С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Датчик кислорода как работает

Датчик кислорода как работает


Принцип работы лямбда зонда | Выхлоп-сервис

В современных системах управления впрыском топлива, едва ли не главную роль выполняет датчик содержания кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зонд или О2-датчик, иногда — датчик выхлопа. Задача лямбда-зонда состоит в том чтобы преобразовывать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в эл.сигнал, который, в свою очередь, считывается эл.блоком управления впрыском (ECU).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14.7 частей воздуха к 1части топлива. Соотношение воздуха и топлива в составе топливной смеси определяется эл.блоком по полученным сигналам датчиков установленных на двигателе, качество же приготовленной смеси проверяется ECU по сигналам, введенного в обратную связь, датчика О2. При излишне обогащенной или обедненной топливной смеси, эл.блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда. датчик О2 выполняет в системе впрыска топлива одну из основных функций, работа двигателя во многом зависит от его исправного состояния. Самыми важными условиями работоспособности датчика содержания кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика О2 следует смазывать его резьбу специальной токопроводной смазкой для предотвращения заклинивания резьбового соединения. Не стоит применять для этого стандартные смазки, т.к. они не являются токопроводными, а резьбовая часть датчика является для него эл.контактом. Некачественный контакт (или контакт с большим сопротивлением эл.току) приведет к неправильной работе лямбда-зонда. В некоторых конструкциях предусмотрена установка герметизирующей шайбы. Чаще всего эти шайбы являются одноразовыми и при демонтаже датчика подлежат замене.

2. Считается недопустимым попадание на корпус датчика тормозной или охлаждающей жидкости и других реактивов. Не следует применять для очистки его поверхности какие-либо растворители и активные моющие средства.

3. В связи с малыми рабочими токами, должны быть обеспечены надлежащие контакты в разъемах соединений эл.цепи и проводки датчика О2.

4. Существенно снизить ресурс лямбда-зонда может применение топлива, в состав которого входит высокое содержание свинца (эт.бензин).

5. К выходу из строя датчика может привести перегрев его корпуса. Перегрев может произойти из-за неправильно установленного угла опережения зажигания или сильно переобогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и др.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает это пороговое напряжение ECU. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после соответствующей проверки.

Проверку работоспособности датчика О2 лучше всего производить с помощью осциллографа. На Рис.3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на ХХ.

  

На Рис.4 показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика О2. Данная осциллограмма зафиксировала падение амплитуды выходного сигнала ниже 0V, что говорит о неисправности датчика О2. Данная неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «CHECK ENGINE», которая сигнализирует о неисправности.

На Рис.5 представлена наиболее распространенная «болезнь» датчиков содержания кислорода в выхлопных газах, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мСек. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

Неисправности “замерзших» датчиков О2 не фиксируются контроллером, т.к.амплитудные значения сигналов не выходят из заданного для них диапазона. В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зафиксированы только при выходе их сигнала из этого заданного диапазона. Чаще всего это 0–1В.

Таким образом,однозначно фиксируется только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампой «CHECK ENGINE». Однако, следует заметить, что в некоторых ECU предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др.). В этих случаях индикация «СЕ» может быть включена.

При обнаружении неисправности О2-датчика, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315–320ёC. В конструкцию этих датчиков включен нагревающий элемент, имеющий на разъеме свои контакты. Проверку работоспособности нагревательного элемента таких датчиков можно производить обычным омметром. Сопротивление их обычно составляет от 3 до 15 Ом.

Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует производить при температуре двигателя около 50ёC, в противном случае, из-за заклинивания, велик риск сорвать резьбу. Перед тем, как приступать к демонтажу, необходимо при выключенном зажигании отсоединить разъем датчика. На некоторых автомобилях, чтобы снять датчик О2, необходимо демонтировать защитный кожух выпускного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может служить повышение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля, при этом возможен неустойчивый холостой ход двигателя.

В большинстве своем, сходные по конструкции датчики являются взаимозаменяемыми. Возможна и замена неподогреваемых на подогреваемые О2 (обратную замену я не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствие дополнительных проводов питания для подогревающего элемента. При этих заменах можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить подогреватель к реле зажигания или реле эл.бензонасоса. При этом следует учитывать, что ток потребления подогревателя может составлять до 8–12А. Если есть возможность, лучше эту цепь подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на Рис.9.

На рис. показана схематика разъемов, которые чаще всего встречаются с распространенными датчиками содержания кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их конструкция) могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика, чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.

В заключение хочу отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они взаимосвязаны функционально и могут работать только в паре. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен на выхлопном тракте до катализатора. В этом случае катализатор не может влиять на работу датчика, хотя обратная зависимость есть и заключается в том,чтобы система впрыска топлива регулировала топливную смесь не переобогащая ее, таким образом продляя срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ECU работает по усредненным значениям и не может обеспечить оптимального приготовления состава топливной смеси. Кроме того, добиться низкого уровня содержания СО в выхлопных газах на таких автомобилях бывает весьма проблематично. Часто в этих случаях после отклю чения аккумулятора работа двигателя становится неустойчивой и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, т.к. не во всех ECU есть система коррекции режимов сохраняемых в оперативной памяти и, при отключении питания, ECU теряет эти значения. Восстановление этих значений порой может быть дороже стоимости нового катализатора вместе с О2.

Бесконтрольность датчика О2 может привести к его полному разрушению, а ведь его основу составляют керамические пластины. Самым серьезным следствием отключенного лямбда-зонда может стать вышедший из строя двигатель, т.к. на многих автомобилях из-за подрастянувшегося ремня ГРМ (и не только) могут не плотно быть закрыты выпускные клапана в начале обратного хода поршня. В этот момент очень велик риск попадания керамики в камеру сгорания, а чем это грозит догадаться не трудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто его удалить, не стоит отключать лямбда-зонд, а если и он вышел из строя, то установите новый датчик. В автомобилях где лямбда-зонд установлен на катализаторе, дело обстоит еще сложнее, т.к. О2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален катализатор (даже если сохранен О2), добиться оптимальной работы двигателя бывает достаточно трудно, т.к. программа ECU может быть не рассчитана на более «грязный» выхлоп и часто воспринимает это как неисправность лямбда-зонда.

Настоятельно рекомендую проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза через каждые 5000–10000 км. пробега автомобиля. Решением данной проблемы контроля может стать установленный на приборной панели индикатор работы лямбда-зонда.

Vladimir Kalinovsky Corsa Automotive 2307 McDonald Ave Brooklyn, NY 11223 (718) 998–0770 fax (718) 627–7312

Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленвала на оборотах обычного Х.Х.+1200. Щуп осциллографа необходимо подключать к сигнальному проводу О2 не отключая датчик от контроллера.

Датчик кислорода — устройство и принцип работы лямбда-зонда

Для полного сгорания топливо-воздушной смеси в камере сгорания двигателя, необходимо точное соотношение топлива, впрыскиваемого форсункой, и порции воздуха, поступившего в цилиндр. При таком точно дозированном составе, происходит наиболее полное сгорание топлива и выделяется наименьшее количество вредных выхлопов. Такое соотношение называется стехиометрическим. Для определения доли кислорода в отработавших газах используется кислородный датчик или лямбда-зонд.

Содержание статьи:

  • Как работает датчик кислорода?
  • Проблемы с лямбда-зондом — диагностика

Принцип работы кислородного датчика

Электронный блок управления работой двигателя (ЭБУД) дозирует количество топлива, впрыскиваемого топливными форсунками в камеру сгорания двигателя.  Датчик кислорода (или лямбда-зонд) является своеобразной обратной связью, с помощью которой электронная система управления дозирует впрыскиваемое топливо,  доводя горючую смесь до стехиометрически правильной, т.е. оптимально подготовленной для воспламенения и полного сгорания в цилиндрах двигателя.  Правильное дозирование топлива важно не только с экономической но и с экологической точки зрения.

В современных автомобилях устанавливаются и повсеместно используются каталитические нейтрализаторы. В них происходит молекулярное изменение выхлопных газов, которое снижает их вредность.

Кислородные датчики устанавливаются до и после катализатора. Общее их число достигает четырех, в случае V-образного двигателя, в котором есть два выпускных коллектора и соответственно два катализатора.

Обязательное наличие каталитических нейтрализаторов и  лямбда-зондов обусловлено высокими экологическими требованиями к автомобильным выхлопам.

Датчики кислорода состоят из внешнего и внутреннего электрода. Внешний электрод имеет платиновое напыление и чувствителен к молекулам кислорода, а внутренний электрод изготовлен из циркониевого сплава. При прохождении кислорода, изменяется потенциал между выводами электродов, чем больше кислорода, тем выше потенциал. Особенность циркониевого сплава в том, что его рабочая температура находится в пределах 300-1000 градусов. Поэтому, современные лямбда-зонды оснащены электрическими подогревателями. Подогреватель выполнен в виде спирали, который доводит температуру кислородного датчика до рабочей при холодном запуске.

Кислородный датчик - принцип работы, неисправности и замена

Несмотря на не слишком внушительные размеры и простоту устройства, кислородный датчик и, более известный как датчик лямбда-зонда играет не самую последнюю роль в работе двигателя автомобиля. Именно поэтому, его поломка может привести к довольно серьезным неприятностям, с которыми уже давно «воюют» владельцы инжекторных автомобилей. В этой статье речь пойдет о том, для чего предназначено данное устройство, как обнаружить поломку кислородного датчика и произвести соответствующую замену.

Зачем нужен кислородный датчик и как он работает?

Название «кислородный» для этого датчика является ошибочным, так как он реагирует совсем не на кислород. Датчик устанавливается в выхлопной системе автомобиля, возле катализатора и имеет один электрод, помещенный внутрь выхлопа. При прохождении выхлопных газов внутри системы, датчик «улавливает» не сгоревшие остатки топлива и электризуется, посылая небольшое напряжение на контроллер. Тот, на основе полученных данных, принимает наиболее рациональное решение о том, какое соотношение смеси должно быть выбрано для режима работы мотора, выбранного в данный промежуток времени. Контроллер всегда будет стараться выбрать идеальное соотношение, то есть количество бензина и подаваемого из атмосферы воздуха будет выбираться наиболее оптимальным, исходя из режима работы.

При отказе этого устройства, контроллер больше не получает важный сигнал и мгновенно переводит двигатель в аварийный режим работы. Соотношение бензина и воздуха больше не регулируется, и он подается в количествах, лишь необходимых для бесперебойной работы двигателя. Таким образом, расход увеличивается, а мотор работает в не самых приятных условиях. Данный режим предназначен для того, чтобы добраться до места ремонта.

Видео - Кислородные датички - какими они бывают

Неисправности кислородного датчика

Как и любой другой элемент автомобиля, кислородный датчик тоже имеет свойство выходить из строя. Чаще всего, об этом свидетельствует соответствующий сигнал на приборной панели автомобиля - «Check Engine». Это говорит о том, что двигатель перешел в аварийный режим работы. Чтобы убедиться в том, что проблема точно коснулась лямбда-зонд, необходимо провести электронную диагностику с помощью бортового компьютера. Код ошибки для вашего типа двигателя можно узнать из технической литературы к автомобилю. Если проблема действительно заключается в датчике кислорода, то необходимо произвести его срочную замену.

Почему датчик выходит из строя? Дело в том, что в выхлопных газах могут содержаться специальные примеси, которые отрицательно воздействуют на электроды устройства. Данные примеси попадают в выхлоп вместе с некачественным бензином, которым заправляют большинство российских автомобилей. Датчик быстро окисляется и перестает выдавать необходимые для контроллера показания. В конечном итоге, двигатель начинает переходить в аварийный режим.

Кроме некачественного бензина, датчик может сломаться из-за других неисправностей двигателя. Например, поврежденная прокладка ГБЦ, допускает попадание антифриза в камеру сгорания. Новое химическое вещество в выхлопной среде очень быстро выводит датчик из строя.

Замена кислородного датчика

В замене лямбда зонд, на самом деле, нет ничего конструктивно сложного. Автомобиль устанавливается на смотровую яму или эстакаду и полностью обездвиживается. Делается это для того, чтобы обезопасить его и мастеров от случайного перемещения автомобиля и травматизма.

С аккумулятора скиньте «минусовую» клемму, чтобы исключить возможность возникновения короткого замыкания при работе с электронными приборами. Контактный штекер датчика тоже отсоединяется, таким образом, датчик, с электрической точки зрения, полностью готов к замене.

Открутите датчик из катализатора с помощью соответствующего ключа. Выполнять данную работу нужно только на холодном двигателе, иначе есть риск получить серьезную термическую травму. Если устройство выкручивается с трудом или вообще не поддается, не нужно брать его «силой», так как есть риск очень хорошо испортить катализатор, и тогда неисправности выхлопной системы выйдут гораздо дороже. Если датчик «прикипел», обработайте его с помощью керосина или тормозной жидкости, в лучшем случае - WD-40. После этого, дайте ржавчине раскиснуть и тогда снова попробуйте открутить датчик. Обычно, после такой обработки, снять его становится не такой уж и большой проблемой.

Как только датчик будет выкручен, достаньте его штекер и вытащите из подкапотного пространства. Затем, закрутите новый датчик и подключите его. Старайтесь закручивать датчик как можно герметичнее, иначе есть риск получить «дыру» в выхлопе, а следовательно, неприятный звук работы двигателя.

На этом замена кислородного датчика завершена.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости