25 августа 2017

В подавляющем большинстве современных автомобилей дозированием и подачей топлива в цилиндры занимается электронная система. Блок управления (другое название – контроллер) получает сигналы от нескольких датчиков и на основании этих показаний формирует смесь горючего с воздухом в оптимальных пропорциях. Ключевую роль в процессе играет λ-зонд, иначе – кислородный датчик, который периодически выходит из строя по разным причинам. Если вы желаете глубже вникнуть в суть данной проблемы, то первым делом стоит разобраться, что такое лямбда – зонд и зачем он ставится на авто.

Роль кислородного датчика в системе топливоподачи

Горение углеводородного топлива – бензина и солярки – в цилиндрах двигателя – процесс довольно сложный. Задачи электронного блока управления состоят в следующем:

• эффективно сжигать горючее и добиваться максимального КПД силового агрегата;
• обеспечить минимальный расход бензина;
• изменять количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы мотора.

Для полного сжигания бензина в цилиндрах двигателя его нужно смешать с воздухом в соотношении 1: 14,7. Тогда практически все молекулы углерода подвергнутся окислению и образуют безвредный углекислый газ СО 2 , а водород после соединения с кислородом превратится в обычную воду (выделяется в виде пара). Не догоревший углерод тоже объединяется с кислородными частицами и дает на выходе угарный газ – СО. При правильной работе системы его доля невелика и составляет 1–1,5%.

Справка. Когда в силу разных причин расход топлива повышается, количество угарного газа на выходе из камер сгорания увеличивается от 3 до 10%. Визуально это выглядит как черный дым из выхлопной трубы.

Чтобы контроллер готовил оптимальную топливовоздушную смесь, он должен контролировать полноту ее сжигания. Тут и вступает в игру лямбда – зонд, который нужен для измерения количества свободного кислорода в выхлопе автомобиля и передачи информации в виде электрических импульсов на ЭБУ. Последний, сопоставив ее с показаниями других измерителей, отдает соответствующую команду форсункам.

Что дает измерение количества кислорода в выхлопных газах:

1. Если на выходе двигателя слишком мало кислородных молекул, то в топливной смеси явно не хватает воздуха – она слишком обогащенная.
2. И наоборот, превышение нормы указывает на бедную смесь в цилиндрах. При ее сжигании остается много воздуха, удаляемого вместе с выхлопом.

Блок управления отвечает за качество топливовоздушной смеси и корректирует соотношение компонентов по сигналам лямбда – зонда. Вот зачем нужен кислородный датчик в машинах, оборудованных инжектором.

Устройство измерителя и принцип действия

Внешне λ-зонд отдаленно напоминает свечу зажигания, только без керамического изолятора. На корпусе цилиндрической формы сделана резьба для вкручивания в выхлопную систему, а из верхней части выходят провода (от 1 до 4 в зависимости от конструкции). Внутри стального корпуса расположены такие детали:

• гальванический элемент из керамики с твердым электролитическим составом;
• на обе стороны гальванического элемента методом напыления нанесены электроды из платины;
• камера с атмосферным воздухом;
• контакты с заземляющим и основным проводом.

В конструкцию современных кислородных датчиков добавлен подогреватель, подключаемый к электросети в автомобиле двумя дополнительными проводами. Он разогревает электролит λ-зонда до 300–400 °С.

В датчиках О 2 нового образца гальванический элемент изготовлен из диоксида циркония, чья проводимость зависит от температуры. Отсюда и необходимость в подогревателе. Старые датчики делались на основе двуокиси титана и действовали по другому принципу.

Теперь о том, как работает лямбда-зонд с циркониевым сердечником. Алгоритм следующий:

1. При запуске двигателя измеритель не функционирует и участия в приготовлении смеси не принимает. Контроллер «знает», что холодному мотору нужна обогащенная смесь и готовит ее по сигналам датчиков положения коленвала и массового расхода воздуха.
2. После выхода в рабочий режим включается подогреватель λ-зонда и циркониевый элемент начинает вырабатывать импульсы постоянного тока, воспринимаемые контроллером.
3. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах напряжение датчика колеблется в диапазоне от 0,1 до 0,9 вольт. Напряжение падает – снижается уровень кислорода – блок управления подает меньше топлива (обедняет смесь). И наоборот, при усилении импульса контроллер переходит к обогащению.

Принцип работы лямбда-зонда с титановым элементом другой – он действует как терморезистор. Блок управления опрашивает измеритель несколько раз в секунду и фиксирует изменение сопротивления, на основании чего корректирует топливовоздушную смесь.

Где расположен λ-зонд?

Поскольку датчик измеряет количество кислорода в отработанных газах, его устанавливают на одну из секций выхлопного тракта. В зависимости от марки и модели авто измеритель вкручивается в выпускной коллектор непосредственно возле двигателя либо в первую секцию дымоотводящей трубы.

В связи с переходом на новые экологические нормы (начиная от Euro 3), схема контроля над выбросами автомобиля усложнилась . Дело в том, что следом за датчиком О 2 в выпускном тракте установлен каталитический нейтрализатор – металлический бочонок с керамическими сотами, чья задача – дожигать вредные продукты работы мотора – угарный газ и окись азота. Данный элемент тоже со временем выходит из строя, что никак не сказывается на работе двигателя, а вот количество вредных выбросов резко увеличивается.

Чтобы контролировать техническое состояние нейтрализатора, производители начали ставить второй лямбда-зонд. Он вмонтирован в трубу после бочонка и проверяет количество кислорода в газах перед выходом в атмосферу.

Если контроллер «увидит», что разницы в показаниях двух измерителей нет, он включит на панели приборов табло Check Engine, а при компьютерной диагностике укажет на ошибку катализатора.

Молекулы воздуха, попавшие в нейтрализатор, должны соединиться с вредными газами, например, СО превращается в СО 2 . При нормальной работе системы второй зонд на выходе должен фиксировать уменьшение кислорода.

В машинах с мощными моторами на 6–12 цилиндров число датчиков О 2 может достигать 4 шт. и более. Это объясняется просто: в подобных авто реализована система распределенного выхлопа с двумя трактами. Соответственно, на каждом из них стоит каталитический нейтрализатор и 2 λ-зонда.

Признаки и причины неисправности элемента

Поскольку лямбда-зонд в машине связан с контроллером, то в случае неполадок с датчиком ЭБУ включает сигнал Check Engine. Это происходит в следующих случаях:

• измеритель дает некорректные показания, например, напряжение больше 0,9 В либо меньше 0,1 В;
• произошел обрыв электрической цепи (перетерся или надломился провод, идущий к λ-зонду);
• замыкание проводки;
• механическое повреждение элемента вследствие езды по грунтовым дорогам;
• датчик выработал свой ресурс, который лежит в пределах 40–80 тыс. км пробега авто.

Прошивка контроллера любого автомобиля имеет запасной алгоритм на случай поломки лямбда-зонда. Когда блок управления «замечает» неисправность измерителя, он исключает его из работы системы питания и руководствуется данными от остальных приборов – датчика температуры, скорости, детонации, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала. Показания λ-зонда он принимает как усредненные, зафиксированные в его памяти ранее.

Поэтому наряду со включенным табло Check Engine на неисправность кислородного датчика указывают и другие симптомы:

1. Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Снижение мощности силового агрегата и рывки в процессе движения по причине загрязнения электродов свечей зажигания.
4. «На горячую» двигатель заводится с трудом при нормальном холодном запуске.
5. Из выхлопной трубы валит черный от сажи дым.

Перечисленные проблемы – это следствие потери контроля над качеством сгорания топлива, вот почему лямбда – зонд так важен.

В некоторых ситуациях контроллер не зажигает надпись Check Engine и не переходит в аварийный режим, но указанные симптомы все равно проявляются. Это говорит о том, что датчик О 2 начал банально «врать», из-за чего ЭБУ готовит топливную смесь неправильно.

Обнаружить виновника подобной неисправности в домашних условиях затруднительно – похожие признаки наблюдаются и при поломке других датчиков. Если вы столкнулись с такой ситуацией, лучше обратиться на автосервис к специалисту – электрику.

Причины некорректной работы λ-зонда могут быть следующие:

• езда на этилированном бензине;
• добавление в топливо и масло поддельных присадок;
• использование при ремонте силового агрегата дешевых герметиков, содержащих неорганические растворители.

Из-за перечисленных действий в тракт выпуска дымовых газов попадают посторонние агрессивные пары, разрушающие электроды кислородного датчика, а вместе с ним и керамические соты нейтрализатора.

Вышедший из строя лямбда – зонд подлежит замене, каких-либо методов ремонта не существует. Деталь недешевая, но от нее зависит «здоровье» и ресурс двигателя, поэтому лучше не экономить и не устанавливать различные эмуляторы – так называемые обманки. Они позволяют отключить сигнал Check, но не устраняют причину неполадок, а обманутый контроллер продолжает неправильно готовить смесь, что негативно влияет на работу мотора.

Датчик кислорода - это устройство в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, позволяющее оценить сколько свободного кислорода осталось в выхлопной смеси.

Этот датчик имеет еще и другое название. Лямбда зонд что это за конструкция и откуда появилось это название. Основу датчика составляет твердый керамический электролит выполненный из диоксида циркония, который в свою очередь покрыт оксидом иттрия. Поверх всего по керамическому элементу произведено напыление пористых, токопроводящих электродов из платины.

Принцип действия у него как у гальванического элемента. После установки в выпускной коллектор он разогревается в потоке выхлопных газов до 300 - 400 градусов. Именно в разогретом состоянии циркониевый электролит получает проводимость и обеспечивается его нормальное функционирование. Установлен лямбда зонд таким образом, что один из электродов дышит наружным воздухом, второй - смесью выхлопных газов. Когда на одном из электродов меняется количество кислорода, возникает разница потенциалов передающаяся в виде сигнала на управляющую систему двигателя, которая регулирует подачу топлива на впрыск.

В науке о соотношениях элементов в природе, стехиометрии, лямбда означает соотношение реального количества воздуха к необходимому.

Теоретически оптимальное соотношение - это когда лямбда равна 1, то есть реального воздуха в смеси столько же, сколько необходимого.

Если лямбда больше единицы - это бедная смесь, если это значение меньше единицы - богатая смесь, то есть в смеси избыток бензина, не хватает кислорода для его сжигания.

Для силового агрегата автомобиля оптимальным считается лямбда равное 14,7: 1, то есть бедная смесь. Это объясняется тем, что для эффективного сжигания СО и СН на катализаторе требуется определенное количество кислорода. Современный лямбда зонд ВАЗ 2114 работает как пороговый элемент.

Датчик кислорода ВАЗ 2114, конструкция и особенности применения

Поскольку датчик кислорода включается в работу после нагрева рабочего элемента до 350 градусов, первые его образцы старались размещать как можно ближе к выпускному коллектору. Со временем датчик модернизировали и встроили в него нагревательный элемент, который намного быстрее приводил его в рабочее состояние и теперь, вопрос — где находится лямбда зонд в выхлопной системе, не так уж важен. Конструктивно современный датчик кислорода состоит из следующих элементов.

1. Керамические наконечники с защитными экранами и отверстиями для отбора, с одной стороны выхлопных газов, с другой - атмосферного воздуха, заключенные в средней части в керамический изолятор. Они являются основным рабочим элементом всего устройства. Это как раз и есть электроды с которых снимается разность потенциалов.
2. Внутри этих наконечников размещен токопроводящий нагревательный элемент.
3. В средней части находится токосъемник электрического сигнала.
4. Все элементы, за исключением чувствительных частей керамических наконечников, заключены в металлический корпус с резьбой, который предназначен для фиксации датчика в корпусе приемной трубы.
5. В настоящее время современные датчики снабжены комплектом проводов, закрепленных уплотнительной манжетой. Такие датчики называются - четырехпроводной лямбда зонд. Два белых провода - это контакты системы подогрева, один черный - сигнальный и черный (или белый) с полосой - «земля». На более ранних образцах которые применяют до сих пор, разница потенциалов определялась между проводом, который шел от датчика к ЭБУ и массой на корпусе датчика. Для этого перед закручиванием в месте крепления датчик намазывался специфической токопроводящей смазкой. Однако от воздействия высокой температуры смазка выгорала и чувствительность датчика страдала. Теперь этот недостаток устранен.

Комплект проводов датчика кислорода своим другим концом, через штекерную коробочку, подключается к электронному бортовому устройству, которое запрашивает у лямбда зонда данные о состоянии смеси с частотой 2 раза в одну секунду на холостом ходу и чаще при повышении оборотов. Анализируя полученные данные о наличии кислорода в смеси выхлопных газов, ЭБУ корректирует количество впрыскиваемого топлива в двигатель, делая смесь богаче или беднее, в зависимости от поступающих сигналов датчика кислорода. Стремится он к оптимальному значению 14,7: 1, которое заложено в его программе.

Работоспособность датчика проверяется тестированием с измерительным прибором. Нижний уровень сигнала должен быть 0,1 - 0,2 В, верхний - в пределах 0,8 - 0,9 В. Гарантированная работоспособность этих датчиков очень высокая. Признаки неисправности лямбда зонда изготовленного в соответствие с ГОСТ начинают проявляться не раньше чем после пробега 80 тысяч километров, а в среднем они выдерживают нагрузку в 160 тысяч километров. Однако согласно сервисной книжки ВАЗ 2114 рекомендована после пробега 80 тыс. км. Дело в том что он хоть и продолжает сохранять свою работоспособность, но чувствительность его все равно существенно снижена, а значит ухудшаются показатели по расходу топлива, например.

Как влияет лямбда зонд на работу двигателя, признаки его неисправности

Датчик кислорода лямбда зонд оказывает непосредственное влияние на устойчивую работу двигателя поддерживая нужный состав смеси для работы двигателя:

• двигатель устойчиво, без колебаний, работает на холостых оборотах;
• при резком нажатии педали газа, происходит своевременная перестройка в питании двигателя смесью соответствующей изменяющимся оборотам, поэтому нет рывков и троения;
• в атмосферу выбрасываются наилучшим образом сгоревшие выхлопные газы, за счет эффективной работы катализатора, который осуществляет дожиг вредных веществ в выхлопной трубе.

Чтобы обеспечить нормальные условия для работы датчика и продлить его ресурс необходимо соблюдать ряд условий:

1. Применять только тот бензин, который рекомендован для ВАЗ 2114.
2. При работе с присадками проверять их качество и разрешение на использование.
3. Ни в коем случае не применять для крепления датчика герметики, особенно силиконовые.
4. Не допускать многократных попыток запуска за короткий промежуток времени.
5. Не отключать свечи зажигания при проверке работы цилиндров.
6. Не допускать перегрева выхлопной системы из-за скопления не сгоревшего топлива в ней, датчик выдерживает температуру только до 950 градусов.
7. Нельзя обмывать наконечники любой из химически активных жидкостей.
8. Следить за соблюдением герметичности в месте соединения датчика с трубой.

Признаками по которым можно определить, что нужна замена датчика кислорода ВАЗ 2114 могут быть:

• на малом газу двигатель работает неустойчиво, обороты плавают или двигатель глохнет;
• наблюдается устойчивый повышенный расход топлива в стандартных условиях;
• произошло ухудшение динамических характеристик автомобиля;
• характерные потрескивания в районе катализатора после выключения двигателя, а также специфический запах тухлых яиц по причине попадания в катализатор большого количества не сгоревшего бензина;
• сигнал на бортовом компьютере об ошибках связанных с отказами в работе лямбда зонда.

Чаще всего с неисправным датчиком кислорода все перечисленные признаки должны проявиться и, когда возникнет ситуация с его заменой, встанет вопрос какой датчик кислорода стоит на ВАЗ 2114. В зависимости от года выпуска автомобиля в выхлопной системе могут стоять как однопроводные датчики с массой от корпуса, так и четырехпроводные. Цена лямбда зонд ВАЗ 2114 в этом случае может колебаться от 1200 до 3000 тысяч рублей.

При замене датчика следует проверить его тестированием на соответствующем приборе, может быть произошло повреждение контактов в линии прогрева и тогда возможен ремонт датчика кислорода.

Если на датчике после снятия обнаружен сильный нагар и он показывает, что разница потенциалов не очень сильно отличается от допустимых, то можно убрать этот нагар. Для этого сильно нагреть датчик, а затем его резко охладить. Нагар должен потрескаться и облететь, обмести его мягкой косточкой.

Некоторые автомобилисты интересуются у автослесарей как отключить лямбда зонд ВАЗ 2114. Сама процедура несложная, вот только необходимость в этом под большим сомнением. В этом случае ЭБУ начинает подавать бензин на впрыск в усредненных значениях и это сразу же скажется на устойчивой работе двигателя, повышении расхода топлива и ухудшении характеристик выхлопа. Не говоря о том, что потребуется перепрошивка бортового компьютера, так как он будет постоянно выдавать ошибку связанную с отсутствием датчика кислорода.

Для того чтобы топливо полностью сгорало в камере двигателя, нужна точная пропорция соотношения воздуха с бензином. Благодаря такой дозировке машина выделяет наименьшее количество вредных газов. Это полезно не только для окружающей среды, но и для самого мотора. А чтобы данное соотношение всегда было правильным, и в случае необходимости водитель осуществлял диагностику/ремонт авто, существует специальный датчик кислорода (лямбда зонд - его второе название). Сегодня мы о нём и поговорим.

Принцип работы

При помощи электронного блока управления двигателем (им укомплектовывается каждый автомобиль) система определяет нужную дозировку топлива в камеру сгорания. Лямбда-датчик, в свою очередь, является некой обратной связью, при помощи которой электронный блок выпускает определённое количество бензина, подготовленного для воспламенения в цилиндрах. От точности дозировки зависит количество потребляемого топлива. Если же этот показатель превышает допустимую норму, это значит, что бензин сгорает в камере не полностью, а некоторый процент топлива просто вылетает в трубу, нанося вред не только водителю (с экономической точки зрения), но и природе.

Также стоит отметить, что во всех современных марках машин есть специальные В них отработанные газы проходят несколько стадий фильтрации, после чего они попадают в автомобильный катализатор и выходят наружу через глушитель. Это позволяет машине наносить меньший вред природе, поэтому зарубежные производители в обязательном порядке укомплектовывают свои авто данным устройством.

И его неисправности

Иногда водители сталкиваются с проблемой поломки данного устройства, но не каждый из них вовремя реагирует на ситуацию. Если же вы заметили завышенный расход топлива, и ваш автомобиль стал соответствовать лишь стандарту «Евро-1» по выхлопам, это означает, что вся проблема кроется в данной запчасти. также сам может сигнализировать о своей поломке. В таком случае на горит лампочка «check engine» (что дословно означает «проверьте двигатель»), которая предупреждает о возможных неисправностях в системе электронного блока управления. Но так случается не всегда - датчик может и соврать, особенно это касается автомобилей с газобаллонным оборудованием. Поэтому если ваш «железный друг» работает на пропане или метане, не стоит так резко реагировать на данный сигнал.

Что делать при поломке?

Если вы обнаружили неисправность или сомневаетесь в этом, обратитесь на станцию технического обслуживания и закажите услугу диагностики. Там мастера проверят, исправен ли или нет. Для диагностики используется специальное оборудование, которое при включенном моторе определяет характеристику выхлопов при разных оборотах двигателя. Другого выхода из ситуации нет, так что при поломке датчика устранить проблему самостоятельно просто нереально (разве что у вас есть то самое оборудование).

К современным транспортным средствам предъявляются достаточно жесткие требования по содержанию вредных веществ в отработавших газах. Необходимая чистота выхлопа обеспечивается сразу несколькими системами автомобиля, строящими свою работу на основании показаний множества датчиков. Но все же основная ответственность по «обезвреживанию» выхлопных газов ложится на плечи каталитического нейтрализатора, встраиваемого в систему выпуска. Катализатор в силу особенностей происходящих внутри него химических процессов является очень чувствительным элементом, которому на вход должен подаваться поток со строго определенным составом компонентов. Чтобы его обеспечить, необходимо добиться наиболее полного сгорания поступающей в цилиндры двигателя рабочей смеси, что возможно только при соотношении воздух/топливо соответственно 14.7:1. При такой пропорции смесь считается идеальной, а показатель λ=1 (отношение реального количества воздуха к необходимому). Бедной рабочей смеси (избыток кислорода) соответствует λ>1, богатой (перенасыщение топливом) – λ<1.

Точную дозировку осуществляет управляемая контроллером электронная система впрыска, однако качество смесеобразования все равно надо каким-то образом контролировать, так как в каждом конкретном случае возможны отклонения от указанной пропорции. Эта задача решается с помощью так называемого лямбда-зонда, или датчика кислорода. Разберем его конструкцию и принцип работы, а также поговорим о возможных неисправностях.

Устройство и работа кислородного датчика

Итак, лямбда-зонд предназначен для определения качества топливо-воздушной смеси. Делается это посредством замера количества остаточного кислорода в выхлопных газах. Затем данные отправляются в электронный блок управления, который производит коррекцию состава смеси в сторону обеднения или обогащения. Местом установки кислородного датчика является выпускной коллектор или приемная труба глушителя. Автомобиль может оснащаться одним или двумя датчиками. В первом случае лямбда-зонд устанавливается перед катализатором, во втором – на входе и выходе катализатора. Наличие двух датчиков кислорода позволяет более тонко воздействовать на состав рабочей смеси, а также контролировать насколько эффективно выполняет свою функцию каталитический нейтрализатор.

Существуют два типа датчиков кислорода – обычные двухуровневые и широкополосные. Обычный лямбда зонд имеет сравнительно простое устройство и генерирует сигнал волнообразной формы. В зависимости от наличия/отсутствия встроенного нагревательного элемента такой датчик может иметь разъем с одним, двумя, тремя или четырьмя контактами. Конструктивно обычный кислородный датчик представляет собой гальванический элемент с твердым электролитом, роль которого выполняет керамический материал. Как правило, это диоксид циркония. Он проницаем для ионов кислорода, однако проводимость возникает только при нагреве до 300-400 °С. Сигнал снимается с двух электродов, один из которых (внутренний) контактирует с потоком отработавших газов, другой (внешний) – с атмосферным воздухом. Разность потенциалов на выводах появляется только при соприкосновении с внутренней стороной датчика выхлопных газов, содержащих остаточный кислород. Выходное напряжение обычно составляет 0.1-1.0 В. Как уже отмечалось, обязательным условием работы лямбда-зонда является высокая температура циркониевого электролита, которая поддерживается встроенным нагревательным элементом, запитанным от бортовой сети автомобиля.

Система управления впрыском, получая сигнал лямбда-зонда, стремится приготовить идеальную топливо-воздушную смесь (λ=1), сгорание которой приводит к появлению на контактах датчика напряжения 0.4-0.6 В. Если смесь бедная, то содержание кислорода в выхлопе велико, поэтому возникает лишь небольшая разность потенциалов (0.2-0.3 В). В этом случае длительность импульса на открытие форсунок будет увеличена. Чрезмерное обогащение смеси приводит к практически полному сгоранию кислорода, а, значит, в системе выпуска его содержание будет минимальным. Разность потенциалов составит 0.7-0.9 В, что станет сигналом к уменьшению количества топлива в рабочей смеси. Так как режим работы двигателя при езде постоянно меняется, то и корректировка происходит также непрерывно. По этой причине значение напряжения на выходе датчика кислорода колеблется в ту и другую сторону относительно среднего значения. В итоге сигнал получается волнообразным.

Введение в действие каждого нового стандарта, ужесточающего нормы выбросов, повышает требования к качеству смесеобразования в двигателе. Обычные кислородные датчики на основе циркония не отличаются высоким уровнем точности сигнала, поэтому они постепенно вытесняются широкополосными датчиками (LSU). В отличие от своих «собратьев» широкополосные лямбда-зонды измеряют данные в широком диапазоне λ (например, современные зонды Bosch способны считывать значения при λ от 0.7 до бесконечности). Преимуществами датчиков подобного типа являются возможность управления составом смеси каждого цилиндра по отдельности, быстрое реагирование на происходящие изменения и небольшое время, необходимое для включения в работу после запуска двигателя. В результате мотор работает в наиболее экономичном режиме с минимальной токсичностью выхлопа.

Конструкция широкополосного лямбда-зонда предполагает наличие двух типов ячеек: измерительных и накачивающих (насосных). Они разделены между собой диффузионным (измерительным) зазором шириной 10-50 мкм, в котором постоянно поддерживается один и тот же состав газовой смеси, соответствующий λ=1. Такой состав обеспечивает напряжение между электродами на уровне 450 мВ. Измерительный зазор отделен от потока отработавших газов диффузионным барьером, использующимся для откачивания или накачивания кислорода. При бедной рабочей смеси выхлопные газы содержат много кислорода, поэтому он откачивается из измерительного зазора с помощью подводимого к насосным ячейкам «положительного» тока. Если же смесь обогащенная, то кислород, наоборот, закачивается в область измерения, для чего направление тока меняется на противоположное. Электронный блок управления считывает значение потребляемого насосными ячейками тока, находя ему эквивалент в лямбда. Выходной сигнал широкополосного датчика кислорода обычно имеет форму кривой, незначительно отклоненной от прямой линии.

Датчики типа LSU могут быть пяти- или шестиконтактными. Как и в случае с двухуровневыми лямбда зондами, для их нормального функционирования требуется наличие нагревательного элемента. Рабочая температура составляет порядка 750 °С. Современные широкополосники прогреваются всего за 5-15 секунд, что гарантирует минимум вредных выбросов в ходе пуска двигателя. Необходимо следить, чтобы разъемы датчика не были сильно загрязнены, так как через них воздух поступает внутрь в качестве эталонного газа.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Кислородный датчик – один из самых уязвимых элементов двигателя. Срок его службы ограничивается 40-80 тысячами км пробега, после которых могут наблюдаться перебои в работе. Сложность диагностики неисправностей, связанных с датчиком кислорода, заключается в том, что он в большинстве случаев «умирает» не сразу, а начинает постепенно деградировать. Например, увеличивается время отклика или передаются неправильные данные. Если по какой-то причине ЭБУ совсем перестал получать информацию о составе отработавших газов, он начинает использовать в работе усредненные параметры, при которых состав топливо-воздушной смеси далек от оптимального. Признаками выхода из строя лямбда-зонда являются:

• Повышенный расход топлива;
• Нестабильная работа мотора на холостом ходу;
• Ухудшение динамических характеристик автомобиля;
• Повышенное содержание CO в выхлопных газах.

Двигатель с двумя датчиками кислорода более чувствителен к возникающим в системе коррекции смеси неисправностям. При поломке одного из зондов практически невозможно обеспечить нормальное функционирование силового агрегата.

Существует ряд причин, которые могут привести к преждевременной поломке лямбда-зонда или сокращению срока его службы. Вот некоторые из них:

• Применение бензина плохого качества (этилированного);
• Неисправности системы впрыска;
• Пропуски зажигания;
• Сильный износ деталей ЦПГ;
• Механическое повреждение самого датчика.

Диагностика и взаимозаменяемость датчиков кислорода

Проверить исправность простого циркониевого датчика в большинстве случаев можно с помощью вольтметра или осциллографа. Диагностика самого зонда заключается в замере напряжения между сигнальным проводом (обычно черного цвета) и массой (может быть желтого, белого или серого цвета). Получаемые значения должны изменяться примерно раз в одну-две секунды от 0.2-0.3 В до 0.7-0.9 В. Необходимо помнить, что корректными показания будут только при полном прогреве датчика, который гарантированно произойдет после достижения двигателем рабочей температуры. Неисправности могут касаться не только измерительного элемента лямбда зонда, но и цепи нагрева. Но обычно нарушение целостности этой цепи фиксируется системой самодиагностики, записывающей код ошибки в память. Обнаружить разрыв можно также путем измерения сопротивления на контактах нагревателя, предварительно отсоединив разъем датчика.

Если самостоятельно установить работоспособность лямбда-зонда не получилось или есть сомнения в правильности произведенных измерений, то лучше обратиться в специализированный сервис. Необходимо точно установить, что проблемы в работе двигателя связаны именно с датчиком кислорода, потому что его стоимость довольно высока, а неисправность может быть вызвана абсолютно другими причинами. Не обойтись без помощи специалистов и в случае с широкополосными кислородными датчиками, для диагностики которых часто применяется специфическое оборудование.

Неисправный лямбда зонд лучше менять на датчик такого же типа. Возможна и установка рекомендованных производителем аналогов, подходящих по параметрам и количеству контактов. Вместо датчиков без подогрева можно установить зонд с нагревателем (обратная замена невозможна), правда, в этом случае необходимо будет проложить дополнительные провода цепи нагрева.

Ремонт и замена лямбда зонда

Если датчик кислорода эксплуатировался длительное время и вышел из строя, то, скорее всего, свои функции перестал выполнять сам чувствительный элемент. В такой ситуации единственным решением является замена. Иногда начинает сбоить новый или проработавший совсем недолго лямбда-зонд. Причиной тому может быть образование на корпусе или самом рабочем элементе датчика различного рода отложений, мешающих нормальному функционированию. В данном случае можно попробовать почистить зонд с помощью ортофосфорной кислоты. После осуществления процедуры чистки датчик промывается водой, сушится и устанавливается на автомобиль. Если с помощью таких действий функциональность восстановить не удастся, то другого пути кроме покупки нового экземпляра нет.

При замене лямбда зонда стоит соблюдать определенные правила. Откручивать датчик лучше на остывшем до 40-50 градусов двигателе, когда тепловые деформации не столь велики и детали не сильно раскалены. При монтаже необходимо смазать резьбовую поверхность специальным герметиком, исключающим прикипание, а также убедиться в целостности прокладки (уплотнительного кольца). Затягивание рекомендуется осуществлять с установленным производителем моментом, обеспечивающим нужную герметичность. При подключении разъема не лишним будет проверить жгут электропроводки на наличие повреждений. После того, как лямбда зонд окажется на своем месте, проводятся испытания на различных режимах работы двигателя. Подтверждением корректной работы кислородного датчика станет отсутствие перечисленных выше признаков неисправности и ошибок в памяти электронного блока управления.

Грамотных автолюбителей такими терминами как ABS, ESP, катализатор, инжектор не удивишь. В данной статье разберемся что такое лямбда зонд, для чего нужен и принцип его работы.

Жесткие экологические нормы узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – тут приходит на помощь датчик кислорода, он же лямбда зонд.

Что это такое?

Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы λ, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, это датчик для измерения состава выхлопных газов, чтобы поддерживать оптимальный состав топлива и воздуха.

При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива - лямбда равна 1. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О 2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ). Тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

На некоторых моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора.

Принцип работы

Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. Разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала).

Особенность циркониевого лямбда-зонда - при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В.

Зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха при температуре датчика 500-800°С

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля.

Если не работает

В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам , записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива , неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в выхлопе, снижение мощности. Но машина при этом остается на ходу.

Перечень неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше поручить специалистам. Отметим, что попытки замены неисправного устройства имитатором или применение обманок ни к чему не приведут. ЭБУ не распознает «чужие» сигналы и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».

Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик машины. Его ресурс составляет 60 – 120 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких плохих заправок он "умирает" и больше не работает.