Что такое лямбда-зонд? Назначение кислородного датчика и признаки его неисправности

Что такое лямбда-зонд? Назначение кислородного датчика и признаки его неисправности

Двигатели современных автомобилей для правильной работы используют многочисленные датчики, которые контролируют те или иные параметры важные работы. Данные из них стекаются в центральный блок управления, что позволяет оперативно вносить корректировки в работу мотора. Одним из таких датчиков является лямбда-зонд или кислородный датчик, который контролирует в отработанных газах количество кислорода. Наличие такого сенсора позволяет обеспечить правильность работы двигателя, увеличивает мощность и снижает расход топлива. Поговорим поподробнее о том, что же нам необходимо знать о лямбда-зондах в автомобиле.

Основное назначение лямбда-зонда

Лямбда-зонд определяет количество кислорода в выхлопных газах, а данные с этого модуля позволяют ЭБУ обеспечить улучшение сгорания топлива, снижается токсичность автомобиля, одновременно уменьшается расход топлива. Представить себе современный автомобиль без такого лямбда-зонда попросту невозможно, многие машины имеют даже несколько таких кислородных датчиков, что позволяет оптимизировать работу двигателя.

Особенности устройства кислородного датчика

Лямбда-зонд выполняется из пористой керамики, на которую наносится слой оксида иттрия и тонкий слой платины. Такой сенсор способен определять даже минимальное содержание кислорода в выхлопе, однако из-за повышенных нагрузок на лямбда-зонд в процессе эксплуатации авто его срок службы не слишком большой. Спустя несколько лет после эксплуатации авто начинает выгорать рабочий слой датчика, снижается его чувствительность, а, в конечном счете, требуется замена сенсора.

Принято различать несколько разновидностей таких датчиков, которые могут выполняться двухвыводными без подогрева, а также трёх или четырёхвыводными с подогревом. Лямбда-зонды имеют стандартный посадочный размер, что позволяет при необходимости замены сенсора приобретать универсальные кислородные датчики, которые будут подходить для различных автомобилей. Автовладельцу необходимо помнить, что менять такие датчики нужно уже при первых признаках их неисправностей.

В современных двигателях используется сразу два датчика расхода кислорода, один лямбда-зонд находится сразу же за выпускным коллектором, тогда как второй располагается за катализатором. Такое расположение сенсоров позволяет не только определять правильное сгорание топлива, но и обеспечивается контроль за эффективностью работы катализатора.

В том случае, если автовладелец вырезает катализатор, это может привести к неправильному сигналу от лямбда-зонда, в итоге требуется выполнять перепрошивку двигателя, что позволяет решить имеющиеся проблемы, не навредив при этом двигателю автомобиля. Аналогичная работа проводится в том случае, если выполняется программный чип-тюнинг или же устанавливаются различные дополнительные воздушные фильтры.

Признаки поломки датчика

На неисправный датчик расхода воздуха обычно указывает существенное увеличение расхода топлива. Двухлитровые моторы с неработающим лямбда-зондом могут кушать по 15 литров бензина и более. Это объясняется тем фактом, что ЭБУ, не получая необходимых сигналов от лямбда-зонда, начинает усреднять показатели при впрыске топлива, что существенно увеличивает показатель расхода бензина.

Обычно для точного определения неисправности выполняется компьютерная диагностика, которая показывает вышедший из строя лямбда-зонд. При наличии должного опыта работы можно самостоятельно диагностировать такие неисправности, проверяя напряжение на выводах обычным мультиметром. Такое самостоятельное определение неисправностей возможно на иномарках, выпущенных около десятка лет назад, тогда как на современных автомобилях всё же требуется проводить компьютерную диагностику.

Подведём итоги

Работа современных двигателей немыслима без различных датчиков, одним из которых является лямбда-зонд. Этот сенсор отвечает за определение степени сгорания топлива. Современные авто имеют два таких лямбда-зонда, которые в процессе эксплуатации могут выходить из строя, после чего требуется их замена. Основным признаком выхода из строя лямбда-зонда является существенное увеличение расхода топлива, в подобном случае автовладельцу необходимо доставить машину в сервис, провести компьютерную диагностику и по её результатам ремонтировать автомобиль.

Что такое кислородный датчик двигателя

Название зонда происходит от греческой буквы L (лямбда), которой в автомобилестроении обозначается коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. «Окно» оптимального состава этой смеси очень узкое и строго регламентируется экологическим стандартом ЕВРО-5. Обеспечить такую точность возможно только с применением систем питания с электронным впрыском топлива. Лямбда зонд в этой системе служит для информирования компьютера автомобиля об отклонении от нормы состава воздушно-топливной смеси.

Лямбда зонд: из чего состоит и как работает

Давайте подробней остановимся на принципах работы лямбда зонда (кислородного датчика). Лямбда зонд имеет керамические носители в корпусе, на поверхности которых находятся электроды их газопроницаемого слоя платины. Один из таких электродов в процессе работы датчика пропускает через себя выхлопные газы, другой – атмосферный воздух. После разогрева зонда до температуры 300-400С электролиты приобретают проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения, которое сравнивается с контрольными напряжением, введенным в память блока управления. В зависимости от того, сообщает ли сигнал зонда о недостатке или избытке кислорода в отработавших газах, время впрыскивания сокращается или увеличивается.

Где располагается лямбда-зонд?

Для того чтобы предельно быстро достигалась требуемая для работы датчика температура (300-400С), лямбда зонд располагается в развилке системы выпуска ближе к двигателю. Современные датчики имеют управляемый нагревательный элемент, благодаря чему зонд может быть установлен и непосредственно перед катализатором, что дает преимущество — более низкая окружающая температура значительно увеличивает срок службы зонда и повышает точность измерений.

Рабочий ресурс лямбда-зонда

Поскольку лямбда зонд имеет неразборную конструкцию, по истечении своего рабочего ресурса, деталь заменяется. В среднем современные датчики кислорода способны прослужить 60-80 тыс.км пробега при условии соблюдения всех условий эксплуатации. Для того, чтобы работоспособность датчика не вызывала сомнений, рекомендуем проверять его состояние при каждом техническом обслуживании своего автомобиля.

Первые симптомы неисправности. Как проверить лямбда-зонд

В результате поломки лямбда-зонда значительно ухудшается качество топливной смеси, это прямым образом отражается на работе двигателя. Нестабильная работа движка служит первым сигналом неисправности лямбда-зонда.
Причинами поломки лямбда-зонда могут служить:
— перегрев датчика в результате неправильной работы системы зажигания
— естественный износ
— сбои в электропитании блока управления
— механическое повреждение в процессе эксплуатации
— разгерметизация корпуса

С ухудшением работы зонда автомобиль в процессе движения начинает беспричинно дергаться, появляются нехарактерные хлопки в двигателе, загорается сигнальная лампочка на приборной панели. В «запущенной» стадии неисправности датчика ощутимо падает мощность, замедляется реагирование авто при воздействии на педаль акселератора, а также возможен перегрев двигателя.

Если не произвести замену зонда при первых признаках его неисправности, резко возрастает вероятность поломки двигателя и последующего его капитального ремонта, поэтому мы рекомендуем вовремя прислушиваться к перечисленным сигналам неисправности и вовремя производить замену детали.

Какой лямбда зонд ставить

В вопросе выбора лямбда зонда специалисты СамАвто отдают предпочтение датчикам Denso.

Denso конструирует и производит кислородные датчики с 1977. Имея за плечами огромный опыт, специалисты Denso могут гарантировать исключительное качество и работоспособность каждой единицы выпускаемой продукции.

Приобрести лямбда-зонд для вашего автомобиля можно в интернет-магазине SamAuto.pro.

* Применяемость деталей конкретно для Вашего автомобиля уточняйте у менеджеров по телефону: 8 (846) 922-74-67.

Что такое лямбда-зонд?

Лямбда зонд считывает количество отработанных газов. На автомобили ставят катализатор с целью снижения опасных веществ в отработанных газов. Эффективность работы механизма достигается путем контроля и эксплуатацией, прописанной заводом изготовителем. Этот механизм позволяет существенно сэкономить на топливе, от 15% и выше.

Принцип работы зонда

Это сенсор с инжекторным впрыском бензина. Он считывает величину O2 в использованных газах. Поступает сигнал инжектора в электронный блок. Затем регулирует объем подаваемого бензина в цилиндры. Определяет угол вращения коленчатого вала от появления искры до момента, когда поршень достигнет верхней мертвой точки.

Сенсор считывает информацию с устройства для замера абсолютного давления на инжекторах в коллекторе и с расходомера воздуха, попадающего во впускной коллектор. Концы вакуумной трубки подсоединены к коллектору и датчику давления. Именно по сведениям этой трубки зонд дает сигнал на электронный блок.

Исходя из этого, электронный блок понимает, сколько нужно подать бензина в цилиндр, а по зонду определяет объем бензина.

Как выглядит датчик концентрации кислорода

В виде двух электродов. Металлический с керамическим изолятором называется внешним и имеет платиновый наконечник. Они рассчитывают численность O2 в выхлопных газах. Внутренний сделан из циркония и его рабочая температура до 1000C, поэтому у лямбды зондов есть подогреватели.

Датчики кислорода бывают двухточечного и широкополосного типа.

Двухточечный кислородный датчик имеет два электрода и считывает содержание кислорода в отработавших газах.

Широкополосный применяют на машинах последнего поколения. Он имеет закачивающий и двухточечный керамические элементы. Он поддерживает постоянное напряжение за счет изменения силы тока закачивания.

Как понять, что лямбда зонд неисправен

Если замечено, что автомобиль расходует топлива больше обычного первый признак неисправности. Есть различные причины увеличения расхода. Изношенный зонд увеличивает топливо в рабочей смеси. Одновременно с этой неполадкой может плохо запускаться двигатель или заливаться свечи. Компьютерная диагностика часто не видит проблемы датчика, но этот момент нельзя пропустить.

Выделение токсичных выхлопных газов; резкое увеличение оборотов, на миг включается значок check engine; нестабильность при холостых оборотах; перегрев катализатора.

Зонд точен, различает моменты, влияющие на оптимальную работу транспортного средства, восприимчив к качеству бензина. Основная его задача — отработанные газы, а качество топлива — главная проблема несоответствующей пропорции углекислого газа и кислорода из топливно-воздушной смеси.

Важный момент в авто — инжекторная система.

Когда электроника теряет связь с датчиком, то срабатывает аварийная карта. На панели загорается значок «check engine», дающий знак водителю о немедленном обращении в сервис для выяснения причин поломки.

Лямбда зонд работает по методу электрохимической цепи в электролите. Керамика полностью легирована О2 и металлом иттрия, сверху нанесены электроды с покрытием из платины, насыщенные газообразным хлором. Датчик сканирует остаточный O2 в альдегидах после нагревания до 300-400 C. Таким образом, циркониевый электролит становится более проходимым.

При морозе применяют подогрев для увеличения максимальной точности механизма.

Что сокращает его срок эксплуатации:

• ужасное состояние поршневых колец;
• антифриз залил цилиндры;
• обогащенная ТВС;
• система зажигания дает постоянный сбой;
• если на наконечник постоянно попадает моторное масло и конденсат;
• неправильная установка датчика;
• попадание этилированного топлива в бензобак.

При поломке расход бензина увеличивается в разы и со старта разогнаться становиться тяжело. Менять и диагностировать датчик рекомендуется только на станции техобслуживания.

Смена старого зонда на новый собственноручно может привести к необратимым последствиям и дорогому ремонту.

Кодировка клемм при демонтаже

• провода, отвечающие за сигнал, черные;
• заземляющий провод белого, серого или желтого оттенка;
• нити накаливания у титановых датчиков красные.

моторах с турбодвигателем ставят два циркониевых зонда:

• подогрев — провод белого цвета;
• сигнал черного цвета;
• масса — серого.

Цветовая маркировка проводов и разъемов обычно отличается друг от друга и зависит от фирмы — изготовителя. Маркировка кабелей подогревателя датчика по стандарту одноцветная. В приоритете белый цвет. При этом эти провода отличаются от сигнального датчика. Сигнальный провод черный всегда, при любых обстоятельствах.

Если снять защиту коллектора, то можно увидеть такую картину: датчик кислорода прикипел. Если нет возможности тут же отправиться на станцию техобслуживания, то при помощи технического фена и газового ключа на полной мощности его отогревают в течение 15 минут. Процесс не безопасен, лучше это сделать на СТО.

Лямбда для Вольво

В 1960 г. компания Bosch внедрила и придумала датчик концентрации кислорода, получивший имя лямбда зонд. Первый поставили на 244-ую модель Volvo.

Недавние модели Вольво имеют уже два зонда.

Один находится перед катализатором (верхний датчик кислорода). Второй предназначен для проверки надежности катализатора — нижний датчик кислорода. Отличий в конструкции нет, но функции их различны. В отработанных газах остается кислород, верхний датчик определяет его количество.

Существует следующие виды широкополосных зондов:

• диоксида циркония;
• диоксид титана.

Циркониевому датчику приходится генерировать напряжение. Свойство оксида циркония в электрическом потенциале составляет 1в. Титановому датчику приходится генерировать напряжение до 5в. Он значительно дороже, срок службы выше и дает абсолютно точные показания.

Сейчас на автомобильном рынке есть 5 крупных производителей таких датчиков кислорода: Profit, Bosch, NGK, Delphi и Denso.

Принципы работы кислородного датчика, лямбда зонда

Корректное функционирование мотора в автомобиле возможно лишь при правильной работе каждого узла, агрегата и системы. В случае сбоя хотя бы одного из ключевых компонентов двигатель начинает функционировать с нарушениями, а это всегда доставляет множество проблем автовладельцу. Далее мы поговорим о кислородном регуляторе, опишем принцип работы лямбда зонда, как провести его диагностику и очистить в случае необходимости.

Характеристики кислородного датчика

Все знают, что инжекторный двигатель является более экономичным и безопасным (с экологической точки зрения), чем карбюраторный мотор. Это становится возможным благодаря полному контролю за подачей топливной смеси и воздуха. Этот контроль осуществляется несколькими датчиками, которые обеспечивают проверку основных рабочих параметров и направляют эти данные электронному блоку. После их анализа производится корректировка работы системы в целом.

Кислородный датчик

Контроллеры, для получения полной информации центральным блоком, установлены не только на впускной системе (определение количества топлива/воздуха), но и на выпуске.

Здесь работает лишь один регулятор, но именно его работа определяет, какой объем воздуха станет поступать в цилиндры.

Его название – лямбда зонд (кислородный датчик). И это один из важнейших участников системы.

Предназначение и основные функции

Датчик кислорода — это датчик сопротивления, который располагается около катализатора, на коллекторе впуска. Параметры, передаваемые этим датчиком, также передаются на управляющий блок, где проходят обработку, а затем используются в поддержании соответствующего состава топливно-воздушной смеси (ТВС). Лямбда зондом отправляются сигналы на электронный блок в случае, если в камеру двигателя поступает переобогощенная или обедненная рабочая смесь. На основании этих данных управляющий блок корректирует поступление воздуха и горючего для образования «правильной» смеси.

Принцип работы и устройство регулятора кислорода

Давайте разберем, как устроен лямбда зонд. В конструкции каждого универсального лямбда зонда имеются следующие элементы:

1. Металлический корпус универсального контроллера со специальным отверстием для обеспечения вентиляции датчика. Кроме отверстия на корпусе имеется резьба, при помощи которой датчик ставится в соответствующее место.
2. Резиновый уплотнитель, отвечающий за герметичность конструкции.
3. Изолятор, который всегда изготавливается из керамики.
4. Наконечник (также выполненный из керамических материалов).
5. Несколько контактов, подключающих контроллер к основной сети.
6. Щиток защиты, имеющий выпускное отверстие для отхода отработанного газа.
7. Нагревающий элемент датчика.
8. Вмонтированная в индивидуальный резервуар спираль.

Устройство кислородного датчика

Любое устройство (1-й и 2-й кислородный регулятор), выполняется из материалов, имеющих высокие свойства термостойкости. Это имеет огромное значение, ведь датчик постоянно работает при повышенных температурах. Элемент можно отнести к одному из типов — их отличие состоит в числе контактов (от одно- до четырехпроводных).

Как уже было отмечено ранее, диагностический регулятор содержания кислорода применяется для поддержания корректного расчёта требуемого объема топлива для установления количества воздуха, поступающего в цилиндры. Датчиком кислорода рассчитываются данные показатели соответственно с показателями экономии и экологии. Это тоже имеет значение, ведь в последнее время к средствам транспорта предъявлены очень строгие требования в вопросах безопасности экологии.

Данный элемент снижает вред для окружающей среды, опираясь на объем содержания вредных веществ в выхлопе.

Виды кислородных датчиков

Кроме лямбда-зондов из циркония, которые наиболее популярны, применяются также изделия других типов.

Датчик из титана

Этот тип кислородных устройств обладает чувствительным элементом, выполненным из прочнейшего материала — диоксид титана. Рабочий температурный режим данного устройства измеряется от 700°C. Этим устройствам не требуется атмосферный воздух, поскольку в основе принципа их действия лежит преобразование напряжения на выходе, в соответствии с концентрацией кислорода в выхлопных газах.

Виды кислородных датчиков

Широкополосный кислородный элемент

Это усовершенствованная модификация. В ее состав входит циркониевый датчик, схема которого дополнена закачивающим элементом. Контроллер из циркония обеспечивает измерение концентрации кислорода в отработанных газах, осуществляя фиксацию напряжения, которое вызвано разностью потенциалов. Затем выполняется сравнение показаний с эталонным значением (450мВ), и, при обнаружении отклонений, начинает подаваться ток, способствующий закачиванию ионов кислорода из выхлопных газов. Это производится до того момента, пока значение напряжение не сравняется с эталоном.

Рабочий ресурс кислородного устройства

Кислородный элемент является одним из датчиков, который имеет достаточно быстрый износ. Это обусловлено тем, что он подвергается постоянному контакту с отработанными газами и его рабочий ресурс прямо зависит от качества топливной смеси и отсутствия неисправностей в двигателе. К примеру, датчик из циркония рассчитан на 70-130 тыс. км пробега.

Работа нижнего и верхнего датчика находится под постоянным контролем бортовой диагностической системы. И при сбое одного из них фиксируется соответственная ошибка, при этом на приборной панели загорается лампочка («Check Engine»). Определить поломку в этом случае можно при помощи специального сканера диагностики.

При исправном функционировании лямбда зонда, параметры сигнала представлены правильной синусоидой, которая демонстрирует частоту переключения не меньше 8 раз за 10с.

Схема работы кислородного датчика

Причины неисправностей и как их определить

При неправильной работе лямбда зонда силовой агрегат автомобиля начинает работать нестабильно.

Причины поломки кислородного датчика

Рассмотрим причины, по которым регулятор может дать сбой.

1. В электрической цепи случился разрыв, например, в точке подключения датчика к общей сети. Другой причиной может состоять в недостаточном контакте на контроллере либо его окислении.
2. Замыкание при работе регулятора.
3. Загрязнение, которое является самой распространенной причиной неисправности датчика. Данная поломка, зачастую, случается из-за постоянной заправки автомобиля некачественным топливом.
4. Температурная перегрузка датчика. Данная проблемы возникает из-за сбоев в системе зажигания.
5. Непрерывное передвижение автомобиля по бездорожью приводит к большим вибрациям и к повреждению устройства.
6. Кислородный элемент часто ломается при попадании в систему цилиндров силового агрегата или во впускную систему антифриза.
7. Поломка нагревателя регулятора. Очень часто данная проблема возникает из-за износа контроллера (его естественного «старения»).
8. Датчик может выйти из строя, если двигатель работает на слишком обогащенной ТВС.

Симптомы поломки лямбда зонда

Определить неисправность кислородного датчика можно по следующим симптомам:

• расход топлива значительно вырос;
• обороты «плавают» при холостых оборотах силового агрегата;
• вы стали ощущать характерные рывки, когда автомобиль набирает скорость;
• катализатор работает нестабильно;
• повысилась концентрация токсинов в отработанном газе.

В том случае, если вы обнаружите хотя бы один из перечисленных признаков, следует провести диагностику контроллера, а в случае необходимости — заменить его.

Датчик кислорода

Диагностика лямбда зонда

Выше мы рассказали, как работает лямбда зонд, а теперь поговорим о диагностике и прочистке датчика.

Итак, начиная диагностику, нужно погреть элемент. Для этого следует запустить силовой агрегат и дать ему работать примерно 10мин. Это должно обеспечить идеальную проводимость в электролите и создание конечного напряжения на регуляторе кислорода. Диагностика производится без отключения лямбда зонда, при работающем и прогретом моторе. Сама диагностика выполняется при помощи осциллографа — данное оборудование дает самый правильный результат.

Если нормативное значение напряжения будет отличаться от полученного при диагностике, то датчик нужно заменить. Параметр напряжения должен составлять не меньше 10,5В. Обнаружив пониженное значение напряжения следует проверить качество подключения регулятора кислорода и соответствующих разъемов, помимо этого, необходимо убедиться в заряженности аккумулятора.

Ещё нужно протестировать сопротивление датчика. Для чего требуется отключить разъем. В идеальном варианте показатель сопротивления должен находиться в интервале 2-14Ом, но это значение зависит от модели датчика кислорода.

Прочистка кислородного датчика

Если датчик не исправен, то, обычно, его требуется заменить, но в иногда проблему можно решить, почистив кислородный регулятор.

Для прочистки датчика следуйте инструкции:

1. Отключить контроллер от питания.
2. Демонтировать датчик. Удобнее это сделать при помощи специального инструмента, но если такового нет, то выполните демонтаж руками.
3. Процедура прочистки осуществляется ортофосфорной кислотой. Кислородный регулятор помещается в ёмкость с кислотой ориентировочно на 10-20мин. Этого времени достаточно, чтобы кислота удалила имеющиеся отложения и окислы, не разрушив целостность электродов. Для наибольшего эффекта прочистки можно снять защитный колпак, но сделать это не всегда возможно, поскольку для демонтажа необходим токарный станок.
4. По завершению процедуры прочистки контроллера необходимо промыть его в воде и хорошо просушить.

Если выполненные действия не привели к работоспособности устройства, то его требуется поменять. Заменяя регулятор кислорода, следует убедиться в том, что разъёмы на меняемых датчиках идентичны.

Важно! Процедура прочистки может быть выполнена лишь тогда, когда под защитным колпаком датчика присутствуют отложения.

Замена кислородного датчика

Заменяя лямбда зонд необходимо соблюдать некоторые правила:

• выкручивать регулятор нужно на остывшем до 40-50°C моторе (в этот момент тепловая деформация не так велика, а детали не слишком раскалены);
• выполняя монтаж нужно смазать поверхность резьбы герметиком, который исключит прикипание;
• удостовериться в целостности уплотнительной прокладки;
• затягивать элементы следует производить с определенным производительным моментом – так будет обеспечена нужная герметичность;
• подключая разъём следует проверить электропроводку на повреждения;
• после окончания процесса установки следует провести тестирование при разных режимах работы силового агрегата.

Доказательством правильной работы лямбда зонда будет отсутствие указанных ранее признаков сбоев, а также ошибок на электронном блоке управления.