СО – окись углерода, угарный газ;
  • СН – несгоревшие углеводороды;
  • NOх – окислы азота.

Инженеры противопоставили этой опасной троице очень важное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. Иначе говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных превращаются в сравнительно безопасные, нейтральные.


Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха a. Если a больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И наоборот – смесь с a меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – это область значений
a вблизи 1,0.
Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.
Как обеспечить столь высокую точность и одновременно стабильность? Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе впрыска, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%.

На современных авто можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – на основе оксида титана (титановые). Принцип работы один, разница только в конструкции.


Измерительный элемент датчика кислорода имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри же – «твердый электролит» (керамика). Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования измерительного элемента, тогда как при работе двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.
Принцип работы
При работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах измерительного элемента появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.
Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.
Как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая. Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.

Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. Соответственно, он контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.

Показания второй лямбды