Автоваз

Что такое лямбда зонд в автомобиле

По

04.08.2019

756

Содержание

Что это за элемент? Почему у него такое странное название и для чего нужен лямбда зонд в принципе?

Любой современный автомобиль скрывает внутри себя электронику. Даже у сверхбюджетной машины, не имеющей никаких благ цивилизации в салоне, под капотом найдётся блок управления двигателем (ЭБУ), напичканный микросхемами.

Это дань технологического прогресса. Чтобы контролировать работу мотора, электронике нужно получать информацию о том, что с ним происходит, и для этого, как вы уже могли догадаться, используются различные датчики.

В этой статье мы уделим внимание одному из самых важных представителей этого семейства — лямбда зонду. Читайте дальше, не пожалеете.

Для чего нужен лямбда зонд

Этот элемент, иногда называют датчиком концентрации кислорода. Нужен лямбда, для определения количества кислорода в выхлопе.

Зачем ЭБУ данная информация? Всё просто объяснить по работе двигателя внутреннего сгорания.

Главное условие — это горение смеси топлива с воздухом, причём для максимально эффективной работы силового агрегата, данные компоненты должны смешиваться в определённой пропорции..

Отвечает за это блок управления, а свои вычисления и, как следствие, команды на впрыск строго определённой дозы горючего и запускf воздуха. Он делает выводы на основе информации, поступившей от датчиков, среди которых лямбда играет ключевую роль.

Датчик лямбда зонд реагирует на количество оставшегося после сгорания смеси кислорода — если его много в выхлопных газах, значит смесь обеднённая и можно впрыснуть больше горючего, если же слишком мало — наоборот, сэкономить.

Другими словами, благодаря этому элементу удаётся оптимально скорректировать подачу бензина или солярки, что влияет не только на характеристики мотора, но и на количество выбрасываемых вредных веществ.

Чтобы он мог исполнять свою важную миссию, его располагают в выхлопной системе, иногда даже по нескольку штук.

Кстати, в технической литературе греческой буквой λ (лямбда) обозначают коэффициент избытка воздуха в смеси — отсюда и название датчика.

Лямбда зонд, что внутри

Теперь, уважаемые читатели, мы знаем, для чего нужен лямбда зонд, нам же остаётся познакомиться с ним ближе, дабы составить полную картину о данном элементе.

Внешне это самый «лямбда» чем-то похож на свечу зажигания — датчик имеет цилиндрический корпус и резьбу на нём для ввинчивания в посадочное место. Внутри него находятся следующие детали:

гальванический элемент;
электроды с напылением из платины;
камера с воздухом;
контакты, выводы и различные втулки;
подогреватель (в современных образцах).

Главным среди всех вышеперечисленных деталей в кислородном датчике лямбда зонд является гальванический элемент.

В старых образцах он изготавливался на основе двуокиси титана, новые же датчики делают из диоксида циркония. Разные материалы диктуют и разные подходы к снятию информации, но миссию выполняют одинаковую.

Неисправности датчика и способы их устранения

Нет ничего вечного среди узлов автомобиля и кислородный датчик не исключение. Как определить, что он вышел из строя?

Итак, лямбда зонд признаки неисправности данной детали:

загорелся символ Check Engine на приборной панели — хотя свидетельствовать он может о целой куче разных проблем с мотором и систем с ним связанных, поломанный датчик лямбда зонд также может вызвать эту надоедливую иконку;
нестабильная работа мотора;
повышенный расход топлива;
если заглушить и сразу попробовать снова завести двигатель, то он стартует с трудом, хотя после остывания («на холодную») таких проблем не наблюдается;
из выхлопной трубы вырывается чёрный дым.

Все эти проблемы возможны из-за того, что ЭБУ не знает как правильно сформировать топливно-воздушную смесь, а значит наш сегодняшний герой статьи может быть тут замешан.

Лямбда зонд, катализатор и обманки

Что делать, если обследование у специалистов подтвердило выход из строя кислородного датчика?

Вариантов может быть несколько: замена, которая станет в копеечку, так как эти элементы очень дорогие, или же установка обманки, которая будет создавать для блока управления ложные сигналы.

Конечно же, первый способ предпочтительнее, ведь от правильной работы всей электронной системы зависит и здоровье двигателя, но если вам по душе второй вариант, то кое-какие нюансы данной процедуры стоит раскрыть.

Стоит отметить, что обманки применяют и при исправных лямбда, а всё из-за того, что современные выхлопные системы комплектуют ещё одним дорогостоящим компонентом — катализатором.

Катализатор должен очищать газы, выходящие из мотора, а для контроля его работы ставят два датчика — один перед ним, а второй после.

Признаком исправности узла являются различные показания двух зондов, а если катализатор удалён, то понадобится создать эмуляцию его работы, и тут вам без вышеупомянутых обманок не обойтись

Два способа симуляции лямбда зонда

Механическая обманка

Механическая обманка применяется при исправных датчиках, но удалённом катализаторе .

Чтобы создать правильную разность показаний, на один из зондов монтируется миниатюрная проставка, наполненная теми же материалами, что и катализатор.

Таким образом датчик «думает», что находится после исправного катализатора, хотя на самом деле нет.

Электронная обманка

Электронная обманка делается для генерации правильных показаний для мозга двигателя , иногда применяются отдельные микроконтроллеры, симулирующий сигналы датчика. А иногда обходятся простейшими схемами.

Могут также использоваться специальные прошивки для ЭБУ.

На этом всё по теме. Разрешите откланяться, и пожелать вам только исправной и надёжной автомобильной техники, которая будет радовать приятными поездками и путешествиями.

Современные транспортные средства оснащены множеством датчиков, контролирующих работоспособность узлов и агрегатов. Одним из основных датчиков автомобиля является датчик остаточного кислорода (λ-зонд). Однако лишь немногие автомобилисты знают, как проверить лямбда-зонд самостоятельно, сэкономив время и финансы.

Что такое лямбда-зонд, и где он находится

В связи с ужесточением экологических норм для уменьшения токсичности выхлопных газов машины начали оборудовать каталитическим нейтрализатором (катализатором). Качество и продолжительность его работы находится в прямой зависимости от состава топливно-воздушной смеси (ТВС). В зависимости от сигналов, передаваемых лямбда-зондом, регулируется процентное соотношение в смеси топлива и воздуха.

Лямбда-зонд — система, определяющая, какое количество остаточного кислорода содержится в выхлопных газах. Иначе его можно назвать — кислородный датчик.

Располагается лямбда-зонд в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором

Качественная очистка от токсичных выхлопов в катализаторе проводится только при наличии в них кислорода. Для контроля эффективности действия нейтрализатора и повышения точности исследования состояния выхлопных газов на многих моделях устанавливают второй лямбда-зонд на выходе катализатора.

Для повышения эффективности на современных автомобилях устанавливается дополнительный лямбда-зонд на выходе катализатора

Как работает датчик кислорода

Главной функцией лямбда-зонда считается измерение количество кислорода, содержащегося в выхлопных газах, и сравнение его с эталонным.

Электрические импульсы от кислородного датчика поступают в электронный блок управления (ЭБУ) топливной системой. Относительно этих данных ЭБУ регулирует состав ТВС, подаваемой в цилиндры.

Схема установки основного и дополнительного датчиков кислорода в автомобиле

Результатом совместной работы лямбда-зонда и ЭБУ является получение стехиометрической (теоретически идеальной, оптимальной) ТВС, состоящей из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива, при которой λ=1. У обогащенной смеси (избыток бензина) λ 1.

График зависимости мощности (P) и расхода топлива (Q) от величины (λ)

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)

Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.

Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.

Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика — 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси — пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.

Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6

Симптомы неисправности

Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:

Повышенная токсичность выхлопных газов;
Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
Увеличение расхода топлива;
Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.

Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.

Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:

Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
Нарушение целостности конструкции датчика.

Способы диагностики кислородного датчика

Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.

Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.

Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить

Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)

Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:

Напряжение в нагревательной цепи;
«Опорное» напряжение;
Состояние нагревателя;
Сигнал датчика.

Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа

Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:

Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
Щупы присоединяют к цепи подогрева.
Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе — 12В.

«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.

«—» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд — ЭБУ».

Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:

Включают зажигание.
Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
Прибор должен показать 0,45 В.

Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:

Снимают разъём с устройства.
Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.

Важно! Отсутствие сопротивления говорит о разрыве в цепи нагревателя.

Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:

Заводят двигатель.
Прогревают его до рабочей температуры.
Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.

Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.

Видео: проверка лямбда-зонда тестером

Проверка осциллографом

Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
Мотор прогревают до рабочей температуры.
Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.

Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда

Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.

Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом

Другие способы проверки

Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.

Перечень ошибок лямбда-зонда

Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.

Дата публикации: 25 ноября 2016 .
Категория: Автотехника.

Количество выбросов вредоносных веществ в атмосферу регулируются жесткими экологическими нормами большинства стран мира, включая РФ. Чтобы снизить уровень пагубных испарений были созданы каталитические нейтрализаторы (или как их еще называют катализаторы). Эти устройства снижают объем вредных веществ, которые попадают в воздух вместе с выхлопными газами, образующимися в процессе работы ДВС.

Несомненно, катализаторы являются необходимыми узлами автомобиля, однако эффективность их работы обусловлена определенными условиями. В процессе работы нейтрализатора необходимо контролировать состав топливно-воздушной смеси, иначе полезный элемент перестанет выполнять свои функции. Чтобы устройство работало как можно дольше используются специальные датчики кислорода, также известные как кислородные датчики, датчики концентрации О₂ или лямбда-зонды (ЛЗ).