Лямбда-зонд: виды, как работает датчик кислорода в автомобиле, замена и ремонт лямбда-зонда

Описываем основные функции, которые выполняет лямбда зонд, рассказываем, как устранить поломки, связанные с кислородным датчиком.

Что такое лямбда зонд в машине и для чего он нужен

Назначение лямбда-зонда — контроль уровня вредных примесей в выхлопных газах. Этот элемента позволяет поддерживать содержание углекислоты в пределах 0,2 – 0,3 %. Основная функция — подача электрического сигнала в электронный блок управления силового агрегата. Это единственное, на что влияет лямбда зонд, но роль датчика нельзя преуменьшать.

d29e22a3a2-1.jpg

Установкой кислородных датчиков в выхлопной трубе нового автомобиля занимается производитель. В дальнейшем при эксплуатации машины рекомендуются визуальная проверка и компьютерное тестирование лямбда‐зонда не реже одного раза в год или после 10 — 15 тыс. км пробега. Если компонент будет поврежден или изношен, то придется его заменить. Если не получается замерить содержание кислорода, это может станет причиной поломки двигателя.

Что такое лямбда зонд?

Устройство автомобиля – это сложнейшая конструкция, которая имеет огромное количество датчиков. В чем-то автомобиль можно сравнить с человеческим организмом, и если проводить эту аналогию, то такой механизм, как лямбда зонд можно сравнить с дыхательной системой человека.

Действительно, если обратиться к механику с вопросом – что становится причиной резкого падения тяги у автомобиля, то скорее всего специалист усомнится в исправности лямбда зонда. В критической ситуации потребуется его замена, но на практике – в ряде случаев этого можно избежать

Основные виды лямбда-зондов

В конструкции современного автомобиля могут присутствовать следующие лямбда-зонды:

1. Циркониевый.

Самая популярная модель, которая изготавливается на основе диоксида циркония.

Работает рассматриваемый элемент по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде специального наконечника.

Изготовленный из керамики и циркония наконечник со всех сторон покрыт защитными пластинами из пористых платиновых электродов, которые выполняют роль проводников тока. Стоит отметить, что свойства электролита активизируются только при нагреве диоксида циркония выше +350 °C. Получается, что лямбда-зонд будет выдавать ошибку, если не прогреется до определенной температуры. Быстрый нагрев устройства осуществляется благодаря встроенной нагревательной конструкции с керамическим изолятором.

Обратите внимание! Повышение температуры до +950 °C может привести к перегреву датчика и его дальнейшей поломке.

Посредством прохождения через небольшие просветы в защитном кожухе выхлопные газы поступают к наружной части наконечника. Воздух, в свою очередь, проникает внутрь датчика через специальную пройму в корпусе устройства или пористую уплотнительную крышку.

Циркониевый лямбда-зонд

Разница потенциалов формируется благодаря перемещению ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами.

Напряжение на электродах обратно пропорционально объемам кислорода в выхлопной системе.

При наличии оповещения, поступающего от датчика, блок управления выравнивает содержание компонентов топливовоздушной смеси. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, каждую секунду меняется по несколько раз, что позволяет оптимизировать состав смеси независимо от режима работы ДВС.

В зависимости от количества проводов лямбда-зонды из циркония делятся на несколько групп:

  • однопроводные – оснащены одним сигнальный проводом, при этом контакт на массу осуществляется через корпус;
  • двухпроводные – имеют сигнальный и заземляющий провода;
  • трех- и четырехпроводные – подразумевают наличие системы нагрева, а также подведенных к ней управляющих и заземляющих проводов.

2. Титановый.

Внешне схож с циркониевым, но в данном случае чувствительная деталь датчика изготовлена из диоксида титана. Объемное сопротивление устройства меняется с учетом изменения количества кислорода в смеси: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Вместе с этим меняется проводимость титанового элемента, о чем лямбда-зонд сообщает блоку управления. Эффективность датчика рассматриваемого вида достигается только при температуре +700 °C, поэтому без нагревательного элемента здесь не обойтись.

Титановый лямбда-зонд имеет высокую цену и сложную конструкцию, что отрицательно сказывается на популярности данных устройств.

3. Широкополосный.

В отличие от вышеописанных моделей, широкополосные приборы имеют конструкцию, состоящую из двух камер: измерительной и насосной.

В измерительном отсеке поддерживается такой состав газов, при котором лямбда равна единице. Что касается насосной камеры: если мотор работает на бедной смеси, камера убирает лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, а если на богатой – пополняет диффузионное отверстие недостающим кислородом из внешней среды. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна объемам бесцветного газа.

Нормальное функционирование широполосных датчиков возможно при температуре +600 °C, что достигается за счет работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6.

Эволюция развития

Раньше датчики кислорода были резистивными, что снижало точность измерений и надежность самих устройств.

Современный лямбда-зонд работает как пороговое устройство. При этом сигнал, полученный от датчика, позволяет точно фиксировать уровень отношения кислорода в выхлопе и корректировать его.

Оптимальное отношение — 14,7:1 (реального к необходимому объему воздуха). Если параметр ? соответствует данной норме, то смесь идеальная.

В случае превышения показателя смесь обеднена. Если же ?, наоборот, меньше, то в выхлопе много смеси и объема кислорода недостаточно для сгорания.

Впервые лямбда-зонд был изготовлен в 1960 году предприятием Robert Bosch GmbH. Руководителем проекта был Гюнтер Бауман.

В серийное производство устройство поступило лишь через 16 лет (в 1976 году). Первыми производителями, которые занялись выпуском, стали компания Сааб и Вольво.

Основные типы устройств

Сегодня можно выделить несколько типов кислородных датчиков. Все они могут отличаться по нескольким критериям:

  • по числу проводов — от 1 до 6;
  • по организации сенсорного элемента (есть два вида — пластинчатые и пальчиковые);
  • по крепежу в выхлопной трубе — фланцевые или на резьбе;
  • по диапазону измерений параметра лямбды — широкополосные (измерение производится в диапазоне от 0.7 до 1.6) или узкополосные, контролирующие уровень лямбда на уровне выше единицы.

Каждый из типов устройств имеет свои особенности.

Одно контактные устройства.

Оборудованы одним сигнальным проводом. Именно по нему передается сигнал, генерируемый устройством.

2-контаткные датчики

Оборудуются двумя проводами. Один является сигнальным, а второй выполняет функцию заземления через корпус устройства.

С помощью заземляющего проводника можно точно определить показатели сигнального провода.

3-контактные

Здесь предусмотрен сигнальный провод, один «массовый» провод и третий провод, направляемый к нагревательному устройству.

Особенность таких датчиков — быстрое достижение нужной температуры, повышенный период службы устройства, а также меньшие требования к выхлопной системе.

Нагревательный элемент, который монтируется в системе, имеет мощность 12 или 18 Вт.

4-контактные

В них предусмотрено четыре провода:

  • сигнальный проводник,
  • провод, питающий нагревательное устройство;
  • третий провод — «земля»;
  • четвертый провод — может использоваться для решения каких-либо других задач (в зависимости от системы управления автомобиля).

Может быть такое положение контактов.

Читайте также:
main-2.jpg

К примеру, его можно использовать в качестве заземления или же для питания нагревательного элемента.

Особенность современных лямбда-зондов в том, что они взаимозаменяемы и имеют схожую конструкцию.

К примеру, можно менять датчики с подогревом на устройства без подогрева. При этом возможны проблемы с разъемами или невозможностью запитать устройство.

В случае нехватки проводов их можно проложить самостоятельно, а в качестве разъема использовать контакты автомобиля.

Маркировка может отличаться, но провод подачи сигнала всегда окрашивается в черный цвет.

«Масса» может быть желтой, серой или белой.

Где находится лямбда-зонд и сколько их в автомобиле

Для того чтобы определить точное количество датчиков кислорода в вашем автомобиле, можно обратиться за помощью в автосервис, где после специальной диагностики вам выдадут снимок днища машины с отмеченными на нем лямбда-зондами. Но если вы хотите сэкономить свои средства, мы расскажем, где искать лямбда-зонд и как установить количество датчиков самостоятельно.

Стоит отметить, что лямбда-зонды устанавливаются и под капотом автомобиля, и под днищем.

Для начала нужно определиться с точным годом выпуска автомобиля. Если ваше транспортное средство изготавливали еще в XX веке, то, скорее всего, у него имеется только один лямбда-зонд. Более современные модели авто, как правило, оснащены двумя или четырьмя датчиками.

Еще один немаловажный параметр – объем двигателя:

  • если он меньше 2 л, то автомобиль оснащается двумя датчиками, найти которые не составит особого труда (первый лямбда-зонд располагается под капотом, а второй – под днищем);
  • если больше 2 л, авто будет иметь четыре лямбда-зонда (два – под капотом и два – под днищем).

Где находится лямбда-зонд

Воочию убедиться в наличии и количестве подкапотных датчиков можно следующим образом:

  1. Откройте капот.
  2. Найдите мотор (обычно он располагается прямо посередине подкапотного пространства под пластиковой крышкой с наименованием марки автомобиля).
  3. Найдите выпускной коллектор (это массивные трубы, расположенные рядом с двигателем, одна часть которых прилегает к мотору, а другая уходит вглубь).
  4. На коллекторе найдите небольшой элемент в форме цилиндра, длина которого не превышает 5–7 см. Это и есть лямбда-зонд (если их несколько, то один будет расположен справа, а другой – слева).

Чем же обусловлен интерес автомобилистов к расположению лямбда-зонда? Все дело в том, что датчик кислорода не вечен и требует замены после определенного пробега. Техническая документация большинства транспортных средств свидетельствует о том, что лямбда-зонд необходимо менять на новый после 80 000 км пробега. Как показывает практика, датчик кислорода может функционировать практически вдвое дольше с тем условием, что владелец авто будет придерживаться нескольких простых рекомендаций.

Каких видов бывают лямбда зонды?

Независимо от того, как работает датчик кислорода и в какой части системы он установлен, для получения электрического сигнала о составе выброса внутри предусмотрен твердый электролитический элемент. В зависимости от типа этого компонента различают следующие виды зондов:

  • циркониево-оксидные, способные определить количество воздуха в топливе в относительной величине (больше/меньше);
  • датчики с высокой чувствительностью, способные точно определить соотношение компонентов топливной смеси (Denso);
  • титановые, которые работают без доступа атмосферного кислорода.

024ee91d5e-3.jpg

На автомобили устанавливают датчики, предназначенные для конкретной марки или модели, а также изделия универсальной конструкции. Последние не комплектуют оригинальным разъемом — его, увы, приходится искать отдельно.

Информацию о составе выхлопа на контроллер подают и датчики других видов, которые отличаются количеством контактов (1- 6), способом установки (резьба/фланец), а также узко- или широкополосные модели по диапазону измерения (до коэффициента 1,6). Все варианты подключаются и работают по аналогичной схеме с передачей сигнала в ЭБУ для корректировки состава топливовоздушной смеси и объема впрыска топлива.

Где устанавливают лямбда-зонд?

Датчик не зря назван зондом, так как он устанавливается внутрь выхлопной системы, и фиксирует показатели, которые невозможно проанализировать при разгерметизации системы. Для большей эффективности в современных автомобилях устанавливается два датчика. Один вкручивается в трубу перед катализатором, а второй – за нейтрализатором.

Что такое лямбда зонд в машине и как его проверить

Если зонд не оснащен подогревом, тогда он устанавливается максимально близко к мотору, чтобы быстрей нагревался. Если в машине установлено два датчика, то они позволяют корректировать топливную систему, а также анализировать эффективность каталитического анализатора.

Распространённые причины неисправностей лямбда зонда и способы их устранения

Датчики содержания кислорода в топливовоздушной смеси со временем выходят из строя, что можно определить по нестабильной работе двигателя и увеличенному расходу горючего. Причины неисправности лямбда — это заправка топлива низкого качества, неполадки системы приготовления и подачи горючего, попадание на датчик спецжидкостей. Неполадки проявляется следующими признаками:

  • резкий рост оборотов до максимальных значений и мгновенное отключение мотора;
  • ухудшение качества подаваемой в цилиндры смеси, снижение полноты сгорания;
  • колебания оборотов холостого хода;
  • значительное снижение мощности при увеличении оборотов;
  • сбои в работе электронных блоков из‐за задержек в подаче сигналов с датчика;
  • движение автомобиля рывками;
  • появление в двигательном отсеке звуков, которые нехарактерны при нормальной работе мотора;
  • поздний впрыск при нажатии педали.

Для восстановления работоспособности электроники и системы впрыска понадобится замена или правильная очистка лямбда зонда. При очистке нужно снять керамический наконечник и удалить загрязнения при помощи химических средств.

a225994cd4-4.jpg

Срок службы лямбда-зонда

Срок службы устройства зависит от многих параметров. Это качество комплектующих запчастей, чистота используемого топлива, характер управления машиной водителя, уровень нагрузок. Большинство циркониевых устройств рассчитано на 60-80 тысяч километров пробега. Узкополосные титановые и широкополосные титановые работают до 100 и 120 тысяч километров. Срок службы можно узнать в инструкции к прибору, а также уточнить у продавца при покупке.

В случае обычного некоммерческого использования машины (то есть не для перевозки грузов и для доставки пассажиров) устройство работает 1-3 года. Поэтому рекомендуется держать под рукой парочку запасных устройств, чтобы при необходимости можно было всегда оперативно выполнить замену испортившего прибора. Также придерживайтесь советов и рекомендаций, которые позволят продлить срок службы датчика:

  • Заправляйте двигатель только качественным чистым бензином (не ниже класса А-92). Заправляйтесь на проверенных станциях АЗС, не доверяйте частным торговцам горячим и интернет-магазинам.
  • Если попытались запустить двигатель, а он не завелся, то вторую попытку следует повторить спустя 25-30 секунд (но не раньше). Иначе неотработанный бензин попадет в датчик, что приведет к его порче.
  • Не используйте герметики для фиксации лямбда-зонда. При прогреве двигателя может происходить вулканизация герметиков, что приведет к непоправимым последствиям не только для датчика, но и всего авто.
  • Периодически проводите осмотр места крепления устройства к трубе, куда стекают отработанные газы. Оптимальная частота проверки – каждые 15-20 тысяч километров пробега.

Рекомендации по устранению

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.

Как проверить лямбда-зонд на предмет неисправностей

Проверять исправность лямбда-зонда рекомендуется каждые 10 000 км пробега, причем делать это надо даже в том случае, если никаких проблем в работе датчика не наблюдается.

Как проверить лямбда-зонд на предмет неисправностей

Первым этапом диагностики должна быть проверка надежности соединения клеммы с датчиком и последующий осмотр лямбды на предмет наличия внешних деформаций. После этих действий необходимо выкрутить лямбда-зонд из коллектора и осмотреть защитный кожух (в случае необходимости следует очистить накопившиеся отложения).

1. Визуальная проверка трубки зонда.

Если в ходе осмотра на защитной трубке датчика кислорода обнаружены следы сажи белого, серого или серебристого оттенка, лямбда-зонд подлежит замене.

2. Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером).

Использование мультиметра позволяет проверить:

  • наличие напряжения в нагревательной цепи;
  • «опорное» напряжение;
  • состояние нагревателя;
  • сигнал датчика.

Работа с мультиметром или вольтметром осуществляется согласно нижеописанному алгоритму:

  • не снимая разъем с датчика, включаем двигатель;
  • щупы прикрепляем к цепи подогрева.

Показания устройства должны соответствовать напряжению на аккумуляторе – 12 В.

«Плюс» передается на датчик от аккумулятора через предохранитель. Если показания отсутствуют, значит, проблему следует искать в этой цепи.

«Минус» передается на датчик от блока управления. Соответственно, отсутствие показаний связано с проблемами цепи «лямбда-зонд – ЭБУ».

Этими же аппаратами можно измерить опорное напряжение. Примерный алгоритм:

  • Заводим двигатель.
  • Измеряем напряжение между сигнальным проводом и массой.
  • Показания прибора должны остановиться на отметке 0,45 В.

В целях диагностики нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы проверки:

  • Снимаем разъем.
  • Замеряем сопротивление между контактами нагревателя.
  • Разные датчики могут показывать различные сведения, нормальными показаниями при этом считаются цифры в пределах 2–10 Ом.

Обратите внимание! При отсутствии сопротивления можно говорить о возможных разрывах в цепи нагревателя.

Вольтметр или мультиметр также применяют в целях проверки сигнала датчика. Необходимые действия:

  • Включаем зажигание.
  • Прогреваем двигатель до рабочей температуры.
  • Соединяем щупы устройства с сигнальным проводом и проводом массы.
  • Увеличиваем количество оборотов мотора до 3 000 в минуту.
  • Отслеживаем колебания напряжения (скачки от 0,1 В до 0,9 В считаются нормой).

Если на каком-либо этапе проверки лямбда-зонда показатели датчика выходят за рамки указанных пределов, его необходимо менять на новый.

3. Проверка осциллографом.

Основное достоинство проверки осциллографом заключается в возможности определения времени между однообразными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Пошаговый алгоритм:

  • Соединяем щуп устройства с сигнальным проводом.
  • Прогреваем двигатель до рабочей температуры.
  • Увеличиваем количество оборотов до 2 600.
  • Изучаем данные измерительного прибора и устанавливаем работоспособность кислородного датчика.

Стоит отметить, что именно осциллограф позволяет выявить максимальное количество недостатков, связанных с работой лямбда-зонда.

Правильно заменить вышедшее из строя устройство на новое можно, посмотрев видео-фрагмент:

Различные варианты подключения и цвета кабеля лямбда зонда:

Необогреваемые зонды

Количество кабелей Цвет кабеля Соединение
1 Черный Signal (заземление через корпус)
2 Черный Сигнал

Земля

Обогреваемые зонды:

Количество кабелей Цвет кабеля Соединение
3 Черный

2 x белый

Сигнал (заземление через корпус) нагревательного элемента
4 Черный

2 x белых

Серый

Сигнал, нагревательный элемент, земля

Датчики сопротивления из диоксида титана:

Количество кабелей Цвет кабеля Соединение
4 красный

белый

черный

желтый

Нагревательный элемент (+)

Нагревательный элемент (-)

Сигнал (-)

Сигнал (+)

4 Черный

2 x белых

Серый

Нагревательный элемент (+)

Нагревательный элемент (-)

Сигнал (-)

Сигнал (+)

В любом случае, если есть информация от производителя, то необходимо ставить её в приоритет.

Что важно и необходимо знать при замене лямбда зонда

При установке нового лямбда зонда следует учитывать следующее:

  • При снятии и установке датчика кислорода используйте только специальный инструмент, предназначенный для этой цели. Специнструмент для снятия  датчиков есть в наборах, а бывает и отдельно съемник лямбда зондов. Использование его значительно упростит снятие, и установку датчика. 
  • Проверьте резьбу в выхлопной системе на наличие повреждений.
  • Используйте только прилагаемую смазку или смазку, специально предназначенную для лямбда-датчиков.
  • Избегайте контакта измерительного элемента зонда с водой, маслом, смазкой, чистящими средствами и средствами для удаления ржавчины.
  • Соблюдайте соответствующие моменты затяжки, указанные производителем лямбда-датчика или автомобиля.
  • При прокладке соединительного кабеля следите за тем, чтобы он не соприкасался с горячими или подвижными объектами и не проходил через острые края.
  • Проложите кабель нового лямбда-датчика в соответствии с шаблоном первоначально установленного датчика, насколько это возможно.
  • Не прокладывайте провода внатяжку. Убедитесь, что соединительный кабель имеет достаточный запас подвижности до сильной натяжки, чтобы он не оторвался от выхлопной системы при вибрации и движении.
  • Не следует использовать какие-либо добавки на основе металлов или топливо, содержащее свинец.
  • Никогда не используйте лямбда-датчик, который упал на землю или поврежден.

Можно ли отключать лямбда зонд?

Отключение датчика кислорода — дело нескольких минут для специалиста. Только вот польза такой работы вызывает большие сомнения.

С момента отключения лямбда зонда ЭБУ переходит на средние параметры подачи топлива в двигатель, что сказывается на надежности и расходе топлива (как правило, в худшую сторону).

Кроме этого, в случае отключения датчика кислорода может понадобиться и перепрошивка самого ЭБУ автомобиля, ведь постоянно будет «вылазить» ошибка.

Поэтому если лямбда зонд вышел из строя его желательно заменить.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...