Лямбозонд что это такое
Датчик кислорода (Лямбда-зонд) — что это, как работает, проблемы, симптомы, замена
Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).
Где находится датчик кислорода
Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.
Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.
На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.
ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.
Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.
Как работает датчик кислорода
Существует несколько типов лямбда-зондов, но для простоты в этой статье мы рассмотрим только обычные генерирующие напряжение датчики кислорода.
Как следует из названия, генерирующий напряжение датчик кислорода генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице в количестве кислорода внутри и снаружи выхлопного газа.
Для правильной работы лямбда-зонд необходимо нагреть до определенной температуры. Типичный современный датчик имеет внутренний электрический нагревательный элемент, который питается от ЭБУ двигателя.
Когда топливовоздушная смесь (ТВС), поступающая в двигатель, бедная (мало топлива и много воздуха), в выхлопе остается больше кислорода, и кислородный датчик создает очень небольшое напряжение (0,1 – 0,2 В).
Если ТВС обогащается (много топлива и мало воздуха), в выхлопе остается меньше кислорода, поэтому датчик будет генерировать бОльшее напряжение (около 0,9 В).
Регулировка соотношения топливовоздушной смеси
Передний датчик O2 отвечает за поддержание оптимального соотношения смеси воздух / топливо, поступающей в двигатель, которая составляет приблизительно 14,7:1 или 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.
Блок управления регулирует топливовоздушную смесь на основе обратной связи от переднего датчика кислорода. Когда передний лямбда-зонд обнаруживает высокий уровень кислорода, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на бедной смеси (недостаточно топлива) и поэтому добавляет топлива.
Когда уровень кислорода в выхлопе становится низким, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива) и уменьшает подачу топлива.
Этот процесс непрерывен. Компьютер двигателя постоянно переключается между обедненным и обогащенным состоянием, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо. Этот процесс называется операцией замкнутого цикла.
Если вы посмотрите на сигнал напряжения переднего датчика кислорода, он будет циклически колебаться где-то между 0,2 вольт (бедная) и 0,9 вольт (богатая).
Когда автомобиль заводится холодным, передний кислородный датчик не прогрет полностью, и ЭБУ не использует сигнал ДК1 для регулировки топлива. Этот режим называется разомкнутым контуром. Только когда датчик полностью прогрелся, система впрыска топлива переходит в режим замкнутого контура.
В современных автомобилях вместо обычного датчика кислорода установлен широкополосный датчик топливовоздушного соотношения. Датчик соотношения воздух / топливо работает по-другому, но служит той же цели — для определения, является ли топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель, обогащённой или обеднённой.
Датчик топливовоздушного соотношения является более точным и может измерять более широкий диапазон.
Задний датчик кислорода
Задний или нижний кислородный датчик установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора. Он измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из катализатора. Сигнал от заднего лямбда-зонда используется для контроля эффективности нейтрализатора.
Контроллер постоянно сравнивает сигналы от передних и задних датчиков O2. Основываясь на двух сигналах, ЭБУ знает, насколько хорошо каталитический нейтрализатор работает. Если катализатор выходит из строя, ЭБУ включает индикатор «Check Engine», чтобы вы знали об этом.
Идентификация датчика кислорода
Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.
Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.
Типичный рядный 4-цилиндровый двигатель имеет только один блок (ряд 1 / банк 1). Поэтому в рядном 4-цилиндровом двигателе термин «Банк 1, Датчик 1» просто относится к переднему датчику кислорода. «Банк 1, Датчик 2» — это задний кислородный датчик.
Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».
Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.
Замена датчика кислорода
Проблемы с датчиком кислорода являются распространёнными. Неисправный лямбда-зонд может привести к увеличению расхода топлива, увеличению выбросов в атмосферу и различным проблемам во время вождения (провалы оборотов, плохое ускорение, плавающие обороты и т. д.). Если датчик кислорода неисправен, его необходимо заменить.
В большинстве автомобилей замена ДК является довольно простой процедурой. Если вы хотите заменить кислородный датчик самостоятельно, с некоторыми навыками и руководством по ремонту, это не так сложно, но вам может понадобиться специальная торцевая головка для датчика (на фото).
Иногда может быть трудно вытащить старый лямбда-зонд, так как они часто сильно ржавеют.
Еще одна вещь, о которой следует знать — некоторые автомобили, как известно, имеют проблемы с заменяемыми датчиками кислорода.
Например, есть сведения о неоригинальном датчике кислорода, вызывающем проблемы в некоторых двигателях Chrysler. Если вы не уверены, лучше всегда использовать оригинальный датчик.
Подробно о лямбда-зондах
Лямбда-зонд необходим для того, чтобы передавать информацию блоку управления двигателем о том, насколько полно сгорает топливовоздушная смесь. Именно лямбда-зонд отвечает за определение количества кислорода в выхлопном газе, и на основании этого определяет состав топливовоздушной смеси.
Теоретически, на кило бензина приходится порядка 14,7 килограмм воздуха. В таком случае, бензин и кислород будут выгорать на 100%, таким образом, не выделяя вредных веществ. Это положительно сказывается и на расходе топлива.
Данная пропорция – 14,7:1 носит название «фактор избыточного количества воздуха», и обозначается буквой греческого алфавита λ (лямбда).
В случае, когда лямбда меньше единицы – ТВС получается обогащенной, в ней увеличенное количество топлива.
Но если данный показатель выше единицы, то топливовоздушная смесь – бедная, в ней не хватает топлива.
По какому принципу функционирует узкополосный лямбда-зонд?
Под колпачком из металла расположен чувствительный, выполненный из диоксида циркония, элемент. Благодаря чему он является электролитом, проще говоря – пропускает через себя ток, но газ попасть в него не может. Этот элемент имеет газопроницаемое платиновое контактное покрытие, к которому подведены проводки.
В среднем, во время работы температура данного элемента достигает 350 градусов. У первых моделей датчика воздуха не было дополнительного подогрева, за это отвечали выхлопные газы. Но впоследствии их начали оборудовать подогревателем, благодаря чему лямбда-зонд прогревается в разы быстрее.
Что мы получаем: внутренняя часть керамики работает с воздухом, а внешняя – с отработанными газами. Из-за разницы в концентрации молекул провоцируется перемещение ионов кислорода из области с повышенным содержанием кислорода в область, где его не хватает. Ионы свободно проникают сквозь керамический элемент, являющийся токопроводящим. Как раз благодаря разнице в количестве кислорода и возникает сигнальное электрическое напряжение.
Так, 0,45 Вольт равны единице, т.е. лямбде. Обогащенная ТВС создает максимальное напряжение в 0,9 Вольт, а бедная только 0,1 Вольт. Именно так функционирует узкополосный датчик кислорода. Он фиксирует отклонения от стехиометрии в очень узком диапазоне (14,0 – 15,0 к 1), таким образом замечая отклонения в какую-то из сторон.
К датчику подведены провода, их может быть разное число, но не более 4. 3-4 проводка свидетельствуют о дополнительно обогреве. Белые отвечают за подпитку обогревателя датчика. По черному проводу подается сигнал к блоку управления, а серый – это масса. Если у зонда только два белых и один черный проводки, то в таких случаях зонд соединяется с массой по корпусу.
Чтобы провести диагностику данного датчика кислорода – снимается осцилограмма, либо же придется использовать специальное программное обеспечение. В нормальном состоянии сигнал изменяется минимум раз в секунду, колеблясь в рамках 0,1-0,9 Вольт. В случае, когда сигнал сменяется очень медленно, а сигнальное напряжение не достигает 0,1 Вольт, это говорит о том, что сенсор вышел из строя. Кроме этого исправный датчик кислорода оперативно реагирует на малейшие изменения состава ТВС. Чтобы «обогатить» смесь достаточно «пшикнуть» во впуск пропаном. В таком случае, сенсор сразу выдаст 0,9 Вольт. Чтобы сделать смесь «бедной» достаточно снять вакуумную трубку. На что сразу отреагирует датчик, выдав 0,1 Вольта.
Но куда проще «прогазовать», чтобы сработала дроссельная заслонка. В таком случае сразу же поменяются показания датчика кислорода, сменившись до обогащенной. Если установлена пара зондов, то вышедший из строя будет реагировать с замедлением.
Проверить, как работает обогрев датчика – проще простого. Сначала проверьте, подается ли от аккумулятора питание (9-12 Вольт). После чего проверьте сопротивление нагревательного элемента. В рабочем состоянии будет 2,3-4,3 Ом на 25 градусах.
Лямбда-зонд на основе оксида титана
На смену узкополосному лямбда-зонду пришли датчики на оксиде титана. Обычно, в выпускной системе устанавливался всего 1 подобный зонд, с 3-4 проводками, подведенными к нему. Его точность заметно выше, но и цена – кусается. Зонд не сообщается с атмосферой, не создает напряжение, но его измерительный диапазон – лучше. По сути, его функционал напоминает расходомер. Он запитан от блока управления и выдает сигнал в виде напряжения. Сигнал регулярно меняется, диапазон 0,4-4.5 Вольт. Чем больше напряжение – тем беднее ТВС.
Широкополосный лямбда-зонд
Наиболее современный вариант, который в среде автолюбителей носит простое название «датчик воздух/топливо». Тут уже несколько больше проводов – 5-6. Зонд отвечает за измерение ТВС во всем диапазоне. Широкополосные зонды ставят на современные бензиновые моторы, которые функционируют на обедненной смеси, на моторах с непосредственным впрыском, а кроме этого на дизелях. Рабочая температура – 650 градусов.
Блок управления, в который поступают все данные с датчиков, отвечает за изменение подачи топлива, в зависимости от поступающего воздуха. Проблема лишь в том, что датчик находится во впускной системе, довольно далеко от камер сгорания, поэтому регулировка оставляет желать лучшего. Но имеем, что имеем.
Диагностика широкополосного лямбда-зонда
Мало кто знает, но фиксируемое датчиком напряжение – выдуманное, на самом деле его просто нет. Сигнал заметен исключительно для диагностического оборудования, и получаемый показатель требуется сверить с оптимальными данными, которые указывает завод-изготовитель. Например, напряжение в 1,5 или даже в 3,6 Вольта – может быть оптимальным, тут все напрямую зависит от зонда и марки вашего авто. Главное, чтобы сигнал был постоянным, и не изменялся без коррекции. Сигнал должен меняться исключительно вовремя:
Чтобы это сделать, просто запустите во впуск пропан, или снимите с коллектора любой шланг, чтобы в него попал воздух. Обогащенная топливовоздушная смесь приводит к снижению напряжения, а бедная – увеличивает. Проще говоря, параметры смеси будут отражать топливную коррекцию.
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:
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
моторах с турбодвигателем ставят два циркониевых зонда:
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:
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.
Экологический «прибамбас» или более важная персона? Почему лямбда-зонд звучит как проклятие
Среди множества датчиков, которыми оборудован автомобиль, что делает его, говоря образно, похожим на космонавта, проходящего перед полетом медицинское обследование, есть один, чье название до сих пор звучит как проклятие.
Во всяком случае многие автомобилисты со стажем, заставшие времена, когда иномарки начали осваивать наши улицы и проселочные дороги, обязательно вспомнят историю из своей биографии, которая подтвердит печальную известность этого датчика.
Его именуют кислородным датчиком, датчиком кислорода либо лямбда-зондом. Однако оценивает он не содержание кислорода в отработавших газах, как можно подумать из названия, а разницу между концентрациями O2 в выхлопе и окружающей среде, из-за чего его технически правильное «имя» должно быть более сложным для восприятия.
Последнему из общепринятых названий рассматриваемый датчик обязан двум обстоятельствам. Во-первых, в теории коэффициент избытка воздуха в топливовоздушной смеси, подготовленной к последующему сгоранию в цилиндре двигателя, обозначается греческой буквой лямбда.
В то же время похожесть функции лямбда-зонда с назначением приборов, с помощью которых при прохождении техосмотра определяется содержание в выхлопных газах токсичного CO, ведет к ошибке в установлении его истинной миссии.
Соответственно изменяется содержание остаточного кислорода в выхлопе, а с ним и разница между концентрацией кислорода в отработавших газах и окружающей среде, которую определяет лямбда-зонд. Если разница существенная, рабочая смесь, сгоревшая в цилиндрах, наверняка была чересчур богатой. Когда она невелика, можно говорить о бедной смеси.
Схематически смысл действий лямбда-зонда заключается в следующем. За исключением некоторых режимов работы двигателя, например, запуска и прогрева, когда смесь намеренно обогащают, сигнал, что сгоревшая смесь была слишком богатой либо бедной, чаще всего указывает на неэффективную работу мотора. Информация, полученная лямбда-зондом, передается блоку управления двигателем, а далее электроника корректирует подачу топлива в цилиндры таким образом, чтобы соотношение топлива и воздуха в смеси вновь стало оптимальным.
Поэтому неисправности лямбда-зонда обязательно сопровождаются снижением мощности, увеличением расхода топлива и содержания в выхлопе вредных веществ. Однако перед тем как рассмотреть причины выходов лямбда-зондов из строя, следует сказать, что в современных автомобилях датчиков кислорода, как правило, два.
Первый, основной, размещают в начале выхлопного тракта как можно ближе к двигателю, другой располагается после катализатора.
Практика показывает, что если нет вопросов с присоединительными размерами, то поставленный взамен более простой либо подобранный для замены универсальный лямбда-зонд работать будет, однако сомнительно, что он сможет справляться с обязанностями столь же идеально, как делал бы датчик, которому место первого принадлежит по праву.
Если стержень из такого материала разместить так, чтобы его концы оказались в объемах с разным содержанием кислорода, между концами стержня появляется разность потенциалов. При этом напряжение будет тем больше, чем больше разница в концентрациях кислорода. Это принцип работы датчика, из которого следует, что любое загрязнение рабочего элемента является помехой для правильного определения содержания кислорода.
Именно использование некачественного топлива, прежде всего бензина, в продуктах сгорания которого имелись соединения свинца и других металлосодержащих присадок, добавляемых в бензин для увеличения его детонационной стойкости, и было причиной массовой «гибели» лямбда-зондов и приобретенной ими дурной славы в момент «пришествия» иномарок в наши пенаты.
Нынешний бензин с его предшественниками не сравнить. Поэтому сегодня выход лямбда-зондов из строя раньше положенного срока может быть обусловлен следующими внешними причинами.
Это, во-первых, их регулярный перегрев, например, из-за догорания бензина в выхлопном коллекторе, что случается при льющих форсунках, пропусках зажигания на свечах, нарушениях фаз газораспределения. Нечто похожее происходит в моторах, имеющих проблемы с запуском, когда из-за многочисленных неудачных попыток запустить двигатель несгоревшее топливо оказывается в выпускном тракте, где позже догорает. Перегрев может повредить рабочий элемент датчика.
Все остальное, что может произойти, связано с внутренними проблемами. Лучшие лямбда-зонды имеют со стороны выпускного тракта внешний и внутренний защитные колпачки плюс покрытие рабочего элемента, а также оснащены воздушным фильтром со стороны, находящейся снаружи выхлопной системы. Худшие могут этого не иметь, что сказывается на сроке службы.
Когда датчик кислорода перестает работать, блок управления переводит двигатель в режим работы по усредненным параметрам, не отвечающим текущим нагрузочным и скоростным условиям движения. Отсюда проблемы с тяговыми, экономическими и экологическими показателями.
Что последует дальше, зависит от модели автомобиля. В машинах старых поколений дело может ограничиться зажиганием контрольного указателя Check engine, однако по мере того, как увеличивалась важность экологии, производители начали практиковать перевод мотора на работу в аварийном режиме. После этого даже легкомысленный либо неопытный водитель поймет, что если он куда-то должен ехать, то только на СТО.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY
Более 40.000 предложений о продаже запчастей в нашей базе объявлений