Для чего нужен лямбда-зонд и как его отремонтировать

Для чего нужен лямбда-зонд и как его отремонтировать?

В любой современной машине имеется лямбда-зонд и многие водители не придают ему (и выходу его из строя) значения, а зря. И дело даже не в чистоте воздуха, который от роста количества автомобилей не становится чище, а в том, что без лябда-зонда, двигатель автомобиля уже не работает как надо, и уже не экономичен. Поэтому очень важно при выходе из строя лямбда-зонда, уметь восстановить его как можно раньше. Как это сделать самому, мы и разберёмся в этой статье.

Нормы токсичности выхлопа автомобилей с каждым годом стремительно ужесточаются (особенно в европейских странах), и конструкторы постоянно под это подстраивают двигатели современных автомобилей (под экономичность и чистый выхлоп). От этого теряется часть мощности и усложняется двигатель. А делать выхлоп максимально чистым, каталитический нейтрализатор может только при соблюдении ряда условий. И одно из них — это соотношение топливной смеси, когда на каждую часть бензина приходится 14,7 части воздуха (на карбюраторных машинах немного другое соотношение).

У хорошо настроенного исправного двигателя впрыскового автомобиля, расход бензина зависит в основном от длительности импульсов форсунок. Эту длительность (время в открытом состоянии) задаёт электронный блок управления двигателем, так называемая «эфишка», название у ремонтников появилось от заглавных букв блока — EFI. Когда двигатель впрысковой машины запущен и работает, блок управления считывает необходимую информацию с датчиков, затем обрабатывает её, и исходя из этих показателей открывает форсунки. Но определить точное количество впрыснутого топлива не просто — инжекторы засоряются, может поменяться давление топлива в магистрали или плотность воздуха и много чего ещё. Поэтому для очень точной работы системы и чёткой работы мотора, электронному мозгу (блоку управления) нужна обратная связь. То есть просто необходимо знать, как прошло сгорание топлива в цилиндрах мотора. Вот за эту важную информацию и отвечает лямбда-зонд или как его ещё называют — датчик кислорода.

И если сигнал на нём слабый, то в выхлопных газах машины переизбыток кислорода, это значит, что топливо-воздушная смесь бедная. От этого блок управления моментально увеличит время открытия форсунок и этим естественно обогатит смесь до нужного соотношения. Ну и наоборот, при чрезмерно богатой топливо-воздушной смеси, время открытия форсунок снизится. Так работает исправная система впрыска современных машин, то есть состав топливо-воздушной смеси в работающем моторе корректируется каждую долю секунды.

Более того, на многих современных автомобилях и мотоциклах, на заводе устанавливают несколько лямбда-датчиков (в выпускном коллекторе каждого цилиндра). В этом случае, электронный мозг системы впрыска не просто изменяет длительность открытия всех форсунок, но и контролирует состав горючей смеси в каждом цилиндре отдельно. К тому же блок управления следит за состоянием каталитического нейтрализатора или катализаторов, так как их тоже бывает несколько. Таким образом, на многих современных автомобилях, может быть установлено более десятка лямбда-зондов (чем больше цилиндров в моторе, тем лямбда-датчиков больше). И выходят из строя они примерно одновременно. Но переживать по этому поводу небогатому автовладельцу не стоит, так как на большинстве рядовых и не новых иномарок, которыми пользуется у нас в стране рядовой водитель, лямбда-зонд всего один.

Из-за чего может выйти из строя лямбда-зонд, стоимостью в 200 -300 долларов, за считаные километры. Это и изношенные поршневые кольца (а тем более поршневая группа), изношенные сальники клапанов и их направляющие, этилированный или некачественный бензин, а так же всевозможные непроверенные составы из бутылочек с яркими этикетками, которые водители-чайники так любят заливать в бензобак своей машины. От этих неблагоприятных факторов, уровень сигнала с лямбда-зонда снижается с каждым пройденным километром, а электронный блок решает, что смесь обедняется и соответственно обогащает её (как мы уже знаем, увеличивая длительность импульса открытия форсунок). От этого расход топлива стремительно растёт, а катализатор постепенно забивается.

Многие Кулибины (в кавычках) с толкнувшись с острой проблемой неуёмного аппетита двигателя, догадываются, что виноват датчик кислорода, ну и поступают весьма просто (зачем им думать) : сдёргивают с датчика провод. И теперь сигнала с датчика естественно нет вообще. Электронный блок управления «видит», что датчик якобы вышел из строя, зажигает лампочку на панели приборов (Check — но не на всех моделях) и подключает обходную программу. Отмечу особо (особенно для Кулибиных), что основная функция (задача) этой программы, несмотря ни на что, даже на большой расход топлива, помочь автомобилю добраться до ремонтного сервиса. При попытке сымитировать сигнал от датчика, электронный мозг обнаружит, что сигнал с датчика не меняется со временем, и тоже решит, что он вышел из строя, и естественно включит обходную программу. Произойдёт то же самое, как и с обрывом проводов. Теперь держите бумажник всегда наготове, так как вам потребуется для каждой поездки довольно много бензина.

Любой водитель в такой ситуации, задастся вполне естественным вопросом: что же делать, если расход бензина резко повысился? Для начала, если у вас нет своего газоанализатора, съездить в автосервис и замерить уровень СО (во всех режимах работы мотора). И если уровень укладывается в нормы именно вашей машины, а не ГОСТа (для впрысковых машин технические требования ГОСТа по СО не очень то подходят), то мотор вашего автомобиля в перерасходе топлива невиновен. Ищите другие причины, например расход топлива может повысится, если заклинены тормозные колодки, или вы просто ездите на недостаточно накачанных шинах. Многие водители довольно резко стартуют с каждого светофора, а потом удивляются, почему их автомобиль так прожорлив.

Но часто, поездка за замером СО не нужна, так как и так видно всё, как говорится невооружённым глазом. Например если холодный двигатель неустойчиво работает на холостом ходу, постоянно пытаясь заглохнуть, свечи чёрного цвета, но прогревшись мотор начинает работать нормально, то виноват в большинстве случаев наш пресловутый лямбда-зонд. Прогреваясь, он начинает работать нормально. Реже, но всё же могут быть и другие причины описанной неисправности двигателя. И убедиться в чём дело (в датчике или в чем то другом) можно только проверив сам лямбда-зонд. А для этого необходимы специальные приборы, так как сигнал с датчика слишком слаб, и измерить его обычным тестером невозможно. Как проверить работоспособность других датчиков впрысковой машины, причём с помощью обыкновенного тестера, я уже писал и почитать об этом весьма желательно вот в этой статье.

В развитых странах обеспеченные водители поступают очень просто: покупают новый лямбда-зонд, а это как я уже говорил примерно в пределах трёхсот долларов, и выкинув старый, устанавливают на его место новый. У наших отечественных водителей, особенно не богатых, имеются как всегда другие пути решения распространённой проблемы. Например можно приобрести датчик подешевле (от другого автомобиля, например от отечественного). Ведь устройство всех лямбда-зондов одинаковое, и один от другого может отличаться только посадочными размерами да ещё и электро-разъёмом. Главное при покупке учесть посадочный размер (что бы был одинаковый), а электро-разъём можно переделать (продаётся великое множество различных клемм и колодок).

Многие покупают на разборке оригинальный (родной) датчик, но бэушный, что делать не советую, так как неизвестно сколько времени он проработал на машине доноре, и в любой момент он может выйти из строя.

Но есть всё таки способ, как оживить ваш родной, но неисправный лямбда-зонд. И описать этот способ для меня (ну и естественно для вас) на этом блоге просто необходимо, так как блог рассчитан на людей, которые …. . Впрочем чего это я, на кого рассчитан этот блог, можно прочитать на страничке «обо мне». Не будем отвлекаться, а идём дальше.

Во многих крупных городах, технология восстановления лямбда-зонда уже давно отработана и не отличается сложностью. Ведь чтобы вернуть работоспособность датчика, достаточно подержать его всего десять минут в ортофосфорной кислоте (она входит в состав преобразователя ржавчины) при обычной комнатной температуре, а затем хорошенько промыть его водой с мягкой колонковой кисточкой и можно устанавливать его на место — он снова готов к работе. Естественно сигнал восстановится не сразу, а через час или полтора работы мотора (электронному мозгу надо адаптироваться).

Для более тщательной промывки, лямбда-зонд нужно будет вскрыть. Аккуратно (через алюминиевую фольгу) зажав датчик в патрон токарного станка, тонким резцом срезаем у самого основания защитный колпачок (с отверстиями). Далее уже оголённый датчик, который представляет собой керамический стержень (на стержень напыленны платиновые полоски, отсюда его немалая цена) окунаем на 10 минут в кислоту. Ортофосфорная кислота разрушает свинцовую плёнку и нагар на поверхности керамического стержня. Как я уже говорил, держим его в кислоте не более 10 минут, так как если передержать, то могут испортиться токопроводящие платиновые электроды. По этой же причине ни в коем случае нельзя зачищать стержень наждачной бумагой или надфилем. Далее, когда кислота очистит стержень от токопроводящей плёнки, остаётся промыть его в воде и вернуть на место колпачок. Теперь аккуратно капнув аргоновой сваркой, закрепляем колпачок на своём родном месте.

Есть ещё более сложный способ, который недоступен обычному автомобилисту, и я его опишу лишь для общего развития. Ну и для того — вдруг он появится в автосервисе вашего города, и кто-то захочет им воспользоваться, так как он очень эффективен и его можно использовать многократно. Его удалось разработать учёным из дальневосточного РАН отделения. Суть его известна из физики — плотность тока в различных газах определяется концентрацией ионов, величиной их заряда, а так же из подвижностью. А в отработанных газах автомобиля ионы образуются от повышения температуры. И если температура, а от неё и подвижность ионов известны (напряжённость поля тоже известна, так как на неё подаётся 1 вольт), то выходные характеристики зависят только от концентрации ионов. Их измеряют частотомером и осциллографом. Затем на ультрозвуковом стенде в эмульсионном моющем растворе проводят отчистку загрязнённых электродов. При этом возможен электролиз вязких металлов осевших на поверхности (например свинца). При очистке учитывается материал стержня (металлокерамика или фарфор) с напылением металлов, таких как платина, цирконий, барий и др. В итоге восстановленный лямбда-зонд испытывают специальными приборами и устанавливают на машину. И самое главное, как я уже говорил, операцию восстановления можно проводить многократно.

Читать еще: Что такое в двигателе фгос

Это ещё раз подтверждает, что наши учёные на много превосходят забугорных, для которых основная идея — это как что-то разработать, а вот как восстановить какую то деталь, им с нашими не сравниться.

Как проверить датчик лямбда зонд

В двигателях внутреннего сгорания кислород определяет оптимальное соотношение компонентов горючей смеси, эффективность и экологичность работы двигателя. Лямбда (λ) зонд – это прибор для изменения объема кислорода или его смеси с несгоревшим топливом в коллекторе силового агрегата. Представление об устройстве и принципе работы датчика поможет владельцу авто контролировать его работоспособность, предотвращая нестабильную работу двигателя и перерасход топлива.

Назначение и принцип работы лямбда зонда

Лямбда зонд, установленный на выхлопной трубе

Жесткие экологические требования для автомобилей заставляют производителей применять каталитические нейтрализаторы, уменьшающие токсичность выхлопа. Но его эффективной работы невозможно добиться без контроля состава воздушно-топливной смеси. Такой контроль осуществляет датчик кислорода, он же λ-зонд, работа которого основана на использовании обратной связи устройства и топливной системы с дискретной или электронной системой впрыска.

Измерение количества лишнего воздуха производится определением остаточного кислорода в выхлопном газе. Для этого лямбда-зонд ставят перед катализатором выпускного коллектора. Сигнал датчика обрабатывает блок управления и оптимизирует воздушно-топливную смесь, более точно дозируя подачу форсунками топлива. На некоторых моделях авто устанавливается второй прибор после катализатора, что делает приготовление смеси еще более точным.

Лямбда-зонд работает как гальванический элемент с твердым электродом, выполненным в виде керамики из двуокиси циркония, легированной окисью иттрия, на котором нанесено платиновое напыление, выполняющее роль электродов. Один из них фиксирует показания атмосферного воздуха, а второй – выхлопного газа. Эффективная работа прибора возможна при достижении температуры более 300 о С, когда циркониевый электролит приобретает проводимость. Выходное напряжение появляется от разницы количества кислорода в атмосфере и выхлопном газе.

Устройство датчика кислорода (лямбда зонда)

Существует два вида λ-зонда – широкополосный и двухточечный. Первый тип обладает более высокой информативностью, позволяющей более точно настроить работу двигателя. Устройство изготавливают из материалов, выдерживающих повышенные температуры. Принцип работы всех типов датчика одинаков, и заключается в следующем:

Двухточечный измеряет уровень кислорода в выхлопе двигателя и атмосфере при помощи электродов, на которых в зависимости от уровня кислорода меняется разность потенциалов. Сигнал снимается блоком управления двигателя, после чего автоматически корректируется подача топлива в цилиндры форсунками.
Широкополосный состоит их закачивающего и двухточечного элемента. На его электродах поддерживается постоянное напряжение 450 мВ корректировкой силы тока закачивания. Уменьшение содержания кислорода в выхлопе приводит к повышению напряжения на электродах. Блок управления после получения сигнала создает необходимый ток на закачивающем элементе для закачки или откачки воздуха, чтобы привести к нормативному напряжению. Так, при чрезмерно обогащенной топливно-воздушной смеси БУ посылает команду закачать дополнительную порцию воздуха, а при обедненной смеси воздействует на систему впрыска.

Возможные причины неисправности лямбда зонда

Внешний вид неисправного лямбда зонда

Как и любое другое устройство, лямбда-зонд может выходить из строя, но в большинстве случаев автомобиль остается на ходу, при этом динамика его движения значительно ухудшается, и расход топлива возрастает, из-за чего транспортное средство нуждается в срочном ремонте. Поломки λ-зонда происходят по следующим причинам:

Механическая поломка при повреждении или дефекте корпуса, нарушении обмотки датчика, и т. д.
Плохое качество топлива, при котором железо и свинец забивают активные электроды устройства.
Попадание в выхлопную трубу масла при плохом состоянии маслосъемных колец.
Попадание на устройство растворителей, моющих или любых других эксплуатационных жидкостей.
«Хлопки» из двигателя из-за сбоев системы зажигания, разрушающие хрупкие керамические части устройства.
Перегрев из-за неверно выставленного угла опережения зажигания или богатой топливной смеси.
Применение герметика при установке прибора, содержащего силикон, или вулканизирующегося при комнатной температуре.
Многочисленные неудачные попытки запуска мотора в течение короткого времени, что приводит к накоплению в выхлопном коллекторе топлива и его воспламенения, вызывающего ударную волну.
Замыкание на «массу», плохой контакт или его отсутствие во входной цепи прибора.

Симптомы неисправности лямбда зонда

Основные неисправности λ-зонда проявляются в следующих признаках:

Повышение общей токсичности выхлопных газов.
Двигатель на небольших оборотах работает неустойчиво.
Наблюдается перерасход топлива.
При езде ухудшается динамика движения автомобиля.
При остановке авто после движения, от катализатора в выпускном коллекторе слышно характерное потрескивание.
В области каталитического нейтрализатора повышается температура или происходит его разогрев до раскаленного состояния.
Сигнал лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» во время установившегося режима движения.

Способы проверки лямбда зонда

Проверка лямбда зонда мультиметром

Для самостоятельной проверки λ-зонда необходим цифровой вольтметра и руководство по эксплуатации автомобиля. Последовательность действий при этом следующая:

От колодки зонда отсоединяются провода и подключается вольтметр.
Двигатель автомобиля запускают, устанавливают частоту вращения 2500 об/мин, после чего снижают до 2000 об/мин.
Извлекают вакуумную трубку из регулятора топливного давления и фиксируют показания вольтметра.
При значении 0,9 В датчик исправен. Если вольтметр никак не реагирует, или показание ниже 0,8 В – λ-зонд неисправен.
Для проверки в динамике, зонд подсоединяют к разъему, параллельно подключив вольтметр и поддерживая вращение коленчатого вала двигателя на 1500 об/мин.
Если датчик исправен, вольтметр покажет 0,5 В. Отклонение от данного значения говорит о поломке.

Ремонт лямбда зонда

При поломке λ-зонда, его можно просто отключить, при этом блок управления перейдет на средние параметры впрыска топлива. Это действие сразу даст о себе знать в виде повышенного расхода горючего и появлением ошибки в ЭБУ двигателя. При поломке лямбда-зонда, его необходимо заменить. Но существуют технологии «оживления» неисправного датчика, которые позволяют с определенной долей вероятности вернуть его в работоспособное состояние:

Ремонт лямбда зонда отмачиванием в ортофосфорной кислоте

1. Промывка прибора ортофосфорной кислотой при комнатной температуре в течение 10 мин. Кислота разъедает нагар и осевший свинец на стержне. При этом важно не переусердствовать, чтобы не повредить платиновые электроды. Устройство вскрывают, срезая на токарном станке колпачок у самого основания, и окунают стержень в кислоту, после промывают в воде и приваривают колпачок на прежнее место аргоновой сваркой. После процедуры сигнал восстанавливается спустя 1-1,5 ч. работы двигателя.

Старый и новый лямбда зонд

2. «Мягкая зачистка» электродов ультразвуковым диспергатором в эмульсионном растворе. Во время процедуры возможно появление электролиза вязких металлов, отложившихся на поверхности. Перед зачисткой учитывают конструкцию зонда и материал его изготовления (керамика или металлокерамика), на которую нанесены инертные материалы (цирконий, платина, барий, и т. д.). После восстановления датчик испытывают при помощи приборов и возвращают в автомобиль. Процедуру можно повторять многократно.

Что такое лямбда-зонд автомобиля – особенности и функции

Особенности и назначение лямбда-зонда в автомобиле: что такое лямбда-зонд, исправность датчиков, экологические нормы. Видео про лямбда-зонд автомобиля.

Современные модификации автомобилей состоят из различных систем, узлов и деталей. Каждый элемент имеет свое назначение и выполняет конкретные функции в работе транспортных средств. Особенно следует выделить работу лямбда-зондов, установленных в топливных системах авто. По-другому их называют датчиками кислорода.

Назначением таких деталей является измерение в выхлопах количества газов. Подобные измерения необходимы для надежного функционирования двигателей. Кроме этого, лямбда-зонды помогают минимизировать количество вредных выбросов в атмосферу. Кроме мощности, транспортные средства должны отвечать конкретным экологическим требованиям.

Происхождение кислородных датчиков

Название такой детали происходит от греческого символа «лямбда». Используется такой символ для измерения содержания кислорода в воздушно-топливной смеси. Вообще, в машинах немало элементов, отвечающих за регулярный контроль различных автомобильных узлов и систем. Датчики кислорода можно сравнить с дыхательной системой человеческого организма.

Чаще всего встречаются электромеханические виды лямбда-зондов. Однако существуют и иные виды этих деталей. Отличительной особенностью электромеханических моделей является внутренний электрод. Изготовлен он из циркония. Материал выбран создателями лямбда-зонда неслучайно – н может выдержать воздействие 1000-градусной жары.

Месторасположение лямбда-зондов

Устанавливается кислородный датчик на выпускном коллекторе. Так называются большие трубы на двигателе. Точнее, лямбда-зонд находится прямо перед катализатором. Последний отвечает за минимизацию вредных выхлопов. В случае износа датчика кислорода начинаются нежелательные процессы:

увеличивается расход топлива;
падает динамика;
двигатель работает нестабильно;
растет токсичность выхлопов;
снижается мощность мотора.

При незначительном износе или повреждении данного элемента возможен его ремонт. Однако если повреждения серьезные, датчик кислорода придется полностью менять.

Функции лямбда-зонда

Основным назначением датчика является замер не сгоревшего кислорода, а также топливных носителей в выхлопах. Благодаря этому происходит подготовка оптимального соотношение топливно-горючей смеси. Кроме того, лямбда-зонд минимизирует количество токсических отходов горения в воздух. Эта небольшая деталь является неотъемлемой частью выхлопной системы ТС.

Измерение концентрации кислорода происходит очень интересным методом. Датчик определяет в выхлопах количество кислорода, выдавая достаточно точные показатели. Именно по этой причине он является неотъемлемой частью выхлопной системы, основным назначением которого является полное сгорание подаваемого топлива.

От качества работы топливного датчика зависит и расход ГСМ. При оптимальной концентрации топливной смеси минимизируется ее расход. А в атмосферу попадет минимальное количество токсинов. В случае отклонений автоматически увеличивается расход топлива и отравляющих выхлопов. В случае игнорирования проблемы со временем произойдет поломка ДВС.

Сколько датчиков кислорода в авто

В зависимости от модификации автомобиля, устанавливаются разное количество лямбда-зондов. В выхлопной системе встречается 1, 2 или 4 датчиков, контролирующих кислород. Если в транспортном средстве присутствует два лямбда-зонда, эксплуатационные расходы растут.

Читать еще: Что обозначает двигатель донс

Стоят эти детали достаточно дорого. А замену, согласно рекомендациям производителей, необходимо проводить каждый три года. Если приборная панель отобразит увеличенное содержание кислорода, придется заливать больше топливных носителей. В случае сокращения концентрации кислорода, подача смеси должна быть уменьшена. Информация о содержании кислорода поступает на электронный блок управления мотора. Регулировка подготовки смеси происходит через электронный впрыск.

Стехиометрическое отношение

В автомобилестроении используется теория функционирования ДВС. По этой теории, необходимо соблюдение так называемого стехиометрического соотношения – так называется оптимальная пропорция кислорода и топлива, благодаря которой топливо горит качественно. Происходит это в цилиндре двигателя. Точнее, в камере, находящейся в таком цилиндре. Следовательно, стехиометрическое отношение считается важнейшим параметром, от которого во много зависит налаженная работа всей топливной системы.

С учетом такого показателя происходит работа режима работы мотора. Оптимальным соотношением этих двух компонентов считается 14,7:1. Первая из цифр обозначает массу кислорода, а вторая – топлива в килограммах. Поступление данной топливовоздушной смеси в указанной пропорции происходит в определенный отрезок времени.

Коэффициент избытка кислорода

Данный параметр показывает соотношение реального количества воздуха, подаваемого в мотор, и стехиометрической нормы, которая необходима для качественного сгорания топливного носителя. Обозначается такой параметр греческим символом «лямбда». Значение «лямбда» предопределяет соотношение воздух/топливо в смеси. Существует всего 3 вида такой смеси:

Стехиометрическая смесь.
Богатая смесь с избытком топливного носителя и недостатком кислорода.
Бедная смесь с избытком кислорода и недостатком топливного носителя.

Современные модификации моторов работают с использованием любого типа смеси. Зависит это от конкретных задач, стоящих перед авопроизводителями:

интенсивность ускорения;
экономия топлива;
соблюдение норм экологической безопасности.

Для обеспечения достаточной мощности мотора достаточно богатой смеси. Значение датчика кислорода должно равняться при этом 0.9. А чтобы сократить расход топливных носителей, потребуется стехиометрическая смесь. С такой смесью эффективно будет функционировать и катализатор.

В большинстве случаев современные модели авто оснащаются двумя лямбда-зондами. Это касается рядных двигателей. Первый устанавливается перед катализатором. По-другому его называют лямбда-зондом. Второй датчик размещен после каталитического нейтрализатора. Это нижний кислородный датчик.

Обе детали имеют идентичную конструкцию, и различий между ними нет. Однако каждый из них имеет разные функции. Верхний лямбда-зонд отвечает за измерение количества воздуха в отработанных выхлопах. Он отправляет сигнал блоку управления мотора. Умная система понимает, какая топливовоздушная смесь подается в агрегат. Данный сигнал также предопределяет количество подаваемого топливного носителя. За корректировку объема смеси отвечает ЭБУ. За образец используется стехиометрическое соотношение.

Необходимо учесть, что во время прогрева мотора сигналы, поступающие с лямбда-зонда блокируются ЭБУ. Следовательно, необходимо дождаться прогрева двигателя до рабочей температуры. Нижний кислородный датчик выполняет дополнительную корректировку. Параллельно он «следит» за работой катализатора.

Конструкция лямбда-зонда

Сегодня в автомобилестроении используется несколько разновидностей датчиков кислорода. Наиболее распространенными являются модели, работающие на диоксиде циркония. Среди основных элементов лямбда-зонда необходимо выделить:

наружный электрод;
внутренний электрод;
нагревательный элемент;
твердый электролит;
корпус.

Первый элемент непосредственно контактирует с выхлопами. С атмосферой взаимодействует внутренний электрод. А нагревательный элемент отвечает за прогрев детали, пока температура не достигнет 300-градусного показателя. Это рабочая температура лямбда-зонда. Твердотельный электролит изготовлен из диоксида циркония, он находится между электродами. Корпус детали отличается наличием перфорация. Через такое отверстие проходят отработанные выхлопы. Для защиты электродов использовано платиновое напыление. Кроме того, платина отличается чувствительностью к воздуху.

Как проверить исправность датчиков кислорода

Чтобы установить, в каком состоянии находится лямбда-зонд, мастера используют диагностические сканеры. Существуют разные виды таких специальных устройств. Также меняется цена в зависимости от модели и производителя сканеров. Наиболее бюджетной считается модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition. От других модификаций она отличается высококачественной сборкой.

С использованием данного оборудования возможна проверка не только датчиков кислорода, но и разных узлов автотранспортного средства. Сканер позволяет контролировать сигналы каждого датчика и совместим с разными диагностическими программами. В случае поломки датчика, он моментально отобразит отклонения от эталонных показателей.

Основные неисправности

Повреждение или выход из строя лямбда-зонда происходит по разным причинам. Наиболее распространенной из них является износ. Это явление на жаргоне называют «старением» датчика. Уязвимой частью такой детали является нагревательный элемент. Часто обрывается электрическая цепь, что в конечном итоге приводит к отказу датчика.

Не менее распространенной причиной неисправной работы такой детали является загрязнение. Причина таких проблем заключается в заливке низкокачественного топлива. Также неисправности могут быть вызваны следующими причинами:

перегрев;
различные присадки;
чистящие средства;
масла.

При обнаружении проблем с работой лямбда-зонда или его полном выходе из строя необходимо срочно обратиться в автомастерскую.

Потеря работоспособности кислородного датчика проявляется разными способами. Поэтому водитель должен быть максимально внимательным, чтобы не упустить явные признаки отказа данной детали. Среди них необходимо выделить:

Появление на панели приборов надписи check engine.
Потеря мощности.
Ослабление отклика на газовой педали.
Неровная работа мотора на холостом ходу.

В любом из этих случаев нужна качественная диагностика. Автовладелец должен в точности знать, в каком состоянии находится лямбда-зонд, нужно ли его менять или ремонтировать. Игнорирование проблем с таким элементом может привести к серьезным последствиям, вплоть до поломки двигателя.

Виды датчиков кислорода

Наиболее распространенными являются циркониевые модели. Сравнительно реже используются титановые аналоги, которые работают на диоксиде титана. Показатель рабочей температуры подобных лямбда-зондов достигает 700 градусов. Функционируют они без атмосферного воздуха.

Также в автомобилестроении используются широкополосные кислородные датчики. Это усовершенствованные модели, в основу которых использованы циркониевые датчики. Функцией циркониевого датчика является контроль концентрации воздуха в отработанных газах. Параллельно они фиксируют напряжение, которое скачет по причине разницы потенциалов. После этого показатели сравниваются с эталонным показателем, составляющим 450 мВ. При отклонениях датчик регулирует содержимое смеси.

Экологические нормы

Одним из важнейших требований к современному автомобилестроению является наличие катализаторов и систем контроля выхлопов. Однако каталитический нейтрализатор не может полноценно функционировать без регулярного контроля состава топливовоздушной смеси. Именно эту функцию выполняют кислородные датчики.

В случае износа или повреждения таких деталей происходит быстрое загрязнение и амортизация катализаторов. Кислородные датчики являются важнейшим элементом топливной системы авто. Они отвечают за управление двигателем, представляя важнейшее звено в большой цепочке.

Заключение

Отказ лямбда-зондов приводит к быстрому износу разных элементов двигателя. А поломка такого агрегата требует огромных расходов на ремонтные работы или полную замену. Поэтому за исправностью датчиков, контролирующих концентрацию кислорода, необходимо следить постоянно. Лучше доверить это дело профессионалам во время планового техосмотра, которые работают с высокотехнологичным оборудованием, выявляющим даже малейшие отклонения от норм. Подобный контроль позволит увеличить эксплуатационный срок такой важной детали, как каталитический нейтрализатор.

Список возможных неисправностей кислородного датчика довольно обширный. Некоторые отображаются на панели приборов, другие можно определить только в автомастерских. Специалисты быстро определят проблему и порекомендуют решения ее решения.

Нельзя менять оригинальную деталь имитаторами. В подобных ситуациях ЭБУ не сможет распознать сигналы, поступающие от чужеродного устройства. В результате коррекция топливовоздушной смеси не будет выполняться.

Следует учесть, что средний ресурс нового лямбда-зонда не превышает 80 тыс. км. пробега. Однако износ может произойти и раньше. Зависит это от эксплуатационных условий и состояния мотора. Наиболее уязвимы такие контроллеры к качеству топливных носителей, которые использует автовладелец. Если вы зальете в бак низкокачественный бензин несколько раз, датчик выйдет из строя. Поэтому лучше переплатить и использовать качественные ГСМ, чем менять такую деталь после каждой заправки.

Видео про лямбда-зонд автомобиля:

Всё, что нужно знать про лямбда-зонд

Как и в любой сложной системе, от которой требуется точная и бесперебойная работа, автомобиль оснащается различными датчиками и контрольными точками. Цель этого подхода ясна: при отказе одного узла остальные начинают сбоить, и нужно сразу видеть неисправность, чтобы вовремя устранить и ее, и возможные последствия. Одной из таких контрольных точек является датчик кислорода или лямбда-зонд, служащий для контроля за работой двигателя.

Назначение

Лямбда-зонд показывает концентрацию остаточного (несгоревшего) кислорода в выхлопе автомобиля.

Чтобы полностью сжечь один литр бензина требуется 14,7 кг воздуха (±0,1 кг). Это соотношение фактического к необходимому объему воздуха называют стехиометрическим или λ=1. При недостаточном количестве воздуха значение будет λ 1 (обедненная смесь). При недостатке кислорода топливо не будет полностью сгорать, то есть вместо углекислого газа СО₂ в выхлопе будет содержаться ядовитый угарный газ СО. Это, так сказать, экологические последствия недостатка воздуха для двигателя. Есть и технические: хуже сгорает топливо – меньше мощность мотора, быстрей выходят из строя детали и компоненты двигателя. При переобогащенной топливной часть несгоревшего бензина будет попадать в выхлопную систему.

Избыток воздуха (обедненная смесь) чреват сгоранием топлива с превышением нормативной температуры, что опасно повреждением поршней, свечей зажигания, клапанов, и опять-таки снижением мощности двигателя. А ядовитый оксид азота NO_х при избытке кислорода не разлагается на безопасный азот N и кислород O_х.

Еще одной деталью, зависящей от правильно оптимального сгорания топлива, является катализатор (каталитический нейтрализатор выхлопных газов). Чем лучше сбалансирована подача топлива и воздуха, тем меньше на него нагрузка, а значит, он дольше прослужит. Стоимость катализатора сегодня стартует от 200$.

Регулировка соотношения топлива и поступающего воздуха осуществляется изменением продолжительности впрыска топливных форсунок. Этим процессом управляет ЭБУ (электронный блок управления), получающий сигнал от датчика.

Итак, лямбда-зонд предназначен для анализа количества остаточного кислорода в выхлопе двигателя. Затем в соответствии с его показаниями происходит подстройка инжекторной системы для получения идеальной насыщенности топливно-воздушной смеси.

Система обратной связи

Электроника, управляющая работой мотора, настраивается нп оптимальные параметры работы еще на конвейере. Но условия работы автомобиля всегда отличаются от идеальных (европейских, азиатских или американских). Да и в процессе эксплуатации двигатель постепенно изнашивается, а значит, необходимо контролировать и корректировать его работу. Эту функцию и выполняет лямбда-зонд в паре с ЭБУ: снятие показаний содержимого выхлопной трубы и на их основании коррекция поступающего в двигатель количества топлива. Обратная связь действует как на бензиновых инжекторных, так и на современных дизельных двигателях: в обоих случаях без нормально работающей лямбды система не сможет оптимально рассчитать расход топлива.

Читать еще: Ваз неисправность плавают обороты двигателя

Конструкция лямбда-зонда

Конструкция датчика:
1. Металлический корпус с резьбой и гайкой под ключ. 2. Уплотнительное кольцо.
3. Токосъемник электрического сигнала. 4. Керамический изолятор.
5. Провода. 6. Уплотнительная манжета проводов. 7. Контакт подогрева.
8. Наружный защитный корпус с отверстием для воздуха. 9. Подогрев.
10. Керамический наконечник. 11. Защитный экран с отверстиями.

Главным конструктивным элементом датчика является пустотелый керамический наконечник из оксида циркония, внутри и снаружи которого нанесено пористое платиновое покрытие (внутренний и наружный электроды). При нагреве до 300-350°С керамика приобретает свойства диэлектрика, проводящего сигналы от наружного электрода на внутренний, возникающие при разности соотношения кислорода и выхлопных газов внутри и снаружи системы выхлопа.

Принцип работы

Циркониевая керамика при нагреве приобретает свойства проводника: ионы кислорода проходят от одного электрода к другому, от области с большей концентрацией кислорода (атмосферы) в область с меньшей концентрацией (выхлоп). Создается электрический ток, сила которого напрямую зависит от плотности кислорода с одной и другой стороны. Этот показатель фиксируется, подается на ЭБУ, который, в свою очередь, регулирует продолжительность впрыска (подачи) топлива.

Для нормальной работы датчика его внутренний электрод и наружный должны быть надежно изолированы друг от друга, а погружная часть (которая располагается выпускной системе) – от атмосферного воздуха.

Место установки

В автомобилях устанавливается одна либо две лямбды.

Если конструкцией предусмотрен один датчик, то, в зависимости от того, есть в нем подогрев или нет, он ставится рядом с двигателем (для быстрого прогрева) или дальше, в более удобном месте.

Схема размещения датчика в системе выхлопа

Две лямбды устанавливаются на автомобили с каталитическим нейтрализатором, по обе стороны от него, и дают показания не только о работе двигателя, но и об эффективности работы самого катализатора. Если ставится пара датчиков, то на входе катализатора может находиться широкополосный, а на выходе – двухточечный, либо же оба двухточечные.

Схема установки двух датчиков кислорода: до и после катализатора

Лямбда-зонд в выхлопной трубе

Виды и конструктивные особенности

Независимо от изменений и дополнений конструкции, принцип работы лямбды остается неизменным. Но производители, учитывая недостатки и слабые места зондов, постоянно вносят изменения, улучшающие их работу.

Подогрев

Одно из важных усовершенствований – искусственный подогрев керамического наконечника для ускорения его выхода на рабочую темературу.

Изначально лямбда-зонд (кислородный датчик) разогревался от раскаленных выхлопных газов, поэтому его устанавливали близко к двигателю, где наиболее высокая температура. Но все равно, для прогрева керамического корпуса до 350-400°С требовалось время, в течение которого датчик не работал. Сейчас в большинстве из них установлен электрический нагреватель, ускоряющий выход датчика на рабочий режим. Эта функция не только оптимизирует расход бензина, но и продлевает срок эксплуатации катализатора.

Двухточечный и широкополосный

Простейшая схема работы, описывающая принцип действия лямбда-зонда, относится как раз к двухточечному датчику. Именно он фиксирует разность концентрации кислорода в атмосфере и выхлопе.

Широкополосный датчик является следующим шагом эволюции этого устройства. В основе его работы лежит принудительная закачка кислорода, содержащегося в выпускной системе, в специальную камеру под действием силы тока (в норме 450 мВ). Чем ниже кислорода содержится в отработавших газах, тем выше нужна сила тока для закачки, и перемены данного параметра фиксируется датчиком.

Схема работы широкополосного датчика кислорода

Количество проводов

В зависимости конструкции и наличия дополнительных функций, на выходе лямбды может находиться от 1 до 5 проводков.

Двухточечные датчики без подогрева

Двухточечные датчики с подогревом

Схема проводов широкополосного датчика: Ip(+) — сигнал тока накачки,
Vs(+) — сигнал измерительной ячейки, Ip(-) и Vs(-) — заземление

Разные производители выпускают свои цвета проводов, но, как правило, темные (черные) всегда идут на сигнал.

Циркониевый или титановый?

Керамика для наконечника лямбда-зонда может изготавливаться не только на основе оксида циркония, но и на основе оксида титана. Принцип действия такого датчика несколько отличается: он измеряет не напряжение, а электрическое сопротивление кислорода в выхлопе: чем больше концентрация кислорода (обедненная смесь), тем ниже сопротивление. И наоборот, чем меньше кислорода (переобогащенная смесь), тем сопротивление будет выше.

Титановый датчик намного быстрей реагирует на изменения состава выхлопа, дольше служит, дает более точные показания. Но и цена его выше, чем циркониевых моделей: за качество и длительную работу приходится раскошеливаться.

Циркониевые датчики, хоть и уступают титановым, пользуются большим спросом: они дешевле, а работают вполне приемлемо, особенно при условии соблюдения правил эксплуатации.

Взаимозаменяемость

В случаях, когда по какой-то причине невозможно купить подходящий датчик, его приходится заменять подобным, подбирая наиболее близкий по параметрам.

При замене соблюдается такое правило: если на автомобиле стоял неподогреваемый датчик, вместо него можно поставить подогреваемый, если правильно подключить провод от нагревательного элемента. Но не наоборот! Если система рассчитана на подогрев датчика, ставить зонд без подогрева нельзя, на старте, когда он еще холодный, компьютер будет воспринимать его сигналы как неисправность.

Для тех, кто ездит на старых автомобилях, замена лямбды на более современную возможна, если грамотно переделать соединение с источником питания для нагрева, заземлением и т.д. Некоторые умельцы делают это самостоятельно, однако лучше обратиться в сервис, где мастера выполнят эту работу профессионально. Главное, чтобы резьба на новой лямбде совпала с резьбой гнезда под нее.

А вот заменить титановые датчики на циркониевые значительно сложней, поскольку в них использованы разные принципы получения данных. Без сложного шаманства с такой задачей не справиться.

Сейчас производители выпускают огромное количество модификаций датчиков, так что найти подходящий по параметрам несложно. В любом случае лучше ставить тот, что подходит к конструкции автомобиля без дополнительных плясок с бубном.

Датчик кислорода для дизельных двигателей

Когда на дизельных автомобилях начали применять электронное управление системой питания (вместо ТНВД), лямбда-зонды начали использоваться и на них. Цель та же: уменьшение вредных выхлопов, оптимизация работы двигателя, и в конечном итоге – экономия средств.

Использование лямбда-зонда особенно эффективно в режиме высоких нагрузок, при котором увеличивается дымообразование. И, как и в бензиновых двигателях, применение датчика кислорода помогает более эффективно использовать каталитический нейтрализатор.

Неисправности, их причины, диагностика, последствия и устранение

Лямбда-зонд – один из самых уязвимых датчиков в автомобиле. Его минимальная рабочая температура 350 ⁰ С, а во время работы он может нагреваться до 900 ⁰ С и выше. Выхлопные газы – среда агрессивная, что тоже не упрощает рабочую задачу. Отчего и как ломаются кислородные датчики?

Существуют естественные причины «старения» и выхода из строя лямбды: заправка некачественным топливом (с высоким содержанием свинцовых элементов или присадок), перегрев системы выхлопа и корпуса датчика, прогорание из-за воспламенения паров топлива в системе выпуска. Есть и поломки из-за ошибок в эксплуатации: загрязнение наконечника техническими жидкостями (маслом, антифризом), применение нерегламентированных герметиков во время установки датчика, неправильная установка (отсутствие герметичности). И, наконец, могут банально оборваться либо перетереться провода.

В каждом из этих случаев датчик бесповоротно выходит из строя, и система начинает работать в аварийном режиме. Симптомы поломки лямбда-зонда неоднозначны: они также могут свидетельствовать и про другие проблемы.

Поломка датчика сопровождается такими проблемами:

повышение расхода топлива (следствие тог самого аварийного режима работы);
увеличение токсичности выхлопа;
неровная работа мотора на холостых оборотах;
снижение мощности двигателя;
черный дым из выхлопной трубы;
перегрев самого датчика;
изменение цвета датчика, потрескивание после остановки автомобиля;
появление сигнала «СНЕСК ЕNGINЕ».

По «поведению» автомобиля сложно сделать однозначный вывод о неисправности именно лямбды. А вот визуальный осмотр места подключения зонда уже может сказать о его неисправности (изменение цвета, слишком сильный нагрев). И даже «СНЕСК ЕNGINЕ» требует разбирательств, этот сигнал загорается при любых сбоях в ЭБУ. Точный ответ на вопрос, в чем именно проблема, может дать только диагностика на СТО.

Причем, если «СНЕСК ЕNGINЕ» загорелся, найти причину неисправности лучше как можно скорей: неработающий лямбда-зонд тянет за собой поломки других деталей, после чего стоимость комплексного ремонта уходит в стратосферу.

Самостоятельно можно определить исправность лямбды простым способом: заменить ее на заведомо рабочую и посмотреть на результат. Если неполадки исчезли, лямбду придется менять.

Ремонт датчика кислорода

Отремонтировать испорченный датчик возможно лишь в том случае, если проблема с проводами и если к месту обрыва есть доступ. Во всех остальных случаях этот прибор восстановлению не подлежит: ни промывка в кислоте, ни оттирание нагара зубной щеткой не дадут сколько-нибудь эффективного результата. Испорченная лямбда подлежит замене. И, конечно, вместе с установкой нового датчика лучше разобраться и устранить ту причину, которая привела к поломке предыдущего. Тогда у нового будут все шансы откатать свои законные 100 тыс. км до регламентной замены.

В наших условиях кислородные датчики ломаются в процессе естественного старения: присадки в топливо и затрудненный пуск двигателя на морозе – главные враги лямбды. Лучше проверять датчик, как и сказано в регламенте, каждые 30 тыс. км, чтобы не пропустить момент замены. Как и с другими запчастями, своевременный сервис является статьей экономии средств и нервов.

О том, как выбрать новый лямбда-зонд, читайте наш «Гид покупателя».