Датчик кислорода

Датчик кислорода

©А. Пахомов 2007 (aka IS_18, Ижевск)

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

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, я 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.

Итак, датчик кислорода. Когда-то очень давно он представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся выхлопными 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:

а) сканером
б) мотортестером, подключив щупы и запустив самописец.

Второй вариант, вообще говоря, 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 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. Как именно это происходит, в подробностях описано здесь.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0.45 В. Чтоб 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.

Поняв, как работает датчик, легко осознать 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 же 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 топливо-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, описано в этой статье.

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 любой 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.

Кислородный датчик. Насколько страшен отказ «лямбды»

Лет 15 назад лямбда-зонд был страшилкой почище «автомата» в первые годы нашего знакомства с иномарками. Увеличившийся вдруг расход топлива, не изучая причин, почти без вариантов вешали на него. Показывали владельцу какие-то «циферки» на экранчике, приговаривали «кислородник» и ставили перед фактом — надо менять. С другой стороны, присадки в бензин тогда на самом деле быстро выводили «лямбды» из строя. А как с этим дела обстоят сейчас? Что, кроме топлива, может приговорить датчик, как его проверить и на что менять?

С ним точнее, чем без него

Как мы недавно рассказывали, MAF и MAP — это первый и основной инструмент, от показаний которого отталкивается блок управления двигателем, приготавливая топливовоздушную смесь. Какое-то время обходились только ими. Но скоро стало понятно, что рассчитывать количество топлива, которое нужно подать, исходя лишь из поступающего в двигатель воздуха, получается не совсем точно. Якобы Bosch, купивший у американцев лицензию на систему впрыска Bendix Electrojector, уже в 60-х (в 1967-м появился немецкий D-Jetronic) работал над кислородным датчиком. Правда, таковой появился только в 1976 году — в рамках механического впрыска K-Jetronic. Считается, что первыми автомобилями, получившими «кислородник», стали Volvo 260-й серии и знаменитый DeLorean.

При этом Bosch продолжал выпускать механическую систему без «лямбды». В 80-х у фирмы был и электронный впрыск, лишенный кислородного датчика. Однако к тому моменту уже стало ясно — с обратной связью блок управления точнее оперирует подачей топлива. Просто не всегда это было необходимо по соображениям экономии и экологии. Тем не менее с начала того десятилетия Bosch запускает LU1- и LU2-Jetronic, которые имеют лямбда-регулирование. А к концу 80-х лямбда-зонд получает повсеместное распространение. Причем тогда же на отдельных моделях, предназначенных для рынков с самыми жесткими эконормами, в датчике появился нагревательный элемент, призванный максимально быстро выводить его на рабочий режим. Разберемся в конструкции «кислородника».

Точность — понятие относительное

Лямбда-зонд — это фактически два электрода, разделенные твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония. Редко — из диоксида титана.

Внешний электрод (скрыт под защитным колпачком с прорезями) находится в потоке выхлопных газов.

Внутренний электрод расположен в воздухе под атмосферным давлением. Воздух попадает внутрь либо через место, где в датчик входит проводка, .

. либо через специальные отверстия, прикрытые неким пористым материалом.

Два электрода с электролитом между ними образуют собой гальванический элемент. Но проводимым диоксид циркония становится только при разогреве до более чем 300 градусов. Иными словами, сразу после пуска лямбда-зонд не работает. Выхлоп «грязнее», чем при выходе «кислородника» на рабочий режим. Именно для этого в датчик стали добавлять нагревательный элемент, который гораздо быстрее, нежели выхлопные газы, доводит его до нужной температуры. Такие датчики отличаются тремя или четырьмя проводами вместо одного либо двух.

При работе зонда, если кислород есть лишь на внутреннем электроде, датчик генерирует соответствующее напряжение, которое видит блок управления. ЭБУ понимает это как «богатая смесь» и корректирует подачу топлива. Если кислород появляется в выхлопных газах, то напряжение, подаваемое с датчика, падает. Для ЭБУ это сигнал о том, что смесь бедная. Конечно, связь идет не по принципу «включено/выключено». Например, «кислородник» видит стехиометрическую (идеальную, с отношением 14,7:1) смесь. И все-таки лямбда-зонд оценивает наличие кислорода довольно грубо — есть он или нет. Коррекция идет в небольшом диапазоне, по напряжению — всего лишь в пределах от 0 до 1 вольта. А состав выхлопных газов, то есть то, насколько смесь отличается от стехиометрической, он определить не в состоянии.

Поэтому еще в начале 90-х NTK (суббренд NGK) предложила так называемый широкополосный лямбда-зонд, или датчик состава смеси. Снаружи он напоминает обычную «лямбду». Но имеет другую конструкцию.

Внутри у него две ячейки — измерительная и насосная. Еще с простых датчиков стехиометрической смеси соответствует напряжение в 0,45 В. Если оно изменяется, насосная ячейка подает в измерительную или откачивает оттуда некое количество воздуха. И по изменению тока, требуемого для этого, блок управления видит состав смеси и корректирует подачу топлива.

Диапазон измерений лежит в пределах до 5 В. Естественно, используется нагревательный элемент. А связь с ЭБУ состоит из пяти или шести проводов. С конца 90-х (эконормы Евро-3) широкополосный датчик стал неотъемлемым атрибутом автомобилей классом выше среднего. А с начала — середины 2000-х, ближе к появлению Евро-4 или уже с этими экотребованиями, датчики состава смеси вытеснили обычные лямбда-зонды. Тогда же или чуть раньше за катализатором, придвинутым вплотную к выпускному коллектору, появился второй датчик.

В первую очередь он оценивает состояние нейтрализатора — какова у того проходная способность, то есть оплавился он или нет. «Лямбда» за конвертером стоит простая. Однако считается, что, по крайней мере в ряде случаев, и она способна оказывать влияние на подготовку ЭБУ топливовоздушной смеси. Шансов того, что этот второй кислородный датчик как-то пострадает, меньше, чем у первого. Все-таки расположен за катализатором и принимает на себя уже очищенные выхлопные газы. Хотя и в отношении него есть определенные правила эксплуатации. Ну а первый «кислородник» тем более в зоне риска. Так от чего может страдать тот и другой?

Ресурс велик, но есть нюансы

Основным врагом кислородного датчика всегда являлись присадки в топливо — в первую очередь октаноповышающие и антидетонационные. И тетраэтилсвинец, который давно не используют. И тем более железосодержащие, покрывавшие его токопроводящим налетом, отчего «лямбда» «путалась в показаниях», если вовсе не выходила из строя.

Сейчас ферроценовыми присадками, если и пользуются, то ограниченно. Хотя нарваться на них где-нибудь в провинции наверняка можно. Впрочем, многие соединения, добавленные в топливо, способны загрязнять внешний электрод, выводя «кислородник» из строя. В состоянии это сделать и приличный (скажем, от нескольких сот граммов на 1000 км) расход масла на угар. Наконец, есть у датчиков определенный ресурс. Правда, по распространенной информации, лежащий в очень широких пределах — от 40 000 до более чем 100 000 км.

Симптомы потери работоспособности датчика могут быть разными. Объединяет едва ли не все системы то, что, скорее всего, загорится check engine. Но и это не обязательное условие. Растет расход топлива, однако не всегда настолько, что владелец это обязательно заметит. От переливов топлива из выхлопной трубы может попахивать бензином. Кроме того, двигатель способен перебоить на холостом ходу и иметь провалы тяги на разгоне. Да попросту глохнуть.

Но это что касается выхода из строя непосредственно основного рабочего органа — гальванического элемента. А ведь бывает так, что у датчика отказывает нагревательный модуль — по сути, пластинка или спиралька, как у чайника-кипятильника. Из-за чего? Бензин или масло здесь уже не упрекнешь. Остается естественное старение. Причем психологически напрячь владельца нагреватель способен — check при его отказе зажжется. А вот почувствовать какие-то изменения, во всяком случае не в пределах смены времени года или стиля езды, удастся вряд ли. Безусловно, будучи без прогрева, какое-то время после пуска «лямбда» не посылает сигнал блоку управления. И теоретически в этот момент двигатель должен потреблять больше топлива. В реальности же его перерасход может оказаться настолько мизерным, что владелец этого не заметит. Впрочем, выслушаем диагностов.

— Теоретически любые примеси в бензине могут вывести лямбда-зонд из строя. Тем более моторное масло, которое, если расход на угар велик, в сгоревшем виде попадает на его внешний электрод. Точных значений последнего не скажу. Отмечу лишь, что сейчас все-таки повальных отказов не наблюдаем.

Последствия выхода из строя могут быть крайне разнообразны. Кто-то даже не заметит изменений в расходе топлива, который сильно зависит от забортной температуры. Он, кстати, может даже несколько снизиться — такие случаи известны. На отдельных моделях — например, современных Mercedes-Benz — при любой ошибке активируется аварийный режим с ограничением тяги. И «кислородник» тут не исключение, пусть даже у него отказал лишь нагревательный элемент. Некоторые Honda 2000-х годов на удивление тоже инициируют «аварию» — всего лишь по причине неработоспособности второй «лямбды».

Без работоспособного датчика перед катализатором блок управления будет неправильно готовить топливовоздушную смесь, переливать или обеднять. В первом случае излишки топлива будут догорать в катализаторе. При бедной смеси в камерах сгорания не будет вспышки и несгоревший бензин опять же отправится в нейтрализатор. Излишне говорить, что с ним в итоге произойдет.

Раньше не все сканеры видели показания «лямбды». Проверяли в основном осциллографом, который до сих пор может дать более полную картину ее работоспособности. Но сейчас острой необходимости пользоваться этим прибором нет. По крайней мере, в ряде случаев увидеть работу датчика позволяет даже диагностическая колодка и соответствующая программа в телефоне.

Покупка универсального датчика — лотерея. Да, они дешевле оригинальных. А гарантии, что будут работать, нет. Во всяком случае, нам известны примеры, когда распиновка в разъемах не совпадала с той, что на автомобиле. Это решаемо. Хуже то, что система может просто не увидеть универсальную «лямбду». При этом продавцы обратно их, как правило, не принимают — видят, что их уже устанавливали, по сплющенной уплотнительной шайбе. Альтернатива оригинальным, хотя бы для автомобилей немолодых и недорогих, — покупка бэушных. Такие нередко еще могут поработать достаточно долго.

Еще одна точка зрения, в основном по «японцам» разных лет выпуска.

— Как обычные лямбда-зонды, так и датчики состава смеси, то есть широкополосные, проверяются элементарно. Осциллограф, конечно, точный и надежный инструмент диагноста. Но грамотный мастер увидит состояние датчика и по значениям на сканере. Тем более что непринципиально, не работает «лямбда» совсем или дает не вполне корректную информацию и неоперативно. Все равно смесеобразование идет неправильно.

Нагревательный элемент датчика выходит из строя не только от старости, хотя это самая распространенная причина. Может и от механического воздействия. Коллега ремонтировал подвеску собственного автомобиля, молотком попал по выпускному тракту рядом с датчиком и, очевидно, стряхнул его. Оценивать смесь он не прекратил, однако нагрев потерял. При отрицательных температурах из-за отсутствия подогрева увеличившийся расход топлива реально почувствовать. Не только при низкотемпературных пусках, но, например, в городских пробках, когда выпускной коллектор может охлаждаться ниже 300℃.

Другой пример вероятной возможности приговорить датчик — ехать вброд. Погрузиться достаточно глубоко, чтобы залить первую «лямбду». На автомобилях немолодых катализатор может быть расположен довольно низко, а датчик — непосредственно перед ним.

Второй «кислородник», который контролирует катализатор и также всегда имеет нагрев, находится ниже, и «намочить» его можно даже в глубокой луже. Резкий перепад температуры выведет нагрев из строя.

При этом я бы не сказал, что на замену лямбда-зондов клиенты едут валом. Не попадались мне и датчики в «шубе» из сажи. Вообще ресурс их немал. Например, по мануалам Toyota их нужно проверять на 100 000 км и только при необходимости менять. На моем Harrier с 5S «лямбда» отходила 230 000 км.

Но игнорировать неисправность датчика не получится — она приводит к нарушениям в работе системы управления двигателем. На «японках» 90-х двигатель вполне мог глохнуть. Работал с перебоями, с провалами на разгонах. Правда, некоторые автомобили никак не реагируют на проблемную «лямбду».

На моделях посвежее и тем более современных система запросто может встать в «аварию». Иной раз не «увидев» показаний и со второго лямбда-зонда. В этой ситуации надо смотреть катализатор. Если из строя вышел первый датчик — обязательно менять! ЦПГ переливами топлива по этой причине не загубит. Но сам нейтрализатор, очень вероятно, оплавится.

Покупать «кислородники» малоизвестных брендов не стоит. Хотя и оригинальные, бывало, работали буквально неделю-две. В целом же советую Bosch, Denso, NGK. Универсальные обычно продаются без «фишки». У Bosch с разъемом, но тоже не всегда. Мы используем NGK/NTK — за все время с их отказами по причине низкого качества не сталкивались.

А вот мнение из «конкурирующего лагеря» — из структуры, занимающейся обслуживанием и ремонтом «немцев»:

— Лямбда-зонд — довольно выносливая штука. Конечно, ее может прикончить и паленый бензин, и «масложор». Другое дело, что первый в более-менее крупных городах уже редкость. А второй, если доходит до полулитра-литра на 1000 км, то автовладельца вряд ли будет беспокоить какой-то там датчик. Нередко «кислородники» (особенно вторая «лямбда») расположены достаточно низко и постоянно подвергаются обработке грязью, влагой. И все равно работают! Ресурс? К примеру, Bosch заявляет о работоспособности своих датчиков на протяжении как минимум 150 000 км. Мы это в общем подтверждаем, за исключением редких случаев.

Элемент нагрева лямбда-зондов столь же ресурсен и, как правило, отказывает лишь по причине естественного износа. Однако бывает, что он повреждается механически — например, дорожными камешками или от естественных колебаний при демонтаже-монтаже выхлопа. Ни к каким последствиям, по сути, это не ведет — загорится Check, и лямбда-регулирование состава топливовоздушной смеси или «лямбда-слежка» за чистотой выхлопа будут включаться позже, по мере прогрева зонда естественным путем от выхлопных газов. Выход из строя подогрева второго лямбда-зонда за катализатором не приведет ни к чему, кроме индикатора на панели приборов, но если речь о первой «лямбде», то выхлоп в первые минуты станет чуточку грязнее и на толику вырастет расход топлива. Для владельца первое будет не принципиально, а второе он, скорее всего, не заметит.

Но на неисправность самого лямбда-зонда не обратить внимание трудно. Автомобиль либо «зачекует», либо заработает неровно и из выхлопной трубы запахнет несгоревшим бензином. Также двигатель может глохнуть, троить, не развивать мощность. Для немецких машин с их прецизионными моторами даже загоревшийся безо всяких дополнительных симптомов Check Engine — уже повод ехать на диагностику. А тут такое! Впрочем, переживать за ЦПГ не стоит. Однако если на это плюнуть (вполне возможно, что автомобиль будет как-то передвигаться), рано или поздно произойдет разрушение катализатора — он оплавится.

Мы на автомобили клиентов устанавливаем ремонтные датчики Bosch. Все «немцы» комплектуются лямбда-зондами этого производителя на конвейере, а ремкомплект отличается от оригинала лишь чуть большей универсальностью — длиной проводов и совместимостью разъемов. При этом периодически наблюдаем, как в других сервисах, меняя датчики на V6, V8, V10 и V12, путают правую и левую стороны — нестабильная работа двигателя на холостых и потеря мощности в движении в этом случае гарантированы.

Добавим, что на V-«образниках» или «оппозитниках» при неисправности датчика с одной стороны блока (неважно, от заправки некачественным топливом или подошел к концу ресурс) в скором времени стоит ожидать «окончания» и второго. А менять их надо парами — чтобы исключить вероятность несинхронной работы.

Скажем еще, что далеко не всегда для первой и второй «лямбды» есть аналоги от Bosch, Denso, Delphi, NGK. И даже от производителей из Китая. Последнее, пожалуй, к лучшему. Но отсутствие альтернативы от фактических конвейерных поставщиков заставляет покупать детали под брендами автопроизводителей. А это значительно дороже.

Что такое лямбда-зонд и зачем он нужен в автомобиле

Лямбда-зонд, или кислородный датчик, — важный компонент выхлопной системы автомобиля. Его основная цель — измерить состав отработавших газов и передать эту информацию на главный компьютер для эффективной работы двигателя

Когда лямбда-зонд сбоит, это вызывает ряд симптомов, некоторые из которых потенциально опасны для мотора. Разбираемся, что такое лямбда-зонд, о каких видах и частых неисправностях стоит знать водителю.

Эксперт в этой статье: Дмитрий Дегтев, руководитель отдела сервиса группы компаний «Обухов», официального представителя марок Volvo, Geely, GAC, DFM и Changan

Что такое лямбда-зонд

Лямбда-зонд — это электронный датчик для измерения состава продуктов сгорания, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания. Свое название он получил по букве греческого алфавита λ (лямбда), которую в автомобилестроении используют для обозначения коэффициента избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (ТВС).

Работа двигателей внутреннего сгорания строится на принципе воспламенения воздуха и топлива. Для стабильной работы мотора важно приготовить смесь в нужных пропорциях. Эталонное, или стехиометрическое, весовое соотношение этих двух компонентов составляет 14,7:1 (воздух/топливо). В этом случае лямбда равна единице. При отклонении этого значения говорят об обедненной или обогащенной смеси.

Оба состояния одинаково вредны для мотора. Например, слишком бедная смесь, та, в которой больше кислорода, будет проявляться провалами, рывками и существенным снижением мощности. Если ситуация противоположная, то вырастет расход топлива, возможны пропуски зажигания. Фиксируя количество кислорода на выходе ,датчик передает информацию главному компьютеру, который принимает решение, как скорректировать подачу топлива в камеру сгорания.

В автомобилестроении кислородные датчики применяют с конца 1970-х годов. Изобретение принадлежит компании Bosch, а первыми серийными моделями, на которые ставились лямбды, стали Volvo серии 240/260 для рынка США. Сегодня в конструкции авто может быть от одного до четырех таких датчиков. Их основные задачи:

• контроль уровня кислорода в выхлопных газах;
• передача информации электронному блоку управления (ЭБУ) о том, насколько полно сгорает ТВС;
• обратная связь от каталитического нейтрализатора;
• снижение уровня вредных выбросов;
• повышение производительности мотора.

Каждый лямбда-зонд соответствует определенной марке и модели авто, поскольку его работа напрямую связана с «мозгами» машины. Подбирают элемент по VIN- номеру или по году, объему мотора и мощности.

Где находится лямбда-зонд

Лямбда-зонд обычно расположен в выхлопной системе автомобиля. В современных авто используют сразу несколько датчиков, которые можно найти как под капотом, так и на выхлопной трубе.

Первый располагается рядом с двигателем. Его хорошо видно, и он легко заменяем — это небольшой цилиндрический элемент, вкрученный в выпускной коллектор (иногда их сразу два). Основная задача такого лямбда-зонда — считывать информацию об уровне кислорода и вредных примесей в отработанных газах до их очистки каталитическим нейтрализатором. Второй зонд крепится под днищем автомобиля к выхлопной трубе до глушителя. Он фиксирует показатели после катализатора и также отправляет информацию ЭБУ. Электроника сравнивает два потока данных на предмет разницы.

В более старых автомобилях, как правило, только один нижний датчик. В конструкции современных моделей с двигателем объемом 1,6 л и более предусмотрена система из двух лямбда-зондов. Автомобили с двойным выхлопом оснащаются тремя-четырьмя элементами. Два перед катализатором, ближе к двигателю, и по одному на каждую трубу выпускного коллектора.

В некоторых случаях в конструкцию датчика вводят дополнительный элемент — обманку. Это может быть некая металлическая проставка или электронный эмулятор. Чаще ее ставят на вторую лямбду. Таким образом удается обмануть ЭБУ об уровне кислорода и чистоте выхлопов. Подобная манипуляция может потребоваться в случае удаления катализатора или его неисправности. В противном случае компьютер автомобиля будет постоянно сигнализировать о проблеме (горящий Check на панели), что может негативно сказаться на продуктивности мотора.

Виды лямбда-зондов

Наиболее распространенные виды кислородных датчиков — из диоксида циркония и широкополосные. Реже встречают титановые. По количеству контактов бывают датчики с одним проводом (сигнальным) или сразу четырьмя, включая заземление и подогрев. Тип крепления элемента также варьируется. Наиболее распространен винтовой, когда датчик просто вкручивается в выхлопной коллектор, но может быть крепление и на фланец. Вот нюансы работы наиболее распространенных сегодня кислородных датчиков:

Циркониевый лямбда-зонд

Особенность этого датчика в том, что он сам генерирует напряжение. Электрический разряд возникает из-за разницы уровня кислорода в атмосфере и выхлопных газах. Рабочая температура циркониевой лямбды от 300 градусов Цельсия, ниже этого значения он просто не заработает. Первые модели таких датчиков нагревались исключительно от тепла выхлопов. Таким образом, элементу требовалось время, и двигатель работал определенный промежуток вслепую. Благодаря системе подогрева, которая сегодня монтируется внутри кожуха, рабочая температура достигается почти сразу, что особенно актуально в зимнее время. Соответственно, слепой промежуток в современных моделях сведен к минимуму. Главные рабочие элементы циркониевого лямбда-зонда это:

• твердый электролит из диоксида циркония;
• внутренний и внешний электроды;
• защитный колпак с перфорацией;
• нагревательный элемент.

Конструктивно внутренняя часть керамики сообщается с воздухом, а ее внешняя поверхность с отработанными газами. Разница в концентрации молекул кислорода снаружи и внутри формирует сигнальное напряжение в 0,45 В (в этом случае лямбда равна единице). В случае отклонения значений ЭБУ дает команду исполнительным механизмам увеличить или уменьшить подачу топлива в зависимости от показаний.

Титановый датчик кислорода

Такой датчик не сообщается с атмосферой и не генерирует электрический ток. В отличие от циркониевого, титановый снижает свое сопротивление, когда двигатель богат топливом, и увеличивает его, когда топливо обеднено. Рабочая температура титанового лямбда-зонда начинается от 700 градусов Цельсия. Сегодня такие элементы применяют в ограниченном количестве моделей авто, главным образом из-за дороговизны.

Широкополосный лямбда-зонд

Конструктивно такой элемент сложнее двух предыдущих, но зато он точнее. Главное отличие от циркониевого в том, что широкополосный элемент показывает величину обеднения или обогащения смеси, а не просто сам факт отклонения от нужных значений.

Конспекты 27 июня Датчик коленвала: что это и как его проверить

Конспекты 14 июля Зарядка аккумулятора: как это делать правильно, чтобы ничего не испортить

Такой лямбда-зонд состоит из двух камер: измерительной и насосной. В первой за счет разного напряжения поддерживается эталонный состав. Отработанные выхлопные газы из коллектора проникают в специальную диффузионную щель, где происходит их дожигание. Далее датчик кислорода измеряет эталонные значения в измерительной камере и показатели из диффузионной щели. Полученные результаты отправляются ЭБУ. Рабочая температура широкополосного датчика не менее 600 градусов Цельсия. Для этого в его конструкции также используется система подогрева.

Признаки неисправности лямбда-зонда

В отличие от масляных и воздушных фильтров датчики кислорода не требуют регулярной замены, но в случае поломки покупка нового элемента неизбежна. В целом это уязвимая деталь. Лямбда все время находится в крайне агрессивной среде: ее поверхность раскалена до высоких температур, на датчик воздействует сильное давление, вибрации, не меньшую роль играет качество топлива и, в частности, присадки в нем. В случае неисправности лямбда-зонда на приборной панели загорается лампочка Check Engine. Чтобы точно диагностировать проблему, специалисты в сервисе считают ошибку, но иногда может помочь простой визуальный осмотр.

Например, сажевые отложения на защитном кожухе характерны для мотора, работающего продолжительное время на переобогащенной смеси. Серый или белый налет указывает на чрезмерное количество присадок в моторном масле и топливе. Блестящие отложения говорят об избытке свинца, который образуется при использовании некачественного топлива.

В среднем производители автомобилей рекомендуют проводить замену кислородных датчиков с интервалом 50–100 тыс. км в зависимости от типа рабочего элемента. Как правило, верхний (установленный до катализатора), выходит из строя быстрее.

Дмитрий Дегтев, руководитель отдела сервиса группы компаний «Обухов», официального представителя марок Volvo, Geely, GAC, DFM и Changan:

«Глобально проблем с лямбда-зондом может быть всего две: это нарушение проводки или внутренняя неисправность самого датчика, поскольку он не разборный.

Определить наличие неисправности легко — помимо сигнала Check, будет наблюдаться повышенный расход топлива, пропадание мощности при ускорении, сильный запах из выхлопной трубы и перепады оборотов ДВС.

Неисправный датчик начнет отправлять неправильные показания в блок управления ДВС. Головной компьютер корректирует неустойчивую работу ДВС, поднимает обороты и дополнительно обогащает смесь. В результате увеличивается расход топлива. В дальнейшем это может привести к выходу из строя свечей зажигания».

Что такое лямбда зонд (датчик кислорода)

Лямбда зонд (он же датчик кислорода) — специальное устройство, один из видов датчика. Задача — контроль объема кислорода в коллекторе силового узла.

С помощью устройства оценивается общий объем кислорода или несгоревшей топливной смеси в выхлопе транспортного средства.

Часто лямбда зонды устанавливаются в дымоходах отопительных котлов и прочих системах, где необходим кислородный контроль.

Назначение

Знание особенностей работы и назначения лямбда зонда весьма полезны для автолюбителя.

Во-первых, уже никто не сможет обмануть владельца транспортного средства, а во-вторых, в случае поломки можно самому поставить «диагноз».

Задача лямбда-зонда — создать условия для выполнения функций каталитическим нейтрализатором, который осуществляет фильтрацию выхлопа автомобиля.

По сути, катализатор снижает вредность выхлопа, а лямбда-зонда осуществляет контроль работы данного устройства.

Название зонда произошло от известной греческой буквы «лямбда», которой обозначается объем кислорода в подготовленной горючей смеси.

Величина лямбды составляет 14.7 единиц на одну единицу топлива. Пропорциональность обеспечивается, благодаря электронному впрыску топливной смеси и работе лямбда-зонда.

Назначение устройства зависит и от его позиции в транспортном средстве.

Как правило, датчик кислорода монтируется перед катализатором, что позволяет точно измерять уровень кислорода в горючей смеси, а в случае дисбаланса давать сигнал блоку управления впрыска.

Чтобы повысить эффективность работы, на новых моделях авто ставится не один, а два датчика, закрепляемые с одной и другой стороны катализатора.

Такая конструкция позволяет с большей точностью анализировать состав выхлопа.

Эволюция развития

Раньше датчики кислорода были резистивными, что снижало точность измерений и надежность самих устройств.

Современный лямбда-зонд работает как пороговое устройство. При этом сигнал, полученный от датчика, позволяет точно фиксировать уровень отношения кислорода в выхлопе и корректировать его.

Оптимальное отношение — 14,7:1 (реального к необходимому объему воздуха). Если параметр ? соответствует данной норме, то смесь идеальная.

В случае превышения показателя смесь обеднена. Если же ?, наоборот, меньше, то в выхлопе много смеси и объема кислорода недостаточно для сгорания.

Впервые лямбда-зонд был изготовлен в 1960 году предприятием Robert Bosch GmbH. Руководителем проекта был Гюнтер Бауман.

В серийное производство устройство поступило лишь через 16 лет (в 1976 году). Первыми производителями, которые занялись выпуском, стали компания Сааб и Вольво.

Основные типы устройств

Сегодня можно выделить несколько типов кислородных датчиков. Все они могут отличаться по нескольким критериям:

• по числу проводов — от 1 до 6;
• по организации сенсорного элемента (есть два вида — пластинчатые и пальчиковые);
• по крепежу в выхлопной трубе — фланцевые или на резьбе;
• по диапазону измерений параметра лямбды — широкополосные (измерение производится в диапазоне от 0.7 до 1.6) или узкополосные, контролирующие уровень лямбда на уровне выше единицы.

Каждый из типов устройств имеет свои особенности.

Одно контактные устройства.

Оборудованы одним сигнальным проводом. Именно по нему передается сигнал, генерируемый устройством.

2-контаткные датчики

Оборудуются двумя проводами. Один является сигнальным, а второй выполняет функцию заземления через корпус устройства.

С помощью заземляющего проводника можно точно определить показатели сигнального провода.

3-контактные

Здесь предусмотрен сигнальный провод, один «массовый» провод и третий провод, направляемый к нагревательному устройству.

Особенность таких датчиков — быстрое достижение нужной температуры, повышенный период службы устройства, а также меньшие требования к выхлопной системе.

Нагревательный элемент, который монтируется в системе, имеет мощность 12 или 18 Вт.

4-контактные

В них предусмотрено четыре провода:

• сигнальный проводник,
• провод, питающий нагревательное устройство;
• третий провод — «земля»;
• четвертый провод — может использоваться для решения каких-либо других задач (в зависимости от системы управления автомобиля).

Может быть такое положение контактов.

К примеру, его можно использовать в качестве заземления или же для питания нагревательного элемента.

Особенность современных лямбда-зондов в том, что они взаимозаменяемы и имеют схожую конструкцию.

К примеру, можно менять датчики с подогревом на устройства без подогрева. При этом возможны проблемы с разъемами или невозможностью запитать устройство.

В случае нехватки проводов их можно проложить самостоятельно, а в качестве разъема использовать контакты автомобиля.

Маркировка может отличаться, но провод подачи сигнала всегда окрашивается в черный цвет.

«Масса» может быть желтой, серой или белой.

Устройство современных датчиков кислорода

В составе датчика кислорода есть два электрода — внутренний и внешний.

Первый делается из циркония, а второй — из платинового напыления, что делает его более чувствительным к воздействию кислорода.

Лямбда-зонд смонтирован таким образом, чтобы он пропускал весь объем отработавших газов транспортного средства.

В процессе прохождения газов внешний электрод оценивает уровень кислорода в отработавших газах, что приводит к изменению потенциала между электродами.

Чем больше объем кислорода, тем выше уровень напряжения. Рабочая температура циркония, которым покрыт электрод — 300-1000 градусов Цельсия.

Вот почему датчики кислорода конструктивно дополняются подогревателями, необходимыми в момент пуска.

Датчики бывают двух типов — двухточечными и широкополосными. Внешне они похожи, но отличаются конструкцией и принципом действия.

Так, 2-точечный датчик состоит из двух электродов. Его задача — фиксация коэффициента повышенного объема воздуха в топливной смеси.

Что касается широкополосного устройства, то это более современная конструкция. Главная его особенность — применение силы тока закачивания.

При этом конструктивно широкополосный датчик состоит из двух керамических устройств — закачивающего и 2-точечного.

Принцип действия

В кислороде присутствуют отрицательно заряженные ионы. Они собираются на электродах из платины и при достижении нужной температуры датчика (где-то 400 градусов Цельсия) создается разность потенциалов (напряжение).

Если смесь слишком обеднена, то объем кислорода в газах будет высоким, и наоборот, если смесь обогащена, то кислорода будет мало.

В первом случае напряжение равно 0,2-0,3 Вольта, а во втором — 0,7-0,9 Вольта.

Система управления мотора поддерживает уровень напряжения около 0,4-0,6 Вольт, то есть уровень лямбда равен 1.0.

В процессе движения происходит изменение режимов работы мотора, что способствует корректировке параметра напряжения в обе стороны. При этом узкополосный датчик может улавливать лишь те параметры, которые выше нуля.

Лямбда-зонд, который установлен после катализатора, имеет такой же принцип действия.

После обработки газов катализатором, уровень кислорода остается неизменным. Это, в свою очередь, позволяет поддерживать оптимальную разницу потенциалов в пределах 0.4-0.6 Вольта.

Широкополосный лямбда-зонд: главные отличия, принцип работы

Широкополосный датчик для измерения уровня кислорода — лямбда-зонд, который монтируется в современных авто.

Его особенность — выполнение функций катализатора на входе в устройство. Измерение необходимых параметров происходит благодаря использованию силы входного тока.

Главное отличие широкополосного датчика заключается в том, что в его составе есть два рабочих элемента — закачивающий и 2-точечный керамический обогреватель.

В процессе закачивания кислород пропускается через соответствующий элемент под действием силы тока.

Принцип действия широкополосного зонда построен на поддержании напряжения в пределах 450 мВ.

Сама разность потенциалов появляется между электродами двухточечного элемента. Достижение нужного напряжения гарантируется, благодаря изменению силы тока закачивания.

Если объем кислорода в выхлопе снижается, то напряжение между электродами растет, а ЭБУ получает соответствующую команду.

После этого формируется сигнал требуемой силы тока, что приводит к выравниванию напряжения.

Сила тока анализируется в ЭБУ, после чего блок управления воздействует на систему впрыска.

Нормальная работа датчика кислорода возможна при температуре в 300 градусов Цельсия, которая достигается с помощью нагревателя.

К чему приводит неисправность зонда?

Первая неприятность, к которой приводит выход из строя зонда — повышение «прожорливости» авто и ухудшение общей динамики.

Главная причина — искажение показаний датчика, что приводит к отклонению отношения кислорода и топлива.

В случае выхода из строя одного датчика машина остается на ходу (здесь многое зависит от самого транспортного средства).

Есть модели, в которых отказ механизма приводит к расходованию топлива в больших объемах. Как следствие, может понадобиться срочный ремонт.

В случае поломки лямбда-зонда его замена должна производиться только на аналогичный механизм.

Если же установить устройство другого типа, то бортовой компьютер транспортного средства может попросту не воспринимать сигналы нового датчика.

При поломке сразу двух датчиков авто и вовсе оказывается обездвиженным.

Причины поломки

Стоит отметить, что датчик кислорода имеет повышенную чувствительность к поломкам.

Причиной выхода из строя может стать:

1. Низкое качество топлива. При плохом бензине на лямбда-зонде остаются определенные части свинца. Появление такого напыления ухудшает чувствительность электрода к топливной смеси. Проходит какое-то время и датчик можно выбрасывать.
2. Механическая поломка. Сам датчик кислорода может выйти из строя. При этом к основным повреждениям можно отнести дефект корпуса, нарушение обмотки устройства и так далее.

Решается проблема посредством установки нового датчика. Что касается ремонта, то при таких поломках он бесполезен.

3. Чрезмерные объемы топлива, подаваемые в цилиндры мотора, попросту не успевают сгорать и вылетают в систему выхлопа в виде сажи.

Через время черный налет скапливается на узлах системы выхлопа машины и на датчике кислорода в том числе. Как следствие, лямбда зонд начинает работать неправильно.

В качестве «лечения» можно использовать специальные очистители и тряпки, позволяющие убрать загрязнения. Если же датчик забивается регулярно, то лучше его поменять.

Как выявить поломку?

Распознать неисправность лямбда зонда можно по следующим признакам:

• повышению общей токсичности паров выхлопа. Конечно, определить данный показатель на «глазок» не получится. Здесь может помочь только специальный прибор. Если уровень СО сильно возрос, то можно с уверенностью говорить о выходе из строя датчика кислорода;
• увеличение «прожорливости» автомобиля — проблема, которую можно увидеть почти сразу. Единственное, что повышение расхода не обязательно сигнализирует о неисправности датчика;
• загорание лампочки Check Engine — еще один сигнал, что в системе что-то не так. Как показывает практика, загорание данной лампочки связано с поломкой лямбда зонда. Чтобы более точно определить ошибку и выявить дефект, необходимо отправиться на сервис.

Также важно знать как проверить лямбда зонд на исправность.

Можно ли отключать лямбда зонд?

Отключение датчика кислорода — дело нескольких минут для специалиста. Только вот польза такой работы вызывает большие сомнения.

С момента отключения лямбда зонда ЭБУ переходит на средние параметры подачи топлива в двигатель, что сказывается на надежности и расходе топлива (как правило, в худшую сторону).

Кроме этого, в случае отключения датчика кислорода может понадобиться и перепрошивка самого ЭБУ автомобиля, ведь постоянно будет «вылазить» ошибка.

Поэтому если лямбда зонд вышел из строя его желательно заменить.

Обманка лямбда зонда: что это?

При замене катализатора пламегасителем или демонтаже устройства сигналы двух лямбда зондов будут идентичны. Это, в свою очередь, неизбежно приведет к ошибкам.

Проблема решается путем установки обманки лямбда зонда.

Она бывает двух видов:

По своей конструкции это проставка, выполненная из бронзы и имеющая определенные размеры. Внутри узла есть специальная крошка с каталитическим напылением, которая помогает вредным веществам догореть.

Такая обманка представляет собой прибор на основе микропроцессора, анализирующего весь процесс прохода выхлопных газов и осуществляющего обработку данных с первого датчика.

Задача — обеспечить корректную работу системы управления мотором в условиях, когда катализатор поломан или удален.

Несмотря на свою компактность, лямбда зонд является одним из наиболее важных узлов автомобиля. Он не только снижает вредность выброса, но и отвечает за ряд других функций.

Отсутствие данного устройства может стать причиной повышения расхода топлива, ухудшения динамики мотора или полной невозможности эксплуатации автомобиля.

Лямбда-зонд: как работает и почему выходит из строя

Лямбда-зонд — датчик, используемый для определения состава продуктов горения в двигателе. Его задача передавать в ЭБУ информацию о составе рабочей смеси. В свою очередь качество сгорания топливно-воздушной смеси напрямую влияет на работу двигателя.

Другие названия лямбда-зонда — датчик кислорода, кислородный датчик, «кислородник».

Лямбда-зонд нужен, чтобы:

• повысить производительность мотора благодаря определению пропорции впрыскиваемого топлива и воздуха,
• уменьшить выработку вредных газов (CO, CH, NOx), выбрасываемых в атмосферу,
• обеспечить экономичную работу автомобиля за счет правильно подобранного состава рабочей смеси.

В зависимости от типа двигателя и марки авто, датчиков кислорода в автомобиле может быть несколько. Для современных автомобилей характерно наличие минимум двух датчиков для четырехцилиндровых двигателей и четырех для двигателей V6 и V8.

Где находятся датчики кислорода и за что отвечают

Верхний датчик кислорода устанавливают перед катализатором в выпускном коллекторе двигателя. Его также называют передним или первым датчиком кислорода (ДК1). Установка ДК1 началась с принятием норм токсичности Евро 2.

Верхний лямбда-зонд отвечает за контроль состава смеси и участвует в процессах топливной коррекции и лямбда-регулирования.

Нижний лямбда-зонд располагают после катализатора в системе выхлопа. Другие его названия — задний или второй датчик кислорода (ДК2), диагностический лямбда-зонд. Его устанавливают с принятием норм Евро 3.

Расположение нижнего лямбда-зонда.

Второй лямбда-зонд отвечает за контроль работы и состояния каталитического нейтрализатора. При несоответствии заданных и фактических параметров сигнала от ДК2, в блок управления двигателем записывается код неисправности и загорается контрольная лампа «Check Engine».

Именно показания второго датчика кислорода позволяют соблюдать установленные для современных автомобилей нормы токсичности и совершенствовать системы нейтрализации вредных для окружающей среды веществ.

Как работает лямбда-зонд

Лямбда-зонд обеспечивает обратную связь с ЭБУ, что позволяет точно определить пропорции бензина, дизеля или газа. ЭБУ запрашивает информацию один раз в 0,5 секунды на холостом ходу. На повышенных оборотах частота запросов пропорционально увеличивается. Анализируя данные, блок управления корректирует состав топливно-воздушной смеси, делая её беднее или богаче. Идеальным соотношением воздуха и топлива обычно считают пропорции 14.7:1 (бензин), 15.5:1 (газ) и 14.6:1 (дизель).

Чтобы датчик включился в работу, ему необходимо нагреться до определенной температуры. В первых вариантах исполнения датчик кислорода нагревался только от выхлопных газов, что занимало слишком долгое время — нормы токсичности требовали быстрого включения датчика в работу. Тогда произошли конструктивные изменения: добавили электрический подогрев кислородного датчика и вывели ещё два провода. Итого стандартный датчик теперь имеет четыре провода: два на подогрев, один на массу и один на сигнал.

Устройство универсального лямбда-зонда на 4 контакта.

На данный момент существует два типа датчиков кислорода: узкополосный (прыжкового типа, двухточечный) и широкополосный (универсальный).

Узкополосный лямбда-зонд позволяет определять богатую или бедную смесь, сравнивая количество остаточного кислорода в выхлопных газах с его содержанием в атмосфере: если кислорода в выхлопе много — смесь бедная , напряжение ниже, если кислорода мало — смесь богатая , напряжение выше.

Функциональность узкополосного ДК сильно ограничена, так как ЭБУ все равно не достает информации, насколько смесь переобогащена или переобеднена. Соответственно, лямбда-регулирование проходит медленно и неэффективно.

Широкополосный лямбда-зонд стал решением данной проблемы. Такой датчик позволяет с высокой точностью определять состав смеси, поэтому система управления двигателем работает значительно точнее: с мотора снимается большая мощность, уменьшается расход топлива, увеличивается КПД.

Принцип работы широкополосного датчика кислорода основан на законах химии и физики, в его устройстве используется чувствительный элемент из керамики диоксида циркония. В зависимости от количества кислорода, в выхлопных газах проходят соответствующие окислительно-восстановительные реакции, результат которых отражает выходное напряжение датчика в широком диапазоне.

Срок службы лямбда-зонда

Средняя продолжительность срока службы датчика кислорода на российском бензине 40 000–100 000 км. Для увеличения срока работы рекомендуем заливать качественное топливо с низким содержанием примесей и тяжелых металлов. Самостоятельно определить неисправность лямбды достаточно сложно, установить причину — практически невозможно. Это может быть износ, низкое качество бензина, механическое повреждение и другие факторы.

При диагностике кислородного датчика стоит обратить на отложения на элементе — как и в случае со свечами, цвет налета может указать на какие-либо неисправности с авто.

Если у вас возникли подозрения в неисправности датчика кислорода, лучше обратитесь на диагностику автомобиля к профессионалам. При помощи осциллограммы специалист определит причины неисправности и подскажет способы устранения.

Есть опыт в диагностике? Читайте наш материал, как проверить датчик кислорода мультиметром .

Из-за чего ломается

• Механическое повреждение. Сильный удар в результате аварии, наезда на бордюр или езды по бездорожью отрицательно влияет на состояние датчика;
• Некорректная работа двигателя и неисправности системы зажигания приводят к перегреву ДК и поломке;
• Засорение системы. Основной причиной неисправности будут продукты сгорания некачественного топлива. Чем больше тяжелых металлов, тем скорее сломается лямбда-зонд;
• Поломка в поршневой группе. Неисправные поршень, поршневой палец и шатун пропускают масло в выхлопную систему, которое забивает зонд;
• Попадание жидкости. Загрязнение любого вида сократит срок работы датчика кислорода;
• Замыкание в проводке;
• Слишком богатая или бедная топливно-воздушная смесь ;
• Разгерметизация выпускной системы;
• Пропуски зажигания;
• Естественный износ.

Сравнение рабочего и неисправного датчиков кислорода.

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

Неисправность предотвращается регулярной профилактикой и диагностикой, выявляющей поломки на начальных стадиях. Узнайте про способы отключения датчика кислорода , если он вышел из строя.

Признаки неисправности лямбда-зонда

• Повышается уровень токсичности выхлопных газов. Определить токсичность можно только на диагностике. Внешне никак не детектируется, даже запах выхлопа практически не изменится;
• Увеличивается расход топлива. В зависимости от серьезности неисправности, он вырастает на 1–4 литра;
• Появляются ошибки датчика кислорода (P0131, P0135, P0141 и другие), загорается «Check Engine»;
• Появляется дерганье и нехарактерные хлопки в двигателе. Лямбда-зонд перестает генерировать правильный сигнал, что приводит к ухудшению качества топливной смеси. Это в свою очередь приводит к плавающим холостым оборотам и многим другим проблемам;
• Перегревается катализатор. Так как неисправный датчик подает некорректные сигналы в ЭБУ, работа катализатора тоже нарушена — он начинает перегреваться, и его поломка лишь дело времени;
• Ухудшаются динамические характеристики автомобиля, падает тяга двигателя .

Если заметили один из этих симптомов, обратитесь к партнерам АДАКТ. С помощью диагностического оборудования мастер определит точную область поломки и предложит лучшее решение по ремонту, в зависимости от результатов проверки.

Лямбда-зонд

Лямбда зонд— один из многочисленных датчиков автомобиля, фиксирующий объем кислорода (02), оставшегося после сжигания горючей смеси в камере сгорания. Находится в системе выпуска возле катализатора (спереди и сзади), передает данные в ЭБУ для корректировки пропорции подготовленного горючего. Ниже рассмотрим, что это за устройство, для чего оно необходимо, и как работает. Отдельно разберемся с коэффициентом лямбда (λ) и его параметром, рассмотрим основные виды и особенности узла.

1. Что такое лямбда-зонд (кислородный датчик), назначение
2. Коэффициент избытка воздуха λ
3. Конструкция и принцип работы кислородного датчика
4. Ресурс лямбда-зонда и его неисправности
5. Виды кислородных датчиков
6. Итог

Что такое лямбда-зонд (кислородный датчик), назначение

Кислородный датчик (λ-зонд) — устройство, предназначенное для определения количества 02 в выхлопных газах. Обеспечивает эффективную работу ДВС, благодаря передаче сведений о содержании кислорода в блок управления. Последний, в свою очередь, корректирует состав топливовоздушной смеси.

При дефиците воздуха в топливе окисление угарного газа / углеводородов происходит не полностью, а при избытке оксиды азота не делятся на азот и кислород.

Интересно, что до прогрева двигателя до рабочей температуры сигналы с лямбда-датчика не принимаются ЭБУ из-за высокой погрешности. При этом в конструкции машины предусмотрено два таких элемента— передний и задний.

Первый установлен до катализатора и контролирует содержание О2в выхлопе, а второй — за ним. Лямбда зонд после катализатора применяется для корректировки состава и проверки работоспособности каталитического нейтрализатора. При этом основные функции берет на себя передний кислородный датчик.

Коэффициент избытка воздуха λ

При анализе работе двигателя часто применяется термин «стехиометрическое соотношение». Под ним подразумевается оптимальное соотношение кислорода и горючего, при котором подготовленная смесь полностью сгорает. На базе этого показателя рассчитываются режимы ДВС и особенности подачи горючего.

Идеальным считается отношение 14,7 к 1. Понятно, что 14,4 кг воздуха попадают в цилиндр не сразу, а в определенный временной промежуток.

Коэффициент λ показывает отношение реального объема кислорода, поступающего в цилиндр, к идеальному параметру (указан выше). Простыми словами, он показывает отклонение текущего количества воздуха от оптимального параметра.

С учетом полученного λ выделяется три варианта:

• 1 — идеальное соотношение;
• меньше 1 — дефицит кислорода и переизбыток бензина;
• больше 1 — нехватка бензина и чрезмерное количество воздуха.

Современные ДВС способны работать во всех случаях, но отклонение от нормы сказывается на многих параметрах: ускорение, экономичность, уменьшение концентрации вредных компонентов и т. д. Оптимально, чтобы коэффициент λ был около 0,9-1.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Лямбда датчик— сравнительно простой узел, состоящий из нескольких элементов, обеспечивающих измерение нужного параметра и его передачу в ЭБУ. Для примера рассмотрим λ-зонд на базе диоксида циркония. Он состоит из следующих компонентов:

• два электрода с платиновым напылением: внешний и внутренний, контактирующие с отработавшими газами (ОГ) и окружающим воздухом соответственно;
• нагреватель — подогревает устройство и быстрей доводит его 300-градусной рабочей температуры;
• электролит — находится между электродами;
• кожух — имеет перфорированную структуру для попадания ОГ;
• проводка для передачи данных в ЭБУ.

Принцип работы датчика (лямбда зонда) построен на появлении разности потенциалов между электродами с платиновым напылением, отличающимися высокой чувствительностью к О2.

Напряжение появляется при нагреве электролитической жидкости, когда через нее идут кислородные ионы от ОГ и окружающего воздуха. Параметр разности потенциалов меняется с учетом объема О2в измеряемом материале.

При измерении возможны следующие варианты:

• 0,1-0,45 В — обедненная смесь;
• 0,45-0,9 В — обогащенный состав.

Оптимальным значением, соответствующим стехиометрическому параметру, является 0,45 В. Полученные данные направляются в ЭБУ, который анализирует поступившие сведения, а после дает команду системе впрыска на регулирование состава.

Ресурс лямбда-зонда и его неисправности

В процессе эксплуатации автомобиля λ-зонд находится под постоянно нагрузкой и подвержен износу. Из-за измерения качества ОГ его срок службы зависит от качества заливаемого горючего и исправности ДВС. В среднем кислородный датчик служит от 70 до 120 тысяч километров с возможной погрешностью в большую или меньшую сторону.

При поломке любого из λ-зондов ЭБУ фиксирует проблему и выдает ошибку с последующим зажиганием «CheckEngine» на приборной панели. Для выявления неисправности лямбда-зонда нужен сканер для диагностики, к примеру, Scan Tool Pro BlackE dition. В его функции входит проверка разного оборудования, а не только ДВС. Главное, что он контролирует показания датчиков в онлайн-режиме.

Если λ-зонд исправен, кривая имеет вид синусоиды, меняющей полярность где-то раз в одну секунду. В случае поломки форма сигнала меняется, или скорость отклика становится много меньше. К основным поломкам датчика стоит отнести:

• естественный износ;
• попадание внутрь грязи;
• повреждение цепей питания нагревателя.

Причиной рассмотренных проблем может быть низкое качество бензина, перегрев, добавление неправильных присадок, замасливание детали и т. д. Распознать неисправность можно по появлению ошибки на приборной панели, снижении мощности, медленной реакции на акселератор и колебаниях оборотов при работе на холостых.

Особенность устройства в том, что оно редко подлежит ремонту, а лучший выход —замена лямбда зонда.При выборе устройства необходимо смотреть на рекомендации производителя и выбирать только совместимое оборудование.

Виды кислородных датчиков

1. При выборе λ-зонда необходимо знать, что они бывают нескольких видов, отличающихся по конструктивным особенностям и эффективности работы. К основным типам стоит отнести:
2. Устройства без нагревателя. Бывают 1- и 2-проводными. Встречались в старых моделях автомобилей. В 1-проводной конструкции применяется только один провод для подачи сигнала, а в 2-проводном — общий («земля») и основной. Такие устройства монтируются непосредственно возле выхода из ДВС. Недостаток — неудобное расположение и долгий набор рабочей температуры.
3. Λ-зонд с нагревателем — 3-х или 4-проводный датчик с устройством, обеспечивающим быстрое достижение нужной температуры. Нагреватель представлен в виде сопротивления, которое греется при прохождении тока. Сами датчики стоят на выходе системы выхлопа и работают в оптимальном режиме. Во всех современных лямбда-устройствах предусмотрены нагревательные элементы.
4. Плоскостные. В качестве активных компонентов применяется глинозем и цирконий. Такая конструкция способствует быстрому нагреву, снижении массы и точным данным. Среднее время нагрева — 5-13 секунд.
5. FLO и UFLO—датчик с ускоренным разогревом со специальным нагревателем, обеспечивающим более быстрый набор нужной температуры. Для ее достижения нужно не больше 20 с, что позволяет уменьшить загрязнение от выхлопа.
6. На базе диоксида титана. Такие λ-зонды, как правило, применялись на машинах Ниссан в 80-90-х годах и ряде других машин из Европы. Сегодня они не устанавливаются.
7. Широкополосные — 5-проводные датчики с новой технологией контроля. Отличаются более высокой точностью, высокой скоростью регулировки и быстрым управлением зажиганием.
8. Оригинальные —устанавливаются конкретными производителями и имеют индивидуальный каталожный номер. При их покупке нужно быть внимательным, чтобы избежать ошибки.
9. Универсальные — подходят для всех авто, если учесть тип ДВС и модель λ-зонда. Иногда требуется внесение правок в проводку и разъем для подключения мотора. При наличии сомнений в выборе лучше купить лямбда зонд, который рекомендуется заводом-изготовителем (оригинальный вариант),

Важность кислородного датчика в автомобиле трудно переоценить, ведь от его работы зависит правильность подготовки рабочей смеси и главные параметры авто: экономичность, динамика, приемистость и другие.

Кроме того, неисправность этого узла может привести к выходу из строя других важных элементов двигателя и необходимости дорогостоящего ремонта. Вот почему при первых признаках неисправности λ-зонда нужно провести его диагностику, а при выявлении поломки сделать замену.

Почему при неисправном датчике кислорода машина плохо едет и расходует много бензина?

Датчик кислорода или лямбда-зонд – устройство, устанавливаемое в выпускном коллекторе. Его основная задача контролировать количество кислорода, оставшегося после сгорания топливной смеси. По стандартам эта смесь формируется в пропорции 1 к 14,7, при отклонении данного показателя лямбда-зонд передает команду в ЭБУ о нарушении качества воздушно-топливной смеси. В некоторых автомобилях устанавливают второй зонд после катализатора. Если работа датчика кислорода нарушена или он вообще вышел из строя, возникают проблемы в работе двигателя:

• машина неадекватно реагирует на нажатие педали газа;
• появляется запах топлива в салоне;
• существенно увеличивается расход топлива (до 2 раз);
• выхлоп имеет резкий запах.

Зачем нужен кислородный датчик

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

Датчик лямбда-зонд анализирует количество несгоревшего в выхлопе кислорода. Если его много, то подаваемая в цилиндры смесь – бедная, когда его мало – воздушно-топливная смесь слишком обогащена. Благодаря этим данным электронный блок управления регулирует соотношение воздуха и горючего в смеси, что позволяет достигнуть максимально эффективности при работе, а это приводит к экономии топлива. Идеальный показатель – на сгорание 1 кг топлива должно потребляться 14,7 кг воздуха. Стандартный кислородный датчик находится в выпускном коллекторе.

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

Из-за плохого качества топлива и других проблем нижний датчик кислорода часто выходит из строя. Решать эту проблему пытаются разными способами, один из них – программное отключение, другой – механическая обманка лямбда-зонда. Такая обманка датчика кислорода работает очень просто – в ней делается дополнительное отверстие или устанавливается сеточка для доступа воздуха извне. В результате концентрация выхлопа и вредных веществ в нем снижается и зонд считает, что с экологией все нормально. Более надежный вариант — перепрошивка ЭБУ.

Устройство лямбда-зонда

Чтобы понять принцип работы датчика кислорода, нужно знать его устройство. В лямбда-зонде установлены два электрода. Внешний электрод взаимодействует непосредственно с выхлопом, внутренний электрод взаимодействует с атмосферным воздухом. Между этими электродами располагается слой диоксида циркония. Существуют титановые зонды, которым не требуется контакта с атмосферой, но они встречаются очень редко и стоят дорого.

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

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

Диагностика

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

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

Что происходит при неисправном кислородном датчике

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

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

Что приводит к поломке лямбда-зонда

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

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

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

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

Сколько времени работает лямбда-зонд

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

Отдельный подвид этих датчиков – широкополосные лямбда-зонды, которые проходят не менее 150 тыс. км., обладая рядом преимуществ. Они оборудованы отдельной шкалой вывода, поэтому водитель может в реальном времени видеть, какая смесь подается в двигатель. Это устройство работает во всем диапазоне оборотов и обрабатывает информацию с гораздо большей скоростью. Особенно полезны такие датчики для автовладельцев, которые любят заниматься тюнингом своих моторов.

Видео: Лямбда! Датчик Кислорода и Повышенный расход топлива

Датчики от сторонних производителей

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

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

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

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

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

Заключение

Датчик кислорода – необходимый элемент любого современного двигателя. Благодаря ему мотор понимает, что происходит в камерах сгорания, достаточно ли топлива в них поступает или нужно увеличить количество воздуха в смеси. Бедные смеси приводят к детонации и преждевременному износу двигателя, разрушению поршневой группы и цилиндров. При излишне богатой смеси в камерах сгорания образуется нагар, кроме того, она смывает масло со стенок цилиндров, что тоже приводит к ускоренному износу.

При замене лямбда-зонда можно обращаться к сторонним производителям, перепиновав несколько проводов и получив более точное и надежное устройство. При этом ускоренная передача информации позволяет работать по более адекватному алгоритму, оперативно реагируя на изменившиеся условия. В результате это поможет сэкономить деньги на топливе, избежать проблем с богатой или бедной смесью, а двигатель будет работать в идеальном для него режиме.

5 минут и салон авто как новый.
Посмотрите фото до и после

Ремонт стекла авто своими руками.
Спасает от трещин и сколов.

видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида
+ датчик движения + технология Dual cam + G-Sensor.

12в1 – видеорегистратор, GPS-навигатор,
камера, интернет, радар, FM, G-sensor.

Салон будет как новый!
Легко чистятся, не трутся, не рвутся.