Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает?

Автоликбез 25 августа 2017

В подавляющем большинстве современных автомобилей дозированием и подачей топлива в цилиндры занимается электронная система. Блок управления (другое название – контроллер) получает сигналы от нескольких датчиков и на основании этих показаний формирует смесь горючего с воздухом в оптимальных пропорциях. Ключевую роль в процессе играет λ-зонд, иначе – кислородный датчик, который периодически выходит из строя по разным причинам. Если вы желаете глубже вникнуть в суть данной проблемы, то первым делом стоит разобраться, что такое лямбда – зонд и зачем он ставится на авто.

Роль кислородного датчика в системе топливоподачи

Горение углеводородного топлива – бензина и солярки – в цилиндрах двигателя – процесс довольно сложный. Задачи электронного блока управления состоят в следующем:

  • эффективно сжигать горючее и добиваться максимального КПД силового агрегата;
  • обеспечить минимальный расход бензина;
  • изменять количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы мотора.

Для полного сжигания бензина в цилиндрах двигателя его нужно смешать с воздухом в соотношении 1 : 14,7. Тогда практически все молекулы углерода подвергнутся окислению и образуют безвредный углекислый газ СО2, а водород после соединения с кислородом превратится в обычную воду (выделяется в виде пара). Не догоревший углерод тоже объединяется с кислородными частицами и дает на выходе угарный газ – СО. При правильной работе системы его доля невелика и составляет 1–1,5%.

Справка. Когда в силу разных причин расход топлива повышается, количество угарного газа на выходе из камер сгорания увеличивается от 3 до 10%. Визуально это выглядит как черный дым из выхлопной трубы.

Чтобы контроллер готовил оптимальную топливовоздушную смесь, он должен контролировать полноту ее сжигания. Тут и вступает в игру лямбда – зонд, который нужен для измерения количества свободного кислорода в выхлопе автомобиля и передачи информации в виде электрических импульсов на ЭБУ. Последний, сопоставив ее с показаниями других измерителей, отдает соответствующую команду форсункам.

Что дает измерение количества кислорода в выхлопных газах:

  1. Если на выходе двигателя слишком мало кислородных молекул, то в топливной смеси явно не хватает воздуха – она слишком обогащенная.
  2. И наоборот, превышение нормы указывает на бедную смесь в цилиндрах. При ее сжигании остается много воздуха, удаляемого вместе с выхлопом.

Блок управления отвечает за качество топливовоздушной смеси и корректирует соотношение компонентов по сигналам лямбда – зонда. Вот зачем нужен кислородный датчик в машинах, оборудованных инжектором.

Устройство измерителя и принцип действия

Внешне λ-зонд отдаленно напоминает свечу зажигания, только без керамического изолятора. На корпусе цилиндрической формы сделана резьба для вкручивания в выхлопную систему, а из верхней части выходят провода (от 1 до 4 в зависимости от конструкции). Внутри стального корпуса расположены такие детали:

  • гальванический элемент из керамики с твердым электролитическим составом;
  • на обе стороны гальванического элемента методом напыления нанесены электроды из платины;
  • камера с атмосферным воздухом;
  • контакты с заземляющим и основным проводом.

В конструкцию современных кислородных датчиков добавлен подогреватель, подключаемый к электросети в автомобиле двумя дополнительными проводами. Он разогревает электролит λ-зонда до 300–400 °С.

В датчиках О2 нового образца гальванический элемент изготовлен из диоксида циркония, чья проводимость зависит от температуры. Отсюда и необходимость в подогревателе. Старые датчики делались на основе двуокиси титана и действовали по другому принципу.

Теперь о том, как работает лямбда-зонд с циркониевым сердечником. Алгоритм следующий:

  1. При запуске двигателя измеритель не функционирует и участия в приготовлении смеси не принимает. Контроллер «знает», что холодному мотору нужна обогащенная смесь и готовит ее по сигналам датчиков положения коленвала и массового расхода воздуха.
  2. После выхода в рабочий режим включается подогреватель λ-зонда и циркониевый элемент начинает вырабатывать импульсы постоянного тока, воспринимаемые контроллером.
  3. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах напряжение датчика колеблется в диапазоне от 0,1 до 0,9 вольт. Напряжение падает – снижается уровень кислорода – блок управления подает меньше топлива (обедняет смесь). И наоборот, при усилении импульса контроллер переходит к обогащению.

Принцип работы лямбда-зонда с титановым элементом другой – он действует как терморезистор. Блок управления опрашивает измеритель несколько раз в секунду и фиксирует изменение сопротивления, на основании чего корректирует топливовоздушную смесь.

Где расположен λ-зонд?

Поскольку датчик измеряет количество кислорода в отработанных газах, его устанавливают на одну из секций выхлопного тракта. В зависимости от марки и модели авто измеритель вкручивается в выпускной коллектор непосредственно возле двигателя либо в первую секцию дымоотводящей трубы.

В связи с переходом на новые экологические нормы (начиная от Euro 3), схема контроля над выбросами автомобиля усложнилась. Дело в том, что следом за датчиком О2 в выпускном тракте установлен каталитический нейтрализатор – металлический бочонок с керамическими сотами, чья задача – дожигать вредные продукты работы мотора – угарный газ и окись азота. Данный элемент тоже со временем выходит из строя, что никак не сказывается на работе двигателя, а вот количество вредных выбросов резко увеличивается.

Чтобы контролировать техническое состояние нейтрализатора, производители начали ставить второй лямбда-зонд. Он вмонтирован в трубу после бочонка и проверяет количество кислорода в газах перед выходом в атмосферу.

Если контроллер «увидит», что разницы в показаниях двух измерителей нет, он включит на панели приборов табло Check Engine, а при компьютерной диагностике укажет на ошибку катализатора.

Молекулы воздуха, попавшие в нейтрализатор, должны соединиться с вредными газами, например, СО превращается в СО2. При нормальной работе системы второй зонд на выходе должен фиксировать уменьшение кислорода.

В машинах с мощными моторами на 6–12 цилиндров число датчиков О2 может достигать 4 шт. и более. Это объясняется просто: в подобных авто реализована система распределенного выхлопа с двумя трактами. Соответственно, на каждом из них стоит каталитический нейтрализатор и 2 λ-зонда.

Признаки и причины неисправности элемента

Поскольку лямбда-зонд в машине связан с контроллером, то в случае неполадок с датчиком ЭБУ включает сигнал Check Engine. Это происходит в следующих случаях:

  • измеритель дает некорректные показания, например, напряжение больше 0,9 В либо меньше 0,1 В;
  • произошел обрыв электрической цепи (перетерся или надломился провод, идущий к λ-зонду);
  • замыкание проводки;
  • механическое повреждение элемента вследствие езды по грунтовым дорогам;
  • датчик выработал свой ресурс, который лежит в пределах 40–80 тыс. км пробега авто.

Прошивка контроллера любого автомобиля имеет запасной алгоритм на случай поломки лямбда-зонда. Когда блок управления «замечает» неисправность измерителя, он исключает его из работы системы питания и руководствуется данными от остальных приборов – датчика температуры, скорости, детонации, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала. Показания λ-зонда он принимает как усредненные, зафиксированные в его памяти ранее.

Поэтому наряду со включенным табло Check Engine на неисправность кислородного датчика указывают и другие симптомы:

  1. Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах.
  2. Повышенный расход топлива.
  3. Снижение мощности силового агрегата и рывки в процессе движения по причине загрязнения электродов свечей зажигания.
  4. «На горячую» двигатель заводится с трудом при нормальном холодном запуске.
  5. Из выхлопной трубы валит черный от сажи дым.

Перечисленные проблемы – это следствие потери контроля над качеством сгорания топлива, вот почему лямбда – зонд так важен.

В некоторых ситуациях контроллер не зажигает надпись Check Engine и не переходит в аварийный режим, но указанные симптомы все равно проявляются. Это говорит о том, что датчик О2 начал банально «врать», из-за чего ЭБУ готовит топливную смесь неправильно.

Обнаружить виновника подобной неисправности в домашних условиях затруднительно – похожие признаки наблюдаются и при поломке других датчиков. Если вы столкнулись с такой ситуацией, лучше обратиться на автосервис к специалисту – электрику.

Причины некорректной работы λ-зонда могут быть следующие:

  • езда на этилированном бензине;
  • добавление в топливо и масло поддельных присадок;
  • использование при ремонте силового агрегата дешевых герметиков, содержащих неорганические растворители.

Из-за перечисленных действий в тракт выпуска дымовых газов попадают посторонние агрессивные пары, разрушающие электроды кислородного датчика, а вместе с ним и керамические соты нейтрализатора.

Рекомендации по устранению

Вышедший из строя лямбда – зонд подлежит замене, каких-либо методов ремонта не существует. Деталь недешевая, но от нее зависит «здоровье» и ресурс двигателя, поэтому лучше не экономить и не устанавливать различные эмуляторы – так называемые обманки. Они позволяют отключить сигнал Check, но не устраняют причину неполадок, а обманутый контроллер продолжает неправильно готовить смесь, что негативно влияет на работу мотора.

Источник:
http://autochainik.ru/chto-takoe-lyambda-zond-v-mashine.html

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает?

Автоликбез 25 августа 2017

В подавляющем большинстве современных автомобилей дозированием и подачей топлива в цилиндры занимается электронная система. Блок управления (другое название – контроллер) получает сигналы от нескольких датчиков и на основании этих показаний формирует смесь горючего с воздухом в оптимальных пропорциях. Ключевую роль в процессе играет λ-зонд, иначе – кислородный датчик, который периодически выходит из строя по разным причинам. Если вы желаете глубже вникнуть в суть данной проблемы, то первым делом стоит разобраться, что такое лямбда – зонд и зачем он ставится на авто.

Роль кислородного датчика в системе топливоподачи

Горение углеводородного топлива – бензина и солярки – в цилиндрах двигателя – процесс довольно сложный. Задачи электронного блока управления состоят в следующем:

  • эффективно сжигать горючее и добиваться максимального КПД силового агрегата;
  • обеспечить минимальный расход бензина;
  • изменять количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы мотора.

Для полного сжигания бензина в цилиндрах двигателя его нужно смешать с воздухом в соотношении 1 : 14,7. Тогда практически все молекулы углерода подвергнутся окислению и образуют безвредный углекислый газ СО2, а водород после соединения с кислородом превратится в обычную воду (выделяется в виде пара). Не догоревший углерод тоже объединяется с кислородными частицами и дает на выходе угарный газ – СО. При правильной работе системы его доля невелика и составляет 1–1,5%.

Справка. Когда в силу разных причин расход топлива повышается, количество угарного газа на выходе из камер сгорания увеличивается от 3 до 10%. Визуально это выглядит как черный дым из выхлопной трубы.

Чтобы контроллер готовил оптимальную топливовоздушную смесь, он должен контролировать полноту ее сжигания. Тут и вступает в игру лямбда – зонд, который нужен для измерения количества свободного кислорода в выхлопе автомобиля и передачи информации в виде электрических импульсов на ЭБУ. Последний, сопоставив ее с показаниями других измерителей, отдает соответствующую команду форсункам.

Что дает измерение количества кислорода в выхлопных газах:

  1. Если на выходе двигателя слишком мало кислородных молекул, то в топливной смеси явно не хватает воздуха – она слишком обогащенная.
  2. И наоборот, превышение нормы указывает на бедную смесь в цилиндрах. При ее сжигании остается много воздуха, удаляемого вместе с выхлопом.
Читайте также  Какой двигатель лучше на ВАЗ 2106, Автозапчасти ДЕТАЛЬ-ПАРТНЁР

Блок управления отвечает за качество топливовоздушной смеси и корректирует соотношение компонентов по сигналам лямбда – зонда. Вот зачем нужен кислородный датчик в машинах, оборудованных инжектором.

Устройство измерителя и принцип действия

Внешне λ-зонд отдаленно напоминает свечу зажигания, только без керамического изолятора. На корпусе цилиндрической формы сделана резьба для вкручивания в выхлопную систему, а из верхней части выходят провода (от 1 до 4 в зависимости от конструкции). Внутри стального корпуса расположены такие детали:

  • гальванический элемент из керамики с твердым электролитическим составом;
  • на обе стороны гальванического элемента методом напыления нанесены электроды из платины;
  • камера с атмосферным воздухом;
  • контакты с заземляющим и основным проводом.

В конструкцию современных кислородных датчиков добавлен подогреватель, подключаемый к электросети в автомобиле двумя дополнительными проводами. Он разогревает электролит λ-зонда до 300–400 °С.

В датчиках О2 нового образца гальванический элемент изготовлен из диоксида циркония, чья проводимость зависит от температуры. Отсюда и необходимость в подогревателе. Старые датчики делались на основе двуокиси титана и действовали по другому принципу.

Теперь о том, как работает лямбда-зонд с циркониевым сердечником. Алгоритм следующий:

  1. При запуске двигателя измеритель не функционирует и участия в приготовлении смеси не принимает. Контроллер «знает», что холодному мотору нужна обогащенная смесь и готовит ее по сигналам датчиков положения коленвала и массового расхода воздуха.
  2. После выхода в рабочий режим включается подогреватель λ-зонда и циркониевый элемент начинает вырабатывать импульсы постоянного тока, воспринимаемые контроллером.
  3. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах напряжение датчика колеблется в диапазоне от 0,1 до 0,9 вольт. Напряжение падает – снижается уровень кислорода – блок управления подает меньше топлива (обедняет смесь). И наоборот, при усилении импульса контроллер переходит к обогащению.

Принцип работы лямбда-зонда с титановым элементом другой – он действует как терморезистор. Блок управления опрашивает измеритель несколько раз в секунду и фиксирует изменение сопротивления, на основании чего корректирует топливовоздушную смесь.

Где расположен λ-зонд?

Поскольку датчик измеряет количество кислорода в отработанных газах, его устанавливают на одну из секций выхлопного тракта. В зависимости от марки и модели авто измеритель вкручивается в выпускной коллектор непосредственно возле двигателя либо в первую секцию дымоотводящей трубы.

В связи с переходом на новые экологические нормы (начиная от Euro 3), схема контроля над выбросами автомобиля усложнилась. Дело в том, что следом за датчиком О2 в выпускном тракте установлен каталитический нейтрализатор – металлический бочонок с керамическими сотами, чья задача – дожигать вредные продукты работы мотора – угарный газ и окись азота. Данный элемент тоже со временем выходит из строя, что никак не сказывается на работе двигателя, а вот количество вредных выбросов резко увеличивается.

Чтобы контролировать техническое состояние нейтрализатора, производители начали ставить второй лямбда-зонд. Он вмонтирован в трубу после бочонка и проверяет количество кислорода в газах перед выходом в атмосферу.

Если контроллер «увидит», что разницы в показаниях двух измерителей нет, он включит на панели приборов табло Check Engine, а при компьютерной диагностике укажет на ошибку катализатора.

Молекулы воздуха, попавшие в нейтрализатор, должны соединиться с вредными газами, например, СО превращается в СО2. При нормальной работе системы второй зонд на выходе должен фиксировать уменьшение кислорода.

В машинах с мощными моторами на 6–12 цилиндров число датчиков О2 может достигать 4 шт. и более. Это объясняется просто: в подобных авто реализована система распределенного выхлопа с двумя трактами. Соответственно, на каждом из них стоит каталитический нейтрализатор и 2 λ-зонда.

Признаки и причины неисправности элемента

Поскольку лямбда-зонд в машине связан с контроллером, то в случае неполадок с датчиком ЭБУ включает сигнал Check Engine. Это происходит в следующих случаях:

  • измеритель дает некорректные показания, например, напряжение больше 0,9 В либо меньше 0,1 В;
  • произошел обрыв электрической цепи (перетерся или надломился провод, идущий к λ-зонду);
  • замыкание проводки;
  • механическое повреждение элемента вследствие езды по грунтовым дорогам;
  • датчик выработал свой ресурс, который лежит в пределах 40–80 тыс. км пробега авто.

Прошивка контроллера любого автомобиля имеет запасной алгоритм на случай поломки лямбда-зонда. Когда блок управления «замечает» неисправность измерителя, он исключает его из работы системы питания и руководствуется данными от остальных приборов – датчика температуры, скорости, детонации, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала. Показания λ-зонда он принимает как усредненные, зафиксированные в его памяти ранее.

Поэтому наряду со включенным табло Check Engine на неисправность кислородного датчика указывают и другие симптомы:

  1. Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах.
  2. Повышенный расход топлива.
  3. Снижение мощности силового агрегата и рывки в процессе движения по причине загрязнения электродов свечей зажигания.
  4. «На горячую» двигатель заводится с трудом при нормальном холодном запуске.
  5. Из выхлопной трубы валит черный от сажи дым.

Перечисленные проблемы – это следствие потери контроля над качеством сгорания топлива, вот почему лямбда – зонд так важен.

В некоторых ситуациях контроллер не зажигает надпись Check Engine и не переходит в аварийный режим, но указанные симптомы все равно проявляются. Это говорит о том, что датчик О2 начал банально «врать», из-за чего ЭБУ готовит топливную смесь неправильно.

Обнаружить виновника подобной неисправности в домашних условиях затруднительно – похожие признаки наблюдаются и при поломке других датчиков. Если вы столкнулись с такой ситуацией, лучше обратиться на автосервис к специалисту – электрику.

Причины некорректной работы λ-зонда могут быть следующие:

  • езда на этилированном бензине;
  • добавление в топливо и масло поддельных присадок;
  • использование при ремонте силового агрегата дешевых герметиков, содержащих неорганические растворители.

Из-за перечисленных действий в тракт выпуска дымовых газов попадают посторонние агрессивные пары, разрушающие электроды кислородного датчика, а вместе с ним и керамические соты нейтрализатора.

Рекомендации по устранению

Вышедший из строя лямбда – зонд подлежит замене, каких-либо методов ремонта не существует. Деталь недешевая, но от нее зависит «здоровье» и ресурс двигателя, поэтому лучше не экономить и не устанавливать различные эмуляторы – так называемые обманки. Они позволяют отключить сигнал Check, но не устраняют причину неполадок, а обманутый контроллер продолжает неправильно готовить смесь, что негативно влияет на работу мотора.

Источник:
http://autochainik.ru/chto-takoe-lyambda-zond-v-mashine.html

Устройство и принцип работы кислородного датчика

Кислородный датчик – устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля. Он расположен в выпускной системе вблизи катализатора. На основе данных, полученных кислородником, электронный блок управления двигателем (ЭБУ) корректирует расчет оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха в ее составе обозначается в автомобилестроении греческой буквой лямбда (λ), благодаря чему датчик получил второе название – лямбда-зонд.

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

Зависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это “на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы”.

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

  • λ = 1 – стехиометрическая смесь;
  • λ 1 – “бедная” смесь (избыток – воздух; недостаток – топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 (“богатая” смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Назначение датчиков кислорода

Стандартно в современных автомобилях используется два датчика кислорода (для рядного двигателя). Один перед катализатором (верхний лямбда-зонд), а второй после него (нижний лямбда-зонд). Различий в конструкции верхнего и нижнего датчиков нет, они могут быть одинаковыми, но выполняют разные функции.

Верхний или передний кислородный датчик определяет содержание оставшегося кислорода в отработавших газах. По сигналу с данного датчика блок управления двигателем “понимает”, на каком типе топливовоздушной смеси работает двигатель (стехиометрической, богатой или бедной). В зависимости от показаний кислородника и требуемого режима работы, ЭБУ корректирует количество топлива, подаваемого в цилиндры. Как правило, топливоподача корректируется в сторону стехиометрической смеси. Следует отметить, что при прогреве двигателя сигналы с датчика игнорируются ЭБУ двигателя до достижения им рабочей температуры. Нижний или задний лямбда-зонд используется для дополнительной корректировки состава смеси и контроля исправности работы каталитического нейтрализатора.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них – датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

  • Наружный электрод – осуществляет контакт с выхлопными газами.
  • Внутренний электрод – контактирует с атмосферой.
  • Нагревательный элемент – используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
  • Твердый электролит – расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
  • Корпус.
  • Защитный кожух наконечника – имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ – бедная смесь, от 450 до 900 мВ – богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Читайте также  Обзор магнитолы Мазда СХ-5: Мультимедиа на любой вкус

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд – один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности “Check Engine”. Диагностировать неисправность в данном случае можно с помощью специального диагностического сканера. Из бюджетных вариантов стоит обратить внимание на Scan Tool Pro Black Edition.

Сканер Scan Tool Pro Black Edition

Данный сканер корейского производства отличается от аналогов высоким качеством сборки и возможностью диагностики всех узлов и агрегатов автомобиля, а не только двигателя. Также он способен отслеживать показания всех датчиков (в том числе и кислородного) в режиме реального времени. Сканер совместим со всеми популярными диагностическими программами и, зная допустимые по вольтажу значения, можно судить об исправности датчика.

Сигнал исправного кислородного датчика

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

  • износ в процессе эксплуатации (“старение” датчика);
  • обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
  • загрязнение.

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Признаки неисправности кислородника:

  • Индикация сигнальной лампы неисправности на приборной панели.
  • Потеря мощности.
  • Слабый отклик на педаль газа.
  • Неровная работа двигателя на холостых оборотах.

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

  • Титановые. Этот вид кислородников имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается от 700 °C. Титановые лямбда-зонды не требуют наличия атмосферного воздуха, поскольку принцип их работы основан на изменении выходного напряжения, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
  • Широкополосный лямбда-зонд представляет собой усовершенствованную модель. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, фиксируя напряжение, вызванное разницей потенциалов. Далее происходит сравнение показания с эталонной величиной (450 мВ), и, в случае отклонения, подается ток, провоцирующий закачивание ионов кислорода из выхлопа. Это происходит до тех пор, пока напряжение не станет равным заданному.

Лямбда-зонд является очень важным элементом системы управления двигателем, а его неисправность может привести к сложностям в управлении автомобилем и стать причиной повышенного износа остальных деталей двигателя. А поскольку он не подлежит ремонту, его необходимо сразу заменить на новый.

Источник:
http://techautoport.ru/dvigatel/vypusknaya-sistema/kislorodnyi-datchik.html

Датчик лямдазон: что это такое в машине, признаки неисправности и сколько стоит

17 января 2020 Категория: Диагностика неисправностей автомобиля

Лямдазон в машине – это одна из тех деталей, о существовании которой многие водители даже не подозревают, пока она не сломается. Безусловно, эта поломка существенно отразится на эксплуатационных расходах автомобиля.

В этой статье речь пойдет о таком важном элементе в машине как лямдазон, что это такое и как работает. Также мы в подробностях расскажем о влиянии устройства на работу двигателя, опишем признаки неисправности датчика, сколько стоит и можно ли его восстановить. Но для начала давайте немного углубимся в историю.

Немного истории

Лямдазон начали внедрять в транспортные средства с бензиновыми двигателями с 1979 года. Его появление в автомобильной промышленности было вынужденной мерой в связи с введением строгих правил в отношении выбросов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время все больше автомобилей оснащаются более чем одним лямдазондом, которые тесно взаимодействуют с катализатором. С 1992 года эти устройства являются стандартным оборудованием каждого автомобиля, приводимого в движение двигателем автомобиля. А с 2000 года лямдазон также стали устанавливать и на машины с дизельными двигателями.

Лямдазон, что это такое в машине

Лямдазон, правильнее сказать «лямбда-зонд», или просто кислородный датчик – это небольшое устройство, установленное в выхлопной системе, определяет содержание кислорода в выхлопных газах. В большинство современных автомобилей устанавливают два зонда. Один лямдазон находится между двигателем и катализатором, а второй – за нейтрализатором.

Первый датчик анализирует состав выхлопных газов и посылает сигнал на бортовой компьютер для правильного подбора состава топливно-воздушной смеси, поступающей в камеру сгорания. Второй датчик – это диагностический зонд, который контролирует работу системы очистки отработанных газов.

Типы лямбда-зондов

В зависимости от типа двигателя датчик может быть в виде пальца или иметь плоскую поверхность. В первом случае мы имеем дело с устройством, в котором основным измерительным элементом является гальванический сенсор с твердотельным электролитом в виде керамики. Снаружи он покрыт тонким слоем платины, выступающей в качестве токопроводящего электрода и катализатора для протекания химических реакций. Одна часть электрода контактирует с выхлопными газами, другая – с внешним воздухом. Весь электрод закрыт керамическим корпусом из диоксида циркония, который защищает его от загрязнений.

Лямдазон также имеет свой внутренний нагревательный элемент, который помогает быстрее достичь рабочей температуры в 350 °C. Весь датчик окружен специальной металлической оболочкой, напоминающей палец, которая защищает его от неблагоприятного воздействия продуктов сгорания, содержащихся в выхлопе.

Стоит отметить, что существуют и титановые зонды, также имеющие форму пальца, но они слабо распространены, установлены лишь на малой части автомобилей, поэтому заострять внимание на их мы не будем.

В свою очередь плоский (планарный) лямдазон имеет технологически более продвинутую конструкцию. По форме напоминает удлиненную плитку со встроенной системой обогрева. Благодаря ему планарный зонд всего через несколько секунд после запуска двигателя достигает нужной температуры и более эффективно управляет топливовоздушной смесью. Кроме того, плоский зонд оснащен двойной металлической крышкой, благодаря чему датчик проявляет большую устойчивость к внешним воздействиям.

Как работает лямдазон

Для примера давайте рассмотрим, как работает лямдазон циркониевого типа, поскольку этот тип датчиков наиболее распространен. Принцип работы датчика из диоксида циркония основан на измерении количества кислорода с помощью измерительной части зонда, которая находится в прямом контакте с потоком отработанных газов, проходящих вокруг ее. Другая часть зонда должна находиться в контакте с наружным воздухом для определения контрольных значений кислорода в атмосфере.

Лямдазон начинает работать при температуре выше 300 °C, поскольку только после достижения этого температурного значения керамический материал, покрывающий датчик, становится проницаемым для ионов кислорода, которые содержатся в выхлопных газах. Чем больше ионов в отработавших газах, тем ниже напряжение генерируется зондом.

В случае меньших значений ионов кислорода в выхлопе происходит противоположный эффект – генерация более высокого напряжения. Его значение варьируется с шагом 0,5 Вольт. При значениях 0,1 V электроника определяет, что смесь бедная, а при показаниях 0,9 V – смесь обогащена.

Информация, собранная через лямдазон, отправляются по кабелю на блок управления двигателем. Измерение сигнала осуществляется с поразительной скоростью, а именно 100 раз в секунду. В зависимости от полученных результатов, компьютер корректирует состав смеси с периодичностью до 300 коррекций в минуту. Подает в камеру сгорания такое количество кислорода, которое обеспечит наилучшую работу двигателя.

Как влияет лямдазон на работу двигателя

Как мы уже писали выше, лямдазон нужен для создания правильной топливовоздушной смеси. Оптимальный состав смеси топлива и воздуха должен соответствовать или быть максимально близким к стехиометрическим нормам. То есть соотношение должно быть таким, где на каждый 1 кг сгоревшего топлива приходится 14,7 кг воздуха.

Если топлива в смеси будет больше, горючее получится слишком обогащенным. В этом случае увеличится расход топлива, а в головке двигателя начнет образовываться нагар, который со временем может привести к повреждению механизмов двигателя. Однако если воздуха будет больше, чем нужно, топливная смесь может оказаться слишком бедной. Двигатель, конечно, будет сжигать меньше топлива, но и характеристики у него будут хуже. Также из-за более высокой температуры в головке двигатель может преждевременно выйти из строя.

Кроме того, правильный состав горючей смеси является необходимым условием для эффективной очистки выхлопных газов каталитическим нейтрализатором. Поэтому если лямдазон не работает должным образом или поврежден, катализатор не сможет выполнять свою функцию. А это означает, что двигатель в окружающую среду будет выбрасывать гораздо большее количество вредных веществ. Поэтому важно вовремя распознать признаки неисправности лямдазона, о которых мы расскажем ниже.

Признаки неисправности датчика лямдазон

Повреждение лямдазона – довольно частая неисправность. Эта поломка может быть связана как с конструкцией датчика, так и с условиями, в которых этот элемент работает. В теории зонд должен выдержать 150 тысяч километров пробега и даже больше, но в реальности часто бывает по-другому. Ведь лямдазон находится в выхлопной системе, где постоянно подвергается воздействию высоких температур и химических веществ.

Качество используемого топлива также оказывает большое влияние на срок службы датчика. Всего одна заправка этилированным или некачественным топливом может привести к необратимому повреждению лямдазонда. Несгоревшая примесь откладывается на датчике и блокирует его работу. Поэтому машину следует заправлять только качественным высокооктановым топливом на проверенных заправочных станциях.

С другой стороны, корпус датчика выходит за пределы системы выпуска отработавших газов, где подвергается постоянному контакту с водой и грязью. Бывает, что по причине внезапного скачка или рывка на машине, к примеру, из-за наезда на препятствие, происходит натяжение проводов датчика, которые идут к контроллеру двигателя. В результате кабель может просто износиться или даже сломаться, что также потребует от вас замену датчика. Поэтому нет ничего удивительного в том, что датчик, как и большинство механических устройств в автомобиле, со временем изнашивается и неожиданно выходит из строя.

В свою очередь наиболее распространенными признаками неисправности лямдазона являются:

  • Резкое увеличение расхода топлива, вплоть до 50%;
  • Потеря мощности двигателя;
  • Самопроизвольное изменение частоты вращения двигателя;
  • Нестабильная работа мотора, периодические хлопки и толчки;
  • Долго реагирует на нажатие педали газа;
  • Черный дым из выхлопной трубы;
  • Повышенный выброс оксидов углерода и углеводородов выхлопных газов;
  • Загорается индикатор Check Engine;
  • После удаления кода неисправности из ЭБУ двигателя ошибка возвращается снова.

Помимо вышеперечисленных признаков неисправности лямдазона, на неправильную работу зонда, впрочем, как и самого двигателя, могут указывать цветные отложения на его поверхности, например:

  1. Черный и жирный налет на зонде говорит о чрезмерном потреблении двигателем масла.
  2. Зеленое и твердое отложение – в камеру сгорания попадает охлаждающая жидкость.
  3. Темно-коричневый цвет указывает на слишком богатую топливно-воздушную смесь.
  4. Красноватый или беловатый оттенок говорит о применении в используемом топливе нежелательных топливных присадок.
Читайте также  Как проверить датчик коленвала 3 лучших способа, AutoZona54

Сколько стоит лямдазон

В качестве примера мы составили для вас таблицу с ценами лябда-зондов распространенных марок и моделей автомобилей. Цены были взяты из нескольких популярных интернет-магазинов только на новые температурные датчики.

По данным из таблицы видно, что цены лямдазонов варьируются в широких пределах. В среднем цены на лямбда-зонды начинаются от 1200 и могут доходить до 16000 рублей и даже больше. Устройства для некоторых автомобилей по стоимости могут превышать сумму и в 50 тысяч рублей.

В свою очередь, если вы решили вместо нового датчика приобрести б/у вариант, то средняя стоимость оригинального лямдазона будет находиться между 300 и 2000 рублей. Тем не менее, приобретать датчик «с пробегом» мы вам крайне не рекомендуем. Лямдазон – это такой же расходный элемент в машине, как и ремень ГРМ или свечи зажигания. Вы же не будете покупать в свою машину подержанные свечи?

Более того покупка бывшего в употреблении датчика – это «кот в мешке». Например, зонд после покупки может оказаться нерабочим или проработать совсем недолго. Ведь ресурс датчика не бесконечен и сколько ему еще осталось никому неизвестно. Поэтому лучше сразу приобрести новый зонд и необязательно это должен быть оригинал. На сегодняшний день множество производителей выпускают качественные датчики по демократичным ценам под любые автомобили.

Какая фирма лучше

В настоящее время пользуются популярность лямдазоны следующих производителей:

  1. NGK;
  2. Bosch;
  3. Denso;
  4. Delphi;
  5. Febi Bilstein;
  6. Topran;
  7. SWAG.

По многочисленным отзывам надежнее всего лямдазоны фирмы NGK, дольше всего служат. По тем же отзывам датчики от компании Бош до 100 000 километров редко доживают, зачастую выходят из строя уже после 30-50 тысяч. В принципе можно остановить свой выбор на любой фирме-производителе из нашего списка. Главное покупайте в проверенных местах, чтобы не приобрести подделку.

Ремонт или замена

Что можно сделать с неисправным лямдазоном? К сожалению, не очень то и много. Если датчик покрыт сажей или маслом, то его еще можно отремонтировать, но если зонд был выведен из строя некачественным горючим, все что остается – это заменить его на новый. Поэтому так важно использование бензина высокого качества, а также регулярно проверять этот элемент на работоспособность. Ведь исправный датчик не только снижает риск повреждения компонентов двигателя, но и значительно уменьшает расход топлива.

В среднем его срок службы оценивается в 80 тысяч километров, но датчик рекомендуется проверять каждые 30 000 или во время каждой проверки токсичности выхлопных газов. Тогда существует высокая вероятность того, что при проверке вы обнаружите какое-либо отклонение в работе двигателя.

Проверить лямдазон можно как самому, при условии наличия навыков и соответствующего диагностического инструмента (осциллографа), так и в сервисе. Стоимость этой процедуры должна находиться в пределах 1000 – 1500 рублей. Во время проверки проверяются сигналы от лямдазона, а также целостность проводов и штекерных соединений. Регулярный контроль состояния лямбда-зонда помогает поддерживать двигатель в лучшем состоянии.

Это все что мы хотели сказать сегодня в нашей статье. Теперь вы знаете достаточно о таком важном устройстве как лямдазон, что это такое в машине, признаках неисправности датчика, его стоимости и роли в двигателе. Уверены, что теперь вы будете проверять его работу гораздо чаще. Стоит это делать хотя бы ради более низкого расхода бензина. Глядя на высокие цены на заправках, вы сможете получить, таким образом, некоторую экономию, а также уберечь отдельные элементы двигателя от повреждения, устранение которых потребует от вас дополнительных затрат.

Источник:
http://auto-pos.ru/198-datchik-lyamdazon-chto-eto-takoe-v-mashine-priznaki-neispravnosti-i-skolko-stoit.html

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает?

Что такое лямбда-зонд?

Проще говоря, лямбда-зонд измеряет количество кислорода в выхлопных газах, чтобы убедиться, что ваш двигатель правильно сжигает топливо.

Чуть подробнее рассмотрим, как и почему.

Поддержание нормальной работы двигателя при ограничении вредных выбросов

Лямбда-датчики были внедрены в 1977 году для повышения эффективности двигателей автомобилей. Устанавливаемые как в бензиновых, так и в дизельных транспортных средствах, они помогают снизить количество вредных выбросов, в первую очередь газов, таких как окись углерода, и загрязняющих веществ, производимых вашим автомобилем.

Датчики предназначены для работы в соответствии с государственным законодательством о выхлопных газах. Из-за роли, которую они играют в работе вашего автомобиля, они также широко известны как датчики кислорода или датчики O2.

Как работает лямбда-зонд для корректировки топливной смеси?

В выхлопной системе вашего автомобиля будет как минимум один датчик для измерения количества кислорода в выхлопных газах после сгорания топлива.

В современных автомобилях часто бывает 2 датчика. Первый – непосредственно после двигателя и перед каталитическим нейтрализатором. Второй размещается после каталитического нейтрализатора для наблюдения за работой в целом.

Ваш лямбда-зонд преобразует количество кислорода, присутствующего в выхлопных газах, в электрический сигнал и отправляет сигнал в компьютер, который управляет работой вашего двигателя.

Как часто нужно менять лямбда-зонд?

Из-за характера их работы и положения в очень жаркой и грязной среде ваш лямбда-зонд со временем изнашивается.

Несколько вещей могут повлиять на срок службы ваших датчиков, но обычно он должен длиться от 80 до 150 тысяч километров.

Ранние датчики не имели нагревательного элемента. Им требовалось, чтобы температура выхлопных газов достигла определенного значения для работы. Современные датчики оснащены нагревательным элементом, снимающим большую нагрузку с датчика. Эти новые датчики имеют гораздо больший срок службы.

Ваш датчик следует периодически проверять, чтобы гарантировать его правильную работу.

Как определить, что ваш лямбда-зонд не работает должным образом

  1. Будет ухудшаться производительность вашего двигателя – часто возникают перебои в работе, отключение или отсутствие запуска.
  2. Когда ваш двигатель работает на холостом ходу или просто тикает, он будет казаться неровным по сравнению с обычным.
  3. Производительность двигателя плохая.
  4. Расход топлива выше нормы.
  5. Ваш автомобиль не прошел тест на выбросы вредных веществ.
  6. На приборной панели загорится сигнальная лампа двигателя.

Замена датчика

Учитывая, что доступны сотни датчиков, вы можете спросить: «Какой лямбда-датчик мне нужен?»

Вы всегда должны проверять рекомендации производителя, так как существуют разные типы датчиков.

Когда дело доходит до замены датчика, вот несколько советов по чистой и правильной установке:

  1. Тщательно очистите резьбу в выхлопе.
  2. Наносите только прилагаемую и подходящую смазку на резьбу датчика. Не смазывайте носик датчика.
  3. Затягивайте датчик только с предписанным крутящим моментом. Используйте динамометрический ключ с подходящей головкой лямбда-зонда. Избыточное затягивание опасно для любого датчика с нагревательным элементом, так как оно может треснуть внутреннюю керамику и вызвать выход датчика из строя.

Источник:
http://masladvig.ru/dlja-chego-nuzhen-ljambda-zond-v-avtomobile-i-kak-on-rabotaet/

Лямбда зонд – типы, устройство, диагностика

Типы лямбда-зондов, устройство, принцип действия, причины и признаки неисправности? Как определить неисправность датчика кислорода по внешнему виду. Методы проверки лямбда зонда осциллографом, мультиметром, тестером, как правилно подключить лямбда-зонд, назначение проводов.

Правильно писать: лямбда.

Коротко что такое лямбда-зонд: Лямбда-зонд – это датчик выхлопной системы, который определяет остаток кислорода в выхлопных газах. Зачем нужен? Лямбда-зонд передает сигнал блоку управления двигателем (ЭБУ) для управления соотношением топливо-воздушной смеси.

Функции и принцип действия датчика лямбда.

Для обеспечения идеального коэффициента конверсии каталитического нейтрализатора требуется обеспечить оптимальное сгорание топливо-воздушной смеси. В случае бензинового двигателя это достигается при соотношении воздух-топливо, равном 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива, такой состав называется стехиометрическая топливная смесь.

Стехиометрическая смесь — это состав смеси в таких пропорциях топлива и воздуха, при которых происходит полное сгорание смеси без остатка избыточного кислорода. Теоретический коэффициент избытка воздуха топливной стехиометрической смеси равен единице.

Эта оптимальная смесь обозначается греческой буквой λ (лямбда). Лямбда используется для выражения соотношения воздуха между теоретическим потреблением воздуха и фактическим потоком воздуха:

λ = поток подаваемого воздуха: теоретический поток воздуха равен единице.

λ = 14,7 кг: 14,7 кг = 1

Принцип лямбда-датчика основан на измерении сравнения кислорода. Это означает, что оставшееся содержание кислорода в выхлопных газах (приблизительно 0,3–3%) сравнивается с содержанием кислорода в окружающем воздухе (около 20,8%).

Если остаточное содержание кислорода в выхлопных газах составляет 3% (обедненная смесь), возникает напряжение 0,1 V из-за разницы по сравнению с содержанием кислорода в окружающем воздухе.

Если оставшееся содержание кислорода составляет менее 3% (богатая смесь), напряжение датчика возрастает до 0,9 V пропорционально увеличению разницы. Содержание оставшегося кислорода измеряется с помощью нескольких лямбда-зондов.

Исправность лямбда-зондов обычно проверяют во время испытания на выбросы выхлопных газов. Поскольку он подвержен определенному износу, его следует регулярно проверять, чтобы убедиться, что он работает должным образом.

Как часто нужно проверять лямбда-зонд? Ответ: приблизительно каждые 30 000 км, например, при проведении техобслуживания в автосервисе.

За ужесточением законов, направленных на сокращение выбросов выхлопных газов, последовало усовершенствование технологии последующей обработки выхлопных газов.

Типы лямбда датчиков.

Какие бывают лямбда зонды и чем отличаются? Существует два типа датчиков лямбда – платиновый и титановый. Отличаются принципом определения количества не сгоревшего кислорода в выхлопных газах – по изменению сопротивления или по скачку напряжения.

Лямбда датчик на принципе скачка напряжения.

Этот зонд состоит из полого керамического элемента из диоксида циркония в форме пальца. Характерной особенностью этого твердого электролита является то, что он проницаем для ионов кислорода при температуре выше 300 ° С. Обе стороны керамики покрыты тонким пористым слоем платины, который служит электродом. Выбросы отработавших газов проходят снаружи керамического элемента, а внутренняя часть заполнена эталонным воздухом.

Схема строения лямбда зонда из диоксида циркония

Свойства керамического элемента означают, что разная концентрация кислорода с обеих сторон вызывает миграцию ионов кислорода, что, в свою очередь, создает напряжение. Это напряжение используется в качестве сигнала для блока управления двигателем, который регулирует соотношение воздух-топливо на впрыск в зависимости от содержания остаточного кислорода в выхлопных газах.

Этот процесс измерения остатка кислорода в выхлопных газах повторяется несколько раз в секунду на основе чего создается более богатая топливом или бедная топливная смесь.

Лямбда датчик на принципе изменения сопротивления

В датчиках этого типа керамический элемент изготовлен из диоксида титана с использованием многослойной толстопленочной технологии. Одним из свойств диоксида титана является то, что его сопротивление изменяется пропорционально концентрации кислорода в выбросах выхлопных газов. При более высоком содержании кислорода (обедненная смесь λ> 1) он менее проводящий (сопротивление увеличивается), а при более низком содержании кислорода (обогащенная смесь λ 1), так и в обогащенном (λ

Источник:
http://4inim.ru/archives/4401