Что такое лямбда зонд в машине и как его проверить

Назначение второго датчика

Существуют автомобили, в которых установлен дополнительно второй лямбда зонд. В таких случаях первый из них размещен ближе к мотору, и его участие заключается в непосредственном приготовлении рабочей смеси для цилиндров. Для правильного расчета времени открытия форсунок блок управления анализирует его данные и сведения, которые дает датчик расхода воздуха.

В таких автомобилях другой датчик лямбда установлен за катализатором, и его задача состоит в том, чтобы определить чистоту полученного выхлопа. На самом деле, он не только заботится о сохранности атмосферы. Предназначение его заключается в том, чтобы распознать, не попали ли в топливо посторонние примеси, которые могут навредить двигателю. Если такое происходит, то он подает сигнал об ошибке, и на приборной панели загорается знакомый многим Check Engine. К слову обе лямбды одинаковы, но отличаются длиной провода.

Вот так, уважаемые подписчики, мы и выяснили влияние лямбды на показатели потребления горючего современного автомобиля. Не забудьте подписаться на обновления, чтобы получать самую свежую и полезную информацию. Продолжим общение в следующих публикациях!

Просмотры:56946

23Нравится

Последствия неисправностей

Некачественное изделие (как уже говорилось выше) вряд ли способно передавать достоверную информацию блоку управления. На сегодняшний день в продаже можно встретить лямбды зонды с подогревом или без этой функции. Оснащенные подогревом изделия отличаются более длительным сроком эксплуатации.

Одним словом, любая серьезная неисправность этого датчика приводит к следующим последствиям:

1. повышение расхода топлива;
2. снижение мощностных характеристик мотора;
3. появление нагара из-за неполного прогорания топливной смеси;
4. ускоренный износ цилиндров;
5. перебои в работе на холостых оборотах;
6. повышение выброса в атмосферу вредных веществ.

Принцип работы лямбда-зонда и частые причины его выхода из строя

Самая распространенная причина выхода из строя лямбда-зондов – износ. Типовая конструкция зонда изображена на рисунке:

Самыми «слабыми» местами конструкции являются керамический наконечник и электрический нагреватель. Перегорание электрического нагревателя не полностью выводит датчик из строя.

Лямбда-зонд установлен в выпускном коллекторе перед катализатором, и по мере нагревания коллектора выпускными газами двигателя разогревается до высокой температуры и сам кислородный датчик.

Электрический нагреватель в основном служит для корректности показаний кислородного датчика в первые несколько минут после запуска холодного двигателя.

Керамический наконечник выполнен из специальной пористой керамики, на который нанесен тонкий диоксида циркония, электроды выполнены из платины технологией вакуумного напыления (именно поэтому лямбда-зонды дорогие).

В процессе работы через микропоры датчика проходят выхлопные газы очень высокой температуры. Тонкий слой диоксида со временем выгорает, оксидирует, его электрические свойства изменяются.

В результате этого показания лямбда-зонда становятся недостоверными, по существу, он приходит в негодность. В этом случае всевозможные промывки, чистки, другие методы восстановления работоспособности бессмысленны.

Структурно принцип работы лямбда-зонда можно изобразить:

На схеме: 1 – диоксид циркония, 2,3 – электроды (иногда платиновые), 4 – минусовое заземление, 5 – выходной сигнальный контакт. Зонд на основе оксида циркония приобретает свойства твердого электролита при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия (именно поэтому датчик предварительно нагревают). Затем лямбда-зонд начинает регистрировать напряжение в соответствии с концентрацией кислорода.

Как видно из графика, зависимость имеет ярко выраженную скачкообразную характеристику, что очень выгодно при обработке сигналов цифровыми методами.

Ускорить преждевременный отказ работоспособности лямбда-зонда могут следующие факторы:

• попадание внутрь выхлопной системы посторонних примесей (тосол в случае нарушений прокладки ГБЦ, остатки эфира при использовании спреев «быстрый запуск» при запуске автомобиля, масла при пониженной компрессии двигателя и др.);
• высокая концентрация свинца в топливе;
• чистка выхлопной системы средствами, не предназначенными для этих целей;
• попадание в выпускной коллектор пыли, примесей, не удаленных фильтром очистки топлива.

Чистка и восстановление кислородного датчика

Споры по поводу того, можно ли его очистить идут постоянно. Чистка (восстановление) ортофосфорной кислотой самый часто встречающийся совет. Хотя пытались его очистить и антиржавчиной, и другой химией. Рассказов про это хоть отбавляй, правда насколько это действенно, и происходит ли после этого восстановление работоспособности проверить сложно.

Механическая очистка конвертора

Важно своевременно очищать кислородный датчик, чтобы функциональность авто не была нарушена. Если водитель пренебрегает очисткой зонда, это способствует возникновению проблем работоспособности, снижению производительности из-за неэффективного сгорания

Если водитель пренебрегает очисткой зонда, это способствует возникновению проблем работоспособности, снижению производительности из-за неэффективного сгорания.

Необходимые материалы и инструменты:

1. Очки и рабочие перчатки.
2. Автомобильный подъёмник.
3. Гаечный ключ.
4. WD-40 и бензин.
5. Контейнер.
6. Мягкая хрупкая кисть.
7. Бумажное полотенце.

Чистку лямбда-зонда проводят с обеспечением правил безопасности работ. Автолюбитель должен предварительно надеть перчатки, защитные очки и маску для лица, так как он будет работать с бензином во время процесса восстановления. Последовательность операций:

Припарковать машину в чистом, хорошо проветриваемом и освещённом месте.
Использовать домкрат, чтобы поднять автомобиль и держать его в нужном положении.
Включить ручной тормоз, чтобы автомобиль не двигался, когда будет поднят.
Установить джек-стойки.
Найти кислородные датчики, которые должны находиться рядом с преобразователем. Их может быть разное количество, в зависимости от марки и модели и выпуска. Можно обратиться к руководству пользователя, чтобы узнать точное местоположение

Как правило, один размещён перед каталитическим нейтрализатором, а другой — в выпускном коллекторе.
Распылить лубрикатор на датчики, чтобы легче было открутить закипевшие гайки.
Подождать 10 минут, а затем открутить их от сети с помощью гаечного ключа.
Осторожно собрать лишний бензин в специальный контейнер с плотно закрывающейся крышкой.
Нельзя оставлять датчики на земле или в другом грязном месте.

Необходимо уложить снятые датчики в контейнер и медленно влить в него бензин. Его количества должно быть достаточно для полного покрытия приборов

После этого нужно дать бензину возможность разрушить грязевые отложения, а затем промыть емкость. Если сразу очистить грязь не удалось, контейнер следует оставить в прохладном и сухом месте на ночь.
Утром нужно проконтролировать содержимое контейнера и убедиться, что бо́льшая часть грязи очистилась. Но если что-то осталось, можно взять щётку с мягкой щетиной, окунуть её в бензин и аккуратно промыть зонд.
Дать датчикам полностью высохнуть в течение некоторого времени или быстро высушить их, наложив на них бумажное полотенце.
Установить их обратно в правильное положение, закрутив все болты.
Теперь восстановленный датчик начнёт эффективно работать, что приведёт к увеличению производительности автомобиля.

Химическая обработка поверхности

В интернете существует много ссылок на чистку лямбда-зонда ортофосфорной кислотой — и не только этим средством. Кто-то применял разные химические вещества, обычно используемые для уборки ванных комнат, тарелок и другой кухонной мебели.

Больше всего откликов получила очистка фосфорной кислотой. Она продаётся в магазинах и используется при пайке. Её наливают в стакан и пропитывают ею зонд. Через 15−20 минут темно-каменные отложения становятся сине-зелёными от соли, которая легко смывается водой, благодаря своей растворимости.

После промывки зонд становится чистым и блестящим. Индикатор «check» больше не загорается, а расход топлива нормализуется. Таким образом, чистка лямбда-зонда кислотой эффективна, но требует повышенного уровня безопасности из-за возможности получения химических ожогов.

К сожалению, срок службы кислородных датчиков не превышает пробег в 100 тыс. км. Выход зондов из строя ускоряется за счёт использования некачественного топлива или регулярного перегрева. Простой метод очистки в домашних условиях значительно повышает рабочий ресурс лямбда-зонда.

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.

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.

Как сделать корректор (обманку) лямбда-зонд?

Есть несколько видов корректоров для кислородных контроллеров. Механическое устройство является наиболее простым и доступным в плане исполнения корректоров. Надо выточить специальный переходник, в который устанавливается лямбда-зонд, а также мини-катализатор. После этого собранное устройство монтируется в штатное место глушителя машины.

Если сломается катализаторное устройство либо кислородный датчик, установленные после него, на блок управления поступит сигнал. Модуль будет предупрежден о том, что в выхлопных газах содержатся вредные вещества, объем которых превышает допустимую величину. Управляющий блок воспримет это событие как аварийное и повысит подачу горючего для обогащения топливовоздушной смеси.

При монтаже такого корректора отработанные газы будут поступать через небольшое отверстие переходника в катализаторное устройство. Последнее наполнено керамической пылью с каталитическим слоем. Концентрация вредоносных веществ в отработанных газах будет меньше. Управляющий модуль воспримет это как правильную работу контроллера и штатного катализаторного устройства. Изготовление обманки выполняется с помощью токарного станка и схемы, в качестве материала допускается применение стали либо бронзы.

Схема механического корректора для лямбда-зонда

Универсальные чертежи, которые можно найти в сети, могут не подойти для изготовления обманки лямбда-зонда к конкретной модели авто, надо искать проверенный вариант.

Изготовление электронной обманки контроллера:

1. С помощью программы СпринтЛейаут и принтера выполняется распечатка чертежа разводки и расположения элементов схемы. Печать выполняется на глянцевой бумаге.
2. При отправке файла на печать для слоя К1 надо выбрать черный цвет на 100%. В программе установите галочку напротив пунктов Зеркально и Контур схемы. Все другие слои удаляются.
3. Затем отправляется на печать следующий слой. Для слоя М2 указывается черный цвет. Галочка напротив пункта Зеркально убирается, но она оставляется напротив второго элемента. Другие слои убираются.
4. При выполнении задачи рекомендуется использоваться фольгированный текстолит. Он должен быть односторонним, а его толщина составит не менее 1 и не более 2 мм.
5. Когда распечатка будет на руках, ее надо перенести на плату LM324 с помощью утюга. Сама плата вырезается с учетом размеров, а по ее контуру надо сделать распечатки. После вырезания приложите схему к чертежу, размеры должны полностью совпадать.
6. С использованием мелкозернистой наждачной бумаги выполняется зачистка медного слоя. С помощью топлива или растворителя делается очистка платы.
7. Затем на рабочую поверхность платы надо перенести распечатку с дорожками. На обратную (медную поверхность) устанавливается распечатанный слой элементов. Для этого фольгированная бумага прикладывается к плате и прогревается утюгом, процедура занимает не более 10 минут. При прогреве поверхность утюга надо максимально прижать к плате. В итоге тонер должен перепечататься с фольгированной поверхности на схему. Если плотность бумаги невысокая, то дорожки будут просвечиваться. Проблему можно исправить с помощью перманентного черного маркера.
8. Следующим этапом будет вытравливание, для этого потребуется хлорное железо либо перхлорат натрия.
9. Затем на плате высверливаются отверстия, выполняется припайка элементов.
10. На завершающем этапе делается регулировка рабочих параметров корректора. Для этого на вход подается +950 мВ, выполняется регулировка величины напряжения в диапазоне от 950 до 1000 мВ. Для платы LM324 процедура делается посредством настройки элементов VR3 и VR4.

Схема для изготовления электронной обманки

Распечатка схемы для установки на плату

Соединение всех компонентов на плате обманки

Как проверить лямбда-зонд

Для проверки нужно воспользоваться распиновкой указанной выше, мультиметром и документацией на машину, чтобы узнать местоположение датчика. 

Чтобы на широкополосных датчиках проверить состояние нагревателя нужно замерить сопротивление между двумя проводами нагревателя. У идеального лямбда-зонда сопротивление на нагревателе должно находиться в пределах 2-10 Ом. Если на экране мультиметра другие показания, то можно сразу забраковать этот датчик. 

Датчики с двумя проводами не имеют нагревателя, они нагреваются за счёт выхлопных газов и горячего коллектора. Для того, чтобы проверить их, нужно потрясти лямбда-зонд и если будет слышен отчетливый звенящий звук, значит внутри датчика откололся кусочек керамики и датчик нерабочий. Таким же методом можно проверить и новые датчики.

Если датчик уже выкручен можно осмотреть его визуально. По цвету нагара и отложениями можно поставить предварительный диагноз.

Большое количество сажи на защитное трубке лямбда зонда может препятствовать попаданию выхлопных газов на циркониевый элемент, который проверяет состояние газов. Загрязнение нагаром может произойти из-за слишком богатой смеси или нерабочего нагревателя. Необходимо проверить его состояние.

Отложения белого или серого цвета на трубке датчикам свидетельствуют о некачественном топливе или об использовании присадок для топлива или масла. Необходимо выяснить точную причину и ликвидировать её.

Блестящий налёт или отложения говорят о содержании свинца в используемом топливе. Свинец негативно влияет на платину, используемую в датчике, поэтому датчик нужно заменить и решить проблему со свинцом в топливе.

Для проверки показаний кислородного датчика в начале нужно прогреть двигатель до рабочей температуры. Затем, “минусовой” щуп вольтметра ставится на “массу” кузова или двигателя (можно на клемму аккумулятора), а красный “пллюсовой” щуп соединяется к сигнальному проводу кислородного датчика. Чтобы найти сигнальный провод нужно воспользоваться распиновкой, обычно это провод чёрного цвета. 

На рабочем двигателе, не разъединяя фишку датчика измеряются показания датчика, они должны быть в пределах 0,й — 0,9 Вольта. И обновляться примерно 8-10 раз за 10 секунд. 

При резком открытии дросельной заслонки напряжении должно достигнуть максимума предела, то есть: 1 Вольт.

А при резком закрытии заслонки (сброс гала) показания должны упасть до нуля.

Для данной процедуры лучше использовать диагностику.

Если показания обновляются реже, чем 8 раз за 10 секунд или равны 0,45 Вольт и при этом не обновляются, значит датчик требует замены.

Также, есть возможность провести проверку топливной системы на “обогащение” смеси. Для проверки потребуется прогреть двигатель, отключить кислородный датчик от колодки идущей с ЭБУ и замерить напряжение непосредственно с сигнального провода датчика. Замер необходимо производить создав следующие условия.

Для проверки “богатой” смеси нужно снять вакуумную трубку с регулятора давления, тем самым добавив подачу топлива и “обогатив” его. При этом показания датчика должны быть не менее 0,8 Вольт.

Для проверки бедной смеси нужно отсоединить любой вакуумный шланг, идущий после ДМРВ и способный подать большое количество воздуха, тем самым “обеднив” смесь. При этом вольтметр, подключенный к лямбда-зонду должен показывать минимальное напряжение (0,2 и ниже).

Если эти две проверки показали рабочее состояние лямбда-зонда, то необходимо проверить приходящий плюс (белый) на нагреватель лямбда-зонда, чтобы убедиться, что до нагревателя датчика приходит необходимое напряжение.

ВЛИЯНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА ЛЯМБДА: ПРИЧИНА ОТКАЗА

Существует несколько причин, по которым лямбда датчик может выйти из строя:

• Внутренние и внешние замыкания лямбда зонда.
• Нет заземления / напряжения.
• Перегрев зонда.
• Нагар / загрязнение.
• Механическое повреждение датчика
• Использование этилированного топлива / присадок

Существует ряд типичных неисправностей лямбда-датчиков, которые происходят наиболее. В следующем списке приведены причины неисправностей выявленных в результате диагностики:

Диагностика неисправностей для датчика кислорода Лямбда: основные принципы

Автомобили, оснащенные системой самодиагностики, могут обнаруживать неисправности, возникающие в цепи управления, и сохранять их в памяти неисправностей. Обычно это отображается через индикаторную лампу двигателя — «чек», «check engine». Память неисправностей затем может быть считана с помощью сканера через разъём OBD-2. Однако некоторые системы не могут определить, относится ли эта неисправность к неисправному датчику или это неисправность кабеля. В таком случае дальнейшие испытания должны быть выполнены механиком в автосервисе.

Для более точной диагностики через EOBD, мониторинг при компьютерной диагностике лямбда-датчика был расширен, чтобы считывать следующие пункты диагностики:

• Разомкнутая цепь;
• Эксплуатационная готовность;
• Короткое замыкание на массу блока управления;
• Короткое замыкание на плюс;
• Обрыв кабеля и срок службы датчика кислорода лямбда.

Для диагностики сигналов от лямбда-датчика блок управления использует форму частоты сигнала. Для этого блок управления рассчитывает следующие данные:

• Максимальное и минимальное обнаруженное значение напряжения датчика кислорода;
• Время между положительным и отрицательным положением,
• Лямбда-контроллер, регулирующий соотношение в топливо-воздушной смеси — богатая или бедная;
• Определение порога лямбда-контроля,
• Напряжение датчика и длительность периода.

О чем говорят максимальные и минимальные напряжения датчика кислорода?

При запуске двигателя все старые максимальные / минимальные значения в электронном блоке управления удаляются. Во время работы минимальные / максимальные значения отображаются в определенном диапазоне нагрузки / скорости

Амплитуда напряжения датчика: максимальное и минимальное значение больше не достигается, обнаружение насыщенности / обеднения топливной смеси больше невозможно.

Время отклика на изменение напряжения

Если напряжение датчика превышает контрольный порог, начинается измерение времени реакции между положительным и отрицательным состоянием. Если напряжение датчика не достигает контрольного порога, измерение времени прекращается. Период времени между началом и концом измерения времени измеряется счетчиком.

Время отклика: если датчик реагирует слишком медленно на изменение состава смеси то не отображает состояние в нужное время.

Определение старого или загрязненного лямбда зонда

Кислородный датчик может быть неисправенесли он старый, выработал ресурс или загрязнен, например, присадками к топливу. Это можно определить при диагностике зонда. Сигнал лямбда зонда сравнивается с сохраненным шаблоном. Медленный зонд определяется как неисправность, например, через длительность периода сигнала.

Время отклика: частота зонда слишком низкая, оптимальное управление больше невозможно.