С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Широкополосный лямбда зонд принцип работы

Широкополосный лямбда зонд принцип работы


Устройство и особенности работы лямбда-зонда

  • В этой статье подробно описано о видах и принципе работы лямбда зонда.

    Не секрет, что к современной автомобильной технике предъявляются высокие экологические требования. Благодаря различным датчикам и сложным системам появилась реальная возможность максимально очистить выхлопные газы от вредных примесей. Основным из всех устройств очистки по-прежнему является каталитический нейтрализатор, который входит в состав выпускной системы. Особенности его конструкции позволяют подавить поток вредных веществ. Однако это еще не все, поскольку результативность его работы напрямую зависит от того, насколько эффективно топливная смесь сгорает в цилиндрах.

     Несмотря на то, что впрыск топлива на современных двигателях контролируется при помощи электроники, необходимо еще и получить качественную рабочую смесь. Это возможно благодаря кислородному датчику (лямбда-зонду). Рассмотрим его устройство, особенности работы и наиболее часто встречаемые неисправности.

    Конструкция и принцип действия лямбда-зонда

     Итак, основное назначение датчика кислорода – управление процессом смесеобразования. Это возможно благодаря замеру содержания кислорода в автомобильных выхлопах. Далее эти показания передаются в систему электронного управления, которая корректирует рабочие показатели смеси. Лямбда-зонд может входить в конструкцию глушителя, либо устанавливаться на выпускной патрубок силового агрегата. Отметим, что на машине может быть установлено два кислородных датчика. В однолямбдной системе датчик устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, в двухлямбдной – помимо основного, дополнительный датчик стоит сразу за катализатором. Благодаря двум датчикам в системе, производится более точная корректировка состава воздушно-топливной смеси, а также контроль над эффективностью работы катализатора.

    Как работает узкополосный датчик кислорода?

     Известно, что кислородные датчики бывают двух видов:

    - двухуровневые (узкополосные);

    - широкополосные.

     Узкополосный датчик имеет простую конструкцию и выступает в качестве генератора волнообразных сигналов. Если в конструкцию лямбды входит нагревательный элемент, тогда количество контактов на его разъеме может быть увеличено до четырех. Что касается устройства датчика, то он является обыкновенным гальваническим элементом, правда в роли электролита представлены керамические соты, которые свободно пронизывают ионы кислорода, но, для того, чтобы они стали полностью проводимыми, необходим нагрев до температуры около 400 градусов.

     Как только в систему топливовпрыска поступает сигнал с кислородного датчика, согласно его показаний начинается приготовление эталонной рабочей смеси, при сгорании которой, на контактах лямбды вырабатывается напряжение, величиной примерно равной 0,6 В. В случае когда смесь плохо обогащена, выхлопные газы авто перенасыщены кислородом, поэтому напряжение на контактах датчика снижается в половину, следовательно, форсунки открыты дольше. В хорошо обогащенной смеси сгорает больше кислорода, поэтому его содержание в выхлопе незначительно. Напряжение датчика увеличивается, а время открытия форсунок уменьшается. Поскольку силовой агрегат во время движения работает в разных режимах, корректировка смесеобразования постоянно меняется. Соответственно, напряжение на контактах лямбды постоянно изменяется, таким образом, датчик работает в волнообразном режиме.

    Как работает широкополосный датчик?

     Поскольку постоянно ужесточаются экологические требования, предъявляемые к выхлопным газам транспортных средств, соответственно, необходимо добиться полного сгорания топливной смеси в цилиндрах мотора. По этой причине узкополосные лямбда-зонды не особо эффективны, поэтому их с успехом заменили широкополосные устройства.

     Особенностью работы такого датчика является возможность корректировки смесеобразования отдельно для каждого цилиндра, практически мгновенное реагирование на изменение происходящих в двигателе процессов, и быстрое включение в работу. Это положительно отражается на работе силового агрегата, и, в разы снижает количество вредных химических соединений в выхлопных газах.

     Конструкция сложного кислородного датчика состоит из разделенных зазором насосных и измерительных ячеек, между которыми находится газ с постоянным составом. Зазор между сотами сложной лямбды сделан таким образом, что находящийся в нем газ не контактирует с выхлопными газами, что позволяет максимально точно определить содержание кислорода в них, путем его откачивания. Выхлопы необогащенной смеси перенасыщены кислородом, который откачивается из зазора между ячеек при помощи положительного электрического заряда. В случае, с обогащенной смесью, кислород, наоборот закачивается в измерительный контур, для этого заряд меняется на противоположный. Система электронного управления, постоянно контролирует величину тока проходящего через ячейки, и подбирает ему соответствующий параметр. В отличие, от простого кислородного датчика, сложная лямбда имеет криволинейный выходной сигнал.

    Симптомы неисправности кислородного датчика

     Несмотря на всю простоту конструкции, лямбда-зонд считается самым уязвимым элементом моторного агрегата, ресурс которого исчисляется максимальным пробегом в 80 тыс. км, после чего, довольно часто, лямбда начинает работать некорректно.

     Диагностировать какую-либо его неисправность достаточно проблематично из-за того, что он не выходит из строя сразу, а начинает работать с перебоями. Например, неправильно считывает показания, вследствие чего топливоподача в цилиндры осуществляется некорректно. Если же система управления продолжительное время не получает данные о содержании кислорода в выхлопе автомобиля, она переходит в режим при котором использует средние показатели, в результате чего нарушается состав рабочей смеси, силовой агрегат начинает работать с перебоями.

     Распространенными признаками поломки кислородного датчика являются:

    - повышенное потребление топлива;

    - работа силового агрегата на холостых оборотах с перебоями;

    - превышение СО в выхлопах транспортного средства;

    - резкое снижение ходовых характеристик автомобиля.

     Мотор, который оборудован двумя лямбда-зондами «болезненнее» реагирует на некорректную работу либо поломку одного из них. Стоит отметить, что возможно, двигатель вообще перестанет функционировать, пока кислородный датчик не будет заменен исправным.

     Зачастую, датчик выходит из строя, либо работает неправильно по следующим причинам:

    - использование некачественного топлива;

    - нарушена работа системы топливовпрыска;

    - неправильно отрегулировано зажигание;

    - наличие выработки в цилиндрах и износ поршней;

    - повреждение корпуса либо рабочего элемента кислородного датчика.

     При продолжительной эксплуатации лямбды, причиной ее поломки очень часто становится рабочий элемент датчика. В этом случае замены зонда не избежать. Но, бывает и так, что вновь установленный на автомобиль кислородный датчик начинает работать с перебоями. В таком случае, необходимо проверить его корпус и рабочую часть на предмет скопления на них различных загрязнений и отложений, которые затрудняют нормальную работу устройства. Решением проблемы станет чистка датчика раствором ортофосфорной кислоты, после которой лямбду необходимо хорошо промыть водой, высушить, и только потом установить на машину. Если же это не помогло, и кислородный датчик по-прежнему работает неправильно, единственный выход из ситуации – его замена.

     Об исправности датчика красноречиво говорит правильная и бесперебойная работа силового агрегата, умеренное потребление топлива, снижение вредных веществ в выхлопе авто и отсутствие ошибок в памяти ЭБУ.

    Видео расскажет о принципе работы лямбд-зонда (кислородного датчика):

    Видео расскажет о том, как проверить работу лямбд-зонда своими руками:

    • Лямбда-зонд - датчик кислорода

    Кислородный датчик, или лямбда-зонд – электронный прибор, который замеряет долю содержания кислорода (O2) в исследуемой жидкости или газе. Разработан компанией BOSCH в конце 60-х годов. Чувствительный элемент выполнен в форме наперстка который с обеих сторон покрыт тонким слоем платины. Выпускается со встроенным нагревателем или без него.

    Планарный (плоский) лямбда зонд поступил на рынок в 1998 году и характеризуется значительно меньшей массой керамического чувствительного элемента, а также оборудуется встроенным нагревателем. В результате такой датчик быстрее приходит в рабочее состояние и обладает более высокой реакцией. Наиболее широко применяется для измерения концентрации кислорода в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания.

    Лямбда-зонд на основе диоксида циркония

    1 - Чувствительный элемент из ZrO2; 2 - платиновый наружный электрод; 3 - платиновый внутренний электрод; 4 - контакты; 5 - корпусной контакт; 6 - выпускная труба

    Использование лямбда зонда в автомобилях

    Автомобильный кислородный датчик, или лямбда датчик, позволил создать современные электронные системы впрыска топлива и контроля за составом отработавших газов. Лямбда зонд устанавливается в выхлопной системе автомобиля. Его показания объединяются с показаниями других датчиков и, таким образом, косвенно удается определить состав топливовоздушной смеси, на которой работает двигатель. Это так называемая система контроля с обратной связью по замкнутому контуру (closed loop). Она позволяет намного быстрее определять и корректировать состав рабочей смеси, нежели это получается в системах контроля без обратной связи (open loop) – когда показания лямбда датчика игнорируются, или состав смеси определяется датчиком, установленным во впускном трубопроводе. Система контроля состава смеси по замкнутому контуру также дает возможность эффективно снижать количество выбросов продуктов неполного сгорания топлива и оксидов азота в атмосферу. Продукты неполного сгорания топлива – это, в основном, углеводороды, а оксиды азота (NOx) образуются в результате сгорания топлива при температуре выше 10000C из-за избытка воздуха в топливной смеси. Подвешенные в воздухе углеводороды приводят к образованию смога, а выбросы оксидов азота вызывают осадки в виде кислотных дождей.

    Лямбда зонд, скорее, не измеряет концентрацию кислорода, а показывает количество кислорода, требуемого для полного сгорания топлива в двигателе. Работа двигателя на богатой смеси вызывает недостаток кислорода в выхлопных газах. Это приводит к повышению напряжения в чувствительном элементе лямбда датчика и означает недостаток кислорода в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Работа двигателя на бедной смеси наоборот, приводит к избытку кислорода в выхлопных газах, снижению напряжения лямбда датчика, и означает избыток кислорода в топливовоздушной смеси.

    Современные двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием оборудуются лямбда зондом и каталитическим нейтрализатором с целью снижения вредных выбросов. Для двигателей с искровым зажиганием основными вредными выбросами являются три компонента:

    • углеводороды (образующиеся при неполном сгорании топлива в результате пропусков воспламенения или работе двигателя на богатой смеси);
    • угарный газ - CO (образуется при работе двигателя на слегка обогащенной смеси);
    • оксиды азота NOx (доминируют в составе отработавших газов при работе на бедной смеси).

    Информация от лямбда датчика, о содержании кислорода в выхлопных газах, поступает в электронный блок управления двигателем (ECU), который изменяет количество впрыскиваемого топлива для компенсации избытка воздуха или топлива в рабочей смеси. ECU пытается поддерживать постоянный состав смеси - с точным соотношением воздух/топливо в ней. Конечная цель – достижение компромисса между топливной экономичностью, мощностью и количеством вредных выбросов автомобиля. Такой компромисс достигается при стехиометрическом составе смеси. Неисправность лямбда датчика, - из-за естественного старения, работы на этилированном топливе или топливе содержащем кремний или силикаты – может привести к повреждению каталитического нейтрализатора и дорогостоящему ремонту.

    Вмешательство в работу, или модификация сигнала, поступающего от лямбда-датчика к ECU, может пагубно отразиться на системе контроля за составом отработавших газов и даже причинить ущерб автомобилю. Когда двигатель работает на небольшой нагрузке (при малом открытии дроссельной заслонки или на постоянных оборотах) он управляется электроникой в режиме замкнутого контура, т.е. устанавливается обратная связь между ECU двигателя и кислородным датчиком. На основании показаний лямбда датчика электронный блок управления изменяет состав смеси, поступающей в двигатель. Такая обратная связь заставляет двигатель работать то на слегка обедненной, то на слегка обогащенной смеси. Так ECU пытается поддерживать стехиометрический состав смеси. Если сигнал от лямбда-датчика изменяется, и двигатель начинает работать на слегка обедненной смеси, - это улучшит топливную экономичность двигателя, но недостатками будет: повышенный выброс оксидов азота NOx, высокая температура выхлопных газов, и большая вероятность пропусков воспламенения, что вызовет значительную потерю мощности двигателя. Если, в результате каких-либо изменений, двигатель начинает работать на обогащенной смеси, это приведет к кратковременному увеличению мощности (после чего двигатель начнет «захлебываться» от большого количества несгоревшего топлива), при этом увеличивается расхода топлива, содержание углеводородов в отработавших газах, что приводит к чрезмерному нагреву каталитического нейтрализатора. Длительная работа двигателя на обогащенной смеси может привести к полному выходу из строя каталитического нейтрализатора.

    Широкополосный лямбда-зонд

    Этот датчик является комбинацией датчика «бедной смеси», использующего принцип предельного тока, и датчика на основе диоксида циркония. Так же как и двухэлементный датчик в сочетании с электродной системой управления с обратной связью, широкополосный датчик вырабатывает сигнал, который плавно растет в границах широкого диапазона 0,7 < λ < 1,4.

    Широкополосный датчик кислорода

    Элемент накачки и элемент концентрации выполнены из ZrO2, и каждый из них покрыт двумя пористыми платиновыми электродами. Между элементами имеется зазор в 10…50 мкм.

    Этот зазор связан с окружающим его отработавшим газом через специальное отверстие в твердом электролите и в тоже время представляет собой диффузионный барьер, который определяет предельный ток. Электронная схема управляет напряжением, подаваемым на элемент накачки так, что состав отработавшего газа остается постоянным при λ = 1. Это соответствует напряжению на элементе концентрации U = 450мВ. При отработавших газах, соответствующих бедной смеси, элемент датчика передает кислород из измерительного зазора наружу. С другой стороны, когда отработавшие газы соответствуют богатой смеси, кислород забирается из окружающего отработавшего газа путем разложения CO2 и h3O и передается в измеряющий зазор; при этом направление потока кислорода меняется на противоположное. Ток накачки пропорционален имеющейся или потребной концентрации кислорода. Встроенный нагреватель поддерживает рабочую температуру датчика на уровне минимум 6000C.

    Виды регулирования лямбда-зондом

    Двухступенчатое регулирование

    Лямбда датчик на основе диоксида циркония с его характеристикой скачка напряжения при λ = 1 может быть использован для двухступенчатого управления. Скачок напряжения и пилообразный сигнал меняют направление при каждом скачке напряжения, что указывает на переход от богатой смеси к бедной или наоборот.

    Типичная амплитуда колебаний этой регулируемой переменной должна быть в пределах 2-3% от ее среднего значения.

    Двухступенчатое регулирование лямбда-зондом

    Типичные ошибки датчика при замерах вызываются изменениями состава отработавшего газа и могут быть компенсированы путем использования выборочного контроля.

    Двухступенчатое регулирование с датчиком сравнения

    Влияние нарушения момента скачка напряжения на точность измерений при λ = 1 сведено до минимума применением модифицированного покрытия поверхности. Тем не менее имеют место старение и влияние окружающей среды (загрязнение). Лямбда датчик, расположенный за каталитическим нейтрализатором, намного меньше подвержен такому влиянию. Принцип двухступенчатого контроля с датчиком сравнения базируется на том явлении, что контролируемое изменение качества смеси дополняется небольшим корректирующим воздействием со стороны контура управления.

    Непрерывное регулирование посредством широкополосного датчика кислорода

    При использовании широкополосного датчика кислорода возможно получение непрерывного контроля λ = 1 с постоянной, высокоустойчивой и очень низкой амплитудой параллельно с высокой динамической реакцией. При необходимости учета эксплуатационных характеристик двигателя (например, его прогрев), оптимизация выброса токсичных компонентов заключается в использовании возможностей присущих установленному значению λ ≠ 1 в дипазоне, соответствующем бедным смесям.

    Диагностика по широкополосным лямбда-зондам

    В предыдущих статьях мы рассмотрели назначение, принципы работы и способы проверки «скачковых» датчиков кислорода (лямбда-зондов). Также были рассмотрены те возможности в поиске дефектов (диагностике) топливной системы автомобиля, которые открывает правильный анализ показаний этих датчиков. Но все мировые автопроизводители постепенно отказываются от них и переходят на так называемые «широкополосные» лямбда-зонды. Почему так происходит? И чем плохи датчики, которые верой и правдой служили на протяжении многих лет? Чтобы ответить на данный вопрос, нам необходимо вернуться в прошлое и посмотреть, как развивалась борьба за экологию. До 60-х годов прошлого века об экологии никто не думал. Автомобилей было мало, их «вклад» в загрязнение атмосферы был незначительным. Все изменилось во время автомобильного бума начала 60-х. Первым от «чуда» современной цивилизации под названием «автомобиль» пострадал американский штат Калифорния. Не очень удачное географическое положение и крайне неблагоприятная «роза ветров» - он очень плохо продувается, и людям от выхлопных газов просто стало нечем дышать. Был принят ряд законов, обязывающих автопроизводителей повышать качество выпускаемых автомобилей по экологическим параметрам. До недавнего времени это был громадный рынок сбыта автомобилей. На нем торговали все мировые производители. А законы рынка очень жестоки – хочешь торговать на моем рынке, выполняй поставленные условия. Таким образом, требования законодательства Калифорнии распространились на весь мир. Отдельно хочется отметить рынок Европы. Тут «роза ветров» более благоприятная, экологические требования к автомобилям более мягкие. И стандарты по экологии сразу разделились на «американские» - более жесткие и «европейские» - чуть более мягкие. На данное время автомобильные рынки Старого и Нового Света практически заполнены. По расчетам аналитиков, свободные ниши имеются пока в России и Китае. Поэтому к рынкам этих стран приковано пристальное внимание всех автопроизводителей мира. До недавнего времени экологии на этих рынках придавалось незначительное значение. Но вступление России в ВТО потребовало ужесточения экологических норм для выпускаемых в стране автомобилей. Как же выполнить все более ужесточающиеся международные экологические требования? Вредные выбросы - это несгоревшее топливо. При полном сгорании углеводородов всего топлива образуется только СО2 (углекислый газ) и Н2О (вода). Если топливо сгорает не полностью, в выхлопе образуются продукты неполного сгорания. Пресловутые СО и СН. Ну, а если топливо полностью не сгорает, что происходит с крутящим моментом? Правильно – он падает! Что происходит с расходом топлива (если вы просто выливаете его в выхлопную трубу)? Правильно – он растет! И вот здесь полностью пересеклись интересы экологов, производителей автомобилей и специалистов автосервисов. Исправный автомобиль имеет прекрасную динамику, низкий расход топлива и еще атмосферу не загрязняет! От чего зависит крутящий момент, расход топлива и вредные выбросы? Основное требование – система управления двигателем должна поддерживать стехиометрический состав смеси. По современным стандартам отклонение не должно превышать 2%. Для контроля над этим параметром как раз и служат датчики кислорода в выхлопе. Начало широкого применения лямбда-зондов в автомобилестроении было положено еще в конце 70-х годов прошлого столетия. Появление «скачковых» датчиков кислорода позволило на тот момент решить эту задачу. Но для выполнения норм Евро-4 и Евро-5 точность этих датчиков перестала удовлетворять производителей. Их недостатком явилось то, что состав смеси они определяют только по наличию кислорода в выхлопе. Нет кислорода – либо стехиометрия, либо богатая смесь. Есть кислород – бедная смесь. Работают по принципу «да–нет». Системе лямбда - регулирования постоянно приходится чуть добавлять и убавлять топливо, чтобы понять, находится ли система в зоне стехиометрии. Это приводит к некоторой задержке реакции системы при возникновении неизбежных отклонений и имеет определенную погрешность при измерении их величин. Для увеличения точности потребовались датчики, которые могут определить избыток или нехватку кислорода в процентах. Так появились широкополосные датчики кислорода. При возникновении малейшего отклонения от правильного состава смеси они моментально дают блоку управления двигателя указание внести поправки и указывают их величину с достаточно большой точностью. На данный момент широкополосные датчики занимают лидирующее положение в автомобилестроении. Для рассмотрения принципов работы широкополосных датчиков кислорода обратимся к ставшему уже классическим описанию, данному фирмой Bosch в конце прошлого столетия и вошедшему практически во все учебные пособия и публикации в СМИ и в Интернете. К сожалению, данное описание не дает понимания алгоритмов их работы и (судя по вопросам на форумах) не всегда понятно специалистам автосервисов. Попробуем исправить эту ситуацию.

    Условно систему лямбда - регулирования с широполосным датчиком кислорода можно разделить на 4 зоны (см. рис.1). Зона А – ионный насос, зона В – «скачковый» лямбда – зонд (элемент Нернста), зона С – разъем и проводка, зона D – блок управления двигателем (ЭБУ) 4.

                   

                                                                                       Рисунок 1 Выхлопные газы 1 из выхлопной трубы 2 через канал поступают в диффузионную щель 6. Здесь они подвергаются каталитическому дожиганию (как в обычном катализаторе), и здесь же (в зависимости от первоначального состава смеси в двигателе) образуется либо избыток, либо недостаток кислорода. Поскольку толщина щели невелика – около 50 мкм, процесс происходит очень быстро. Но для протекания реакции каталитического дожигания нужна температура (в зависимости от конструкции – от 200 до 300 градусов Цельсия). Учитывая тот факт, что температура отработавших газов (ОГ) на холостом ходу может и не достигать указанных значений, необходимым элементом является нагреватель 3. Непрогретый лямбда-зонд не работоспособен. Далее в работу вступает элемент Нернста 7 (зона В). Сравнивая состав контрольного воздуха в камере 5 с составом газов в щели 6, он дает информацию ЭБУ о наличии или отсутствии кислорода в ней. Только «да - нет». На основании этих показаний ЭБУ 4 дает команду ионному насосу 8 (зона А): 1. Откачать лишний кислород из щели в выхлопные газы, если избыточный кислород там присутствует. Бедная смесь. Ток положительный. 2. Закачать недостающий кислород в щель, если его там нехватка. Богатая смесь. Ионный насос «отнимает» кислород у продуктов выхлопа и перекачивает его в щель. Ток отрицательный. 3. Ничего не делать, если смесь стехиометрическая. Ток нулевой. Ток ионного насоса прямо пропорционален разности концентраций кислорода на разных его сторонах. Таким образом, по полярности и величине тока этого элемента сразу же определяется состав смеси. Получив указание от ЭБУ, ионный насос пытается привести состав ОГ в щели, соответствующий стехиометрии. По его току ЭБУ понимает, куда и насколько отклонилась смесь, и сразу принимает меры по корректировке времени впрыска в ту или иную сторону. Колебания смеси ему не нужны – ЭБУ сразу видит абсолютные величины отклонений и выводит стехиометрию в идеал.

    С началом применения широкополосных лямбда– зондов работа диагностов значительно облегчилась. Такой прибор, как газоанализатор, стал попросту ненужным. Если ЭБУ выводит показания в виде тока, то «нулевой» ток говорит о том, что системе лямбда-регулирования удалось вывести стехиометрию. По показанию коррекции смотрим, какой ценой и в какую сторону ему это удалось (см. рис. 2).

                           

                                                                                                Рисунок 2 Если ток не нулевой, это означает, что системе вывести стехиометрию не удалось. Причин тут две: 1. Неисправен сам лямбда-зонд. Как показывает практика, код ошибки в этом случае возникает крайне редко. Причина проста – чтобы проверить исправность датчика, ЭБУ обязан включить систему мониторинга, т.е. принудительно обогатить или обеднить смесь. А это приводит к нарушению экологии! Поэтому мониторинг зонда проводится нечасто. Например, два автомобиля Opel Vectra, оборудованные системой впрыска Bosch и принимавшие участие в съемках фильма ОРТ «Левый автосервис», обнаружили отказ этого датчика только через несколько часов после его возникновения. 2.Дефект критичен. Система корректировки по лямбда-зонду уже дошла до пределов своей регулировки, но смесь по-прежнему отклоняется от стехиометрии. В этом случае возможен код «Превышение пределов топливной коррекции». Действия диагноста в этих случаях таковы: 1. Проверка самого лямбда-зонда.

    2. Если зонд исправен, определяем состав смеси. Стандарт OBD2 гласит однозначно: положительный ток – бедная смесь. Отрицательный ток – смесь богатая. График зависимости тока от состава смеси приведен на рис.3. Ну а причины и способы устранения отклонения состава смеси достаточно подробно описаны в учебных пособиях. Не будем повторяться.

                                

                                                                                                  Рисунок 3 Так выглядит идеальная картинка. Реалии куда более сложнее. Итак, давайте рассмотрим те «подводные камни», которые нас ждут при анализе показаний широкополосного лямбда-зонда. Первый «подводный камень»: не все производители придерживаются стандарта. Очень часто ко мне приезжали автомобили, на которых стандарт был нарушен - положительный ток соответствовал богатой смеси, отрицательный – бедной. Но не стоит сразу винить производителей этих датчиков. Полярность тока зависит только от схемотехники и программного обеспечения ЭБУ. ПРОВЕРКА: Необходимо в воздухозаборник работающего автомобиля добавить немного горючего вещества (принудительно обогатить смесь). На нашем автотехцентре мы используем обычный очиститель карбюратора. При наличии изменений показаний датчика однозначно говорим о его исправности и определяем, в какой полярности выводятся его показания на экран сканера. Самый сложный случай, когда при этой проверке реакции широкополосного лямбда-зонда нет. Однозначного ответа – где дефект, дать невозможно. Вернемся опять к рис.1 . Дефект возможен в зонах А и В (сам датчик), зоне С (проводка) либо в самом ЭБУ – зона D. В большинстве сервисов предлагают замену датчика, как наиболее вероятную причину. Но учитывая его стоимость, есть смысл обратиться к зоне С (проводке и разъему) для более глубокого поиска дефекта. Pin 1. Ток ионного насоса. Проводится миллиамперметром на 10 mA и в большинстве случаев этот замер затруднителен. Pin 2. Масса. Отклонение от «массы» двигателя не более 100 mV. Если «масса» идет с ЭБУ, возможно наличие смещения, заложенного производите- лем. Необходимо свериться с мануалами. Pin 3. Сигнал элемента Нернста. При отключенном разъеме должен составлять 450 mV. При подключенном разъеме – напряжение должно находиться в пределах 0…1v. Но некоторые производители могут отклоняться от этого правила. Принудительное обогащение смеси позволяет определить исправность этой цепи. Pin 4 и 5. Напряжение подогревателя. На современных автомобилях управляется с помощью Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Проверка необязательна, ибо в случае ее отказа код ошибки с Р0036 по Р0064 (Heater Control HO2S) пробивается практически моментально. Второй «подводный камень»: ЭБУ не может «понимать» ток. Его входные цепи способны оцифровывать только напряжения. И блоки управления начинают выводить на сканер не ток, а падение напряжения на каком-то нагрузочном сопротивлении в ЭБУ. В зависимости от схемотехники блока оно в норме может иметь абсолютно разное значение. В потоке данных выводится не ток, а какое-то абстрактное напряжение. Мануалы на конкретный автомобиль его указывают. Но способы проверки точно такие же. Принудительное обогащение смеси позволяет определить исправность датчика, а просмотр топливной коррекции позволяет понять, в каком состоянии находится система топливоподачи автомобиля. Третий «подводный камень»: большинство широкополосных датчиков не взаимозаменяемы. Реклама настойчиво предлагает разнообразный выбор. На форумах часто звучат вопросы: «Какой датчик лучше поставить?». Как быть рядовому потребителю? Что выбрать? Ответ дают сами производители автомобилей. Ставить нужно только те датчики, которые рекомендовал завод-изготовитель. В противном случае, производитель не в состоянии гарантировать правильную работу системы. «Компания NGK Spark Plug Co., Ltd стала одним из пионеров в области лямбда-регулирования в начале 1980-х годов, когда на рынке был представлен регулируемый катализатор. Сегодня ассортимент продукции, выпускаемой под маркой NTK, включает цирконий-оксидные, титановые, широкополосные лямбда-зонды и покрывает порядка 7600 модификаций автомобилей. Все лямбда-зонды соответствуют спецификации оригинальной комплектации (в том числе по длине проводов, штекерам и электрическим параметрам), что гарантирует простоту установки и безупречную эксплуатацию. Каждый лямбда-зонд NTK обеспечивает оптимальные рабочие условия для функционирования катализатора, идеальное образование смеси, а также способствует сокращению выброса вредных веществ и поддержанию расхода топлива на минимальном уровне. Любой автомобиль, оснащённый регулируемым катализатором, имеет, как минимум, один кислородный датчик. Современным же автомобилям требуется не менее двух датчиков. Широкополосные датчики могут регулировать соотношение воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси в широком диапазоне, что особенно важно для современных двигателей, работающих на обеднённых смесях, при значениях лямбда гораздо больше чем 1». Автор: Федор Рязанов

    15.05.2014 г.

    Важные нюансы, как работает лямбда-зонд

    Лямбда-зонд – устройство, которое распознает состав выхлопных газов, чтобы контролировать характер преобразования топлива в двигателе. Это многокомпонентное приспособление, его составляющие делаются из термостойких материалов. Устройство устанавливают перед катализатором выхлопной системы, а функционировать оно начинает при высокой температуре. Иногда датчиков бывает два – перед и после катализатора.

    По мере нагревания приспособления на его электродах возникает выходное напряжение. Тогда лямбда-зонд измеряет остаточный кислород в выхлопных газах авто. Если его значение отклоняется от нормы, сигнал подается к ЭБУ, который восстанавливает состав топливно-воздушной смеси.

    Обманка – деталь, которая дополняет приспособление, корректирует поступающий от него сигнал. Бывают двух видов – механическая (газ проходит сквозь нее и окисляется, объем кислорода снижается, ЭБУ получает более корректное значение показателя) и электронные (поддерживает работу системы регулировки силового агрегата авто, анализирует реальный состав выхлопа, на основе чего корректирует подаваемый ЭБУ сигнал; в результате двигатель работает в штатном режиме, несмотря на неисправный катализатор или его отсутствие).

    Лямбда-зонд бывает узкополосный и широкополосный. В первом случае способен анализировать только штатные значения напряжения, что может привести к нарушениям работы двигателя из-за неверно измененной концентрации горючего в топливной смеси. Широкополостной состоит из двухточечного и закачивающего элементов; олучает кислород из выхлопной системы под воздействием силы тока; держит постоянное напряжение между электродами, а если оно растет, к ЭБУ подается сигнал; после этого блок корректирует состав топливной смеси.

    Схема работы узкополосного лямбда-зонда

    Отличие широкополосного зонда от узкополосного в том, что он измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах на любых оборотах двигателя. Его диапазон от 0 до 5 вольт. У узкополосного он только 0-1.

    Кислородный датчик работает на 50000-100000 км пробега. Если несколько раз залить в бак некачественный бензин, датчик может выйти из строя практически сразу.

    Если подогрев лямбда-зонда не работает, приспособление не почувствует проблем с составом топливной смеси. И двигатель будет работать с повышенной нагрузкой, а токсичность выхлопных газов резко увеличится. Как и расход топлива.

    Последствия поломки: двигатель начнет функционировать нестабильно даже на холостом ходу, повышается расход топлива, наинается плохое очищение выхлопных газов катализатором; авто двигается рывками, плохо слушается; мощность мотора снижается.

    Как понять, что устройство сломалось: машина в движении начинает дергаться; из-под капота доносятся нехарактерные звуки; на приборной панели светится индикатор; мощность двигателя падает, а педаль акселератора срабатывает медленнее; из выхлопной трубы появляется резкий и неприятный запах; мотор перегревается. При полном выходе из строя авто может и не поехать.

    Читайте подробнее в нашей статье о том, как работает лямбда-зонд.

    В современных автомобилях устанавливается множество датчиков, которые не только позволяют лучше контролировать работу разных его систем, но и повышают экобезопасность. Одно из приспособлений – лямбда-зонд. Устройство распознает состав выхлопных газов, чтобы контролировать характер преобразования топлива в двигателе.

    Если соотношение горючего и воздуха перестает быть оптимальным, датчик информирует об этом электронный блок управления системы впрыска. Тот приводит состав смеси в норму путем уменьшения или увеличения объема подаваемого топлива.

    Как работает лямбда-зонд в автомобиле

    Чтобы разобраться, как работает лямбда-зонд в автомобиле, нужно понять, из чего он изготовлен. Это многокомпонентное приспособление, его составляющие делаются из термостойких материалов. Устройство устанавливают перед катализатором выхлопной системы, а функционировать оно начинает при высокой температуре. Иногда датчиков бывает два – перед и после катализатора.

    По мере нагревания приспособления на его электродах возникает выходное напряжение. И лямбда-зонд приобретает возможность измерить остаточный кислород в выхлопных газах авто. Если его значение отклоняется от нормы, сигнал подается к ЭБУ, который восстанавливает состав топливно-воздушной смеси.

    Рекомендуем прочитать о тормозной системе авто. Из статьи вы узнаете о строении и принципе работы тормозной системы, возможных неисправностях, выборе тормозной системы для авто.

    А здесь подробнее об электрооборудовании автомобиля.

    Что такое обманка и для чего она нужна

    Одна из поломок может затронуть катализатор выхлопной системы, после чего выброс отработанных газов увеличивается. Его можно удалить или заменить пламегасителем. Но двигатель начинает работать в аварийном режиме из-за неверного сигнала лямбда-зонда.

    Уберечь от этого может обманка. Деталь дополняет приспособление, корректирует поступающий от него сигнал. Обманки бывают двух видов:

    • Механические. Газ проходит сквозь такую деталь и окисляется. В результате объем кислорода снижается, ЭБУ получает более корректное значение показателя. Системе дается информация в том виде, в каком она бывает при исправно работающем катализаторе.
    • Электронные. Это более сложное устройство на базе микропроцессора. Вот как работает обманка лямбда-зонда электронного типа: поддерживает работу системы регулировки силового агрегата авто, анализирует реальный состав выхлопа, на основе чего корректирует подаваемый ЭБУ сигнал. В результате двигатель работает в штатном режиме, несмотря на неисправный катализатор или его отсутствие.
    Схема подключения электронной обманки

    Что означает широкополосный

    Приспособления бывают узкополосные и широкополосные. В первом случае они способны анализировать только штатные значения напряжения. То есть информацию, передаваемую при низких оборотах двигателя. Все остальное считывает с погрешностью, а на ЭБУ поступает не вполне корректный сигнал. Это может привести к нарушениям работы двигателя из-за неверно измененной концентрации горючего в топливной смеси.

    Как работает широкополосный лямбда-зонд:

    • состоит из двухточечного и закачивающего элементов;
    • благодаря такому строению получает кислород из выхлопной системы под воздействием силы тока;
    • держит постоянное напряжение между электродами, а если оно растет, к ЭБУ подается сигнал;
    • после этого блок корректирует состав топливной смеси.
    Схема работы широкополосного датчика кислорода

    Отличие широкополосного зонда в том, что он измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах на любых оборотах двигателя. Его диапазон от 0 до 5 вольт. У узкополосного он только 0-1.

    Работает ли лямбда зонд без катализатора

    Выход из строя катализатора выхлопной системы (очистителя отработанных газов) – одна из частых проблем, вызывающая сложности с функционированием двигателя. Так бывает, если контролирующих датчиков два: один установлен перед приспособлением, а другой после него.

    В этом случае содержание кислорода в выхлопах, прошедших через катализатор, изменится. Это обнаружит стоящий после него датчик. Он и передаст ложный сигнал на ЭБУ о необходимости коррекции состава топливной смеси. И в данном случае ответ на вопрос, работает ли лямбда зонд без катализатора, отрицательный. Ведь он подает сигнал, основанный на искаженных сведениях. Здесь нужно ставить обманку.

    Другой вариант – сделать перепрошивку «мозгов» авто, поменять катализатор на пламегаситель и удалить датчик. Иначе начнутся проблемы с впрыском, что может привести к высокому расходованию бензина, повышению нагрузки на двигатель, поломке.

    Кислородный датчик в некоторых авто располагается и только перед катализатором. Тогда лямбда-зонд анализирует выхлопные газы, еще не прошедшие через очиститель. То есть данные не искажаются, работает катализатор или нет. С поломкой очистителя увеличивается лишь количество ядовитых газов из выхлопной трубы.

    Сколько работает вообще

    Кислородный датчик – одна самых чувствительных составляющих машины. Его хватает на 50000-100000 км пробега. Но сколько работает лямбда-зонд, зависит также от:

    • условий эксплуатации авто;
    • исправности двигателя;
    • типа устройства (неподогреваемое, подогреваемое, планерное);
    • качества топлива.

    Последний фактор особенно важен. Если несколько раз залить в бак некачественный бензин, датчик может выйти из строя практически сразу.

    Смотрите в этом видео о том, как работает лямбда-зонд:

    Если не работает подогрев

    Кислородный датчик начинает анализировать состав выхлопа после того, как сам нагреется до 300-400 градусов. Если подогрев лямбда-зонда не работает, приспособление не почувствует проблем с составом топливной смеси. И двигатель будет работать с повышенной нагрузкой, а токсичность выхлопных газов резко увеличится. Как и расход топлива.

    Выходом станет только замена датчика полностью или его удаление вместе с прошивкой «мозга» машины.

    Последствия поломки

    Неисправность кислородного датчика пагубно скажется прежде всего на двигателе. Он начнет функционировать нестабильно даже на холостом ходу. Когда не работает лямбда-зонд, последствия бывают и такими:

    • повышенный расход топлива;
    • плохое очищение выхлопных газов катализатором;
    • авто начинает двигаться рывками, плохо слушается;
    • мощность мотора снижается.
    Проверка датчика кислорода на исправность

    Как понять, что устройство сломалось

    Если лямбда-зонд не работает, признаки проблемы могут обнаружиться следующим образом:

    • машина в движении начинает дергаться;
    • из-под капота доносятся нехарактерные звуки;
    • на приборной панели светится индикатор;
    • мощность двигателя падает, а педаль акселератора при воздействии на нее срабатывает медленнее;
    • из выхлопной трубы появляется гораздо более резкий и неприятный запах, чем прежде;
    • мотор перегревается.

    По этим изменениям нетрудно понять, как работает неисправный лямбда-зонд. Если же он окончательно вышел из строя, авто может и не поехать. При разгерметизации датчика «мозг» машины получает множество сигналов о проблемах, и система управления впрыском блокируется.

    Рекомендуем прочитать о том, как промыть систему охлаждения двигателя. Из статьи вы узнаете о том, как промыть систему охлаждения двигателя лимонной кислотой, Кока-Колой, водой, сывороткой и «Белизной».

    А здесь подробнее о том, как самостоятельно установить подогреватель двигателя.

    Если кратко говорить о том, как работает лямбда-зонд, он дольше поддерживает двигатель в рабочем состоянии, экономит топливо, сокращает токсичность выхлопа. Нужно регулярно проверять его у специалиста, следить за качеством горючего и системой охлаждения мотора. А при выходе из строя датчика обязательно поменять его.

    Полезное видео

    Смотрите в этом видео о том, как правильно проверить лямбда-зонд:

    Не нашли ответа на свой вопрос? Узнайте, как решить именно Вашу проблему - позвоните прямо сейчас по телефону:

    +8 (800) 500-27-29

    Это быстро и бесплатно!

    Смотрите также

     

    "Питер - АТ"
    ИНН 780703320484
    ОГРНИП 313784720500453

    Новости