Что такое кислородный датчик двигателя

Неисправность датчика кислорода

147 14 139k

5 0 9k

Неисправность датчика кислорода приводит к повышенному расходу топлива, снижению динамических характеристик автомобиля, нестабильной работе мотора на холостых оборотах, увеличение токсичности выхлопных газов. Обычно причинами неисправности датчика концентрации кислорода является его механическое повреждение, разрыв электрической (сигнальной) цепи, загрязнение чувствительной части датчика продуктами сгорания топлива. В некоторых случаях, например, при возникновении ошибки p0130 или p0141 на приборной панели активируется сигнальная лампа Check Engine. Использовать автомобиль при неисправном датчике кислорода можно, однако это приведет к указанным выше проблемам.

Назначение датчика кислорода

Датчик кислорода устанавливается в выпускном коллекторе (у различных машин конкретное место и ко-во может отличаться), и выполняет мониторинг наличия кислорода в выхлопных газах. В автопромышленности греческая буква «лямбда» обозначает коэффициент избытка кислорода в топливовоздушной смеси. Именно по этой причине зачастую датчик кислорода называют «лямбда-зонд».

Предоставленная датчиком информация о количестве кислорода в составе выхлопных газов электронным блоком управления двигателем (ЭБУ) используется для корректировка впрыска топлива. Если кислорода в выхлопных газах много, значит, топливовоздушная смесь, подаваемая в цилиндры, бедная (напряжение на датчике 0,1…0,3 Вольта), а если кислорода много — значит, богатая (напряжение на датчике 0,6…0,9 Вольта). Соответственно, происходит коррекция количества подаваемого топлива при необходимости. Что сказывается не только на динамических характеристиках двигателя, но и работы каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

В большинстве случаев диапазон эффективной работы катализатора составляет 14,6…14,8 долей воздуха на одну долю топлива. Это соответствует значению лямбда, равной единице. Таким образом, датчик кислорода является своеобразным контролером, расположенным в выпускном коллекторе.

На некоторых автомобилях конструктивно предусмотрено использование двух датчиков концентрации кислорода. Один расположен до катализатора, а второй — после. Задача первого состоит в коррекции состава топливовоздушной смеси, а второго — проверка эффективности работы катализатора. Сами же датчики по конструкции, как правило, идентичны.

Влияет ли лямбда зонд на запуск — что будет?

Если отключить лямбда зонд то будет возрастание расхода топлива, повышение токсичности газов, а иногда и нестабильная работа двигателя на холостых оборотах. Однако такой эффект происходит лишь после прогрева так как кислородный датчик начинает работать в условиях повышенной до +300°С температуры. Для этого его конструкция подразумевает использование специального подогрева, которая включается при запуске двигателя. Соответственно, непосредственно в момент запуска мотора лямбда зонд не работает, и никоим образом не влияет на сам запуск.

Лампочка “чек” при неисправности лямбда зонда горит когда в памяти ЭБУ сформированы конкретные ошибки связанные с повреждением проводки датчика либо самого датчика, однако код фиксируется лишь при определенных условиях работы двигателя.

Признаки неисправности датчика кислорода

Выход из строя лямбда зонда, как правило, сопровождается следующими внешними симптомами:

• Ухудшение тяги и снижение динамических характеристик автомобиля.
• Нестабильный холостой ход. Значение оборотов при этом могут скакать и понижаться ниже оптимальных. В самом критическом случае машина вообще не будет держать холостые обороты и без подгазовывания водителем она попросту заглохнет.
• Увеличение расхода топлива. Обычно перерасход незначительный, однако можно определить при программном замере.
• Увеличение токсичности выхлопа. Выхлопные газы при этом становятся непрозрачными, а имеющими сероватый либо синеватый оттенок и более резкий, топливный, запах.

Стоит оговориться, что перечисленные выше признаки могут указывать и на другие поломки двигателя или прочих систем автомобиля. Поэтому, чтобы определить неисправности датчика кислорода, нужны несколько проверок используя в первую очередь диагностический сканер и мультиметр для проверки сигналов лямбды (управляющего и цепи подогрева).

Как правило, проблемы с проводкой датчика кислорода четко фиксируется электронным блоком управления. При этом в его памяти формируются ошибки, например, p0136, p0130, p0135, p0141 и прочие. В любом случае необходимо выполнить проверку цепи датчика (проверить наличие напряжения и целостность отдельных проводов), а также посмотреть на график работы (используя осциллограф либо программу диагностик).

Причины неисправности датчика кислорода

В большинстве случаев кислородная лямбда работает около 100 тыс. км без сбоев однако есть причины которые значительно сокращают его ресурс и приводят к неисправности.

• Неисправность цепи датчика кислорода. Выражаться по-разному. Это может быть полный обрыв питающих и/или сигнальных проводов. Возможно повреждение цепи подогрева. В этом случае лямбда зонд не будет работать до тех пор, пока выхлопные газы не разогревают его до рабочей температуры. Возможно повреждение изоляции на проводах. В этом случае имеет место короткое замыкание.
• Замыкание датчика. В этом случае он полностью выходит из строя и, соответственно, не подает никаких сигналов. Большинство лямбда зондов ремонту не подлежат и их надо менять на новые.
• Загрязнение датчика продуктами сгорания топлива. В процессе эксплуатации датчик кислорода по естественным причинам постепенно загрязняется и со временем может перестать передавать корректную информацию. По этой причине автопроизводители рекомендуют периодически менять датчик на новый, отдавая при этом предпочтение оригиналу так как универсальная лямбда не всегда корректно показывает информацию.
• Термические перегрузки. Обычно это происходит по причине проблем с зажиганием, в частности, перебоев с ним. В таких условиях датчик работает при критических для него температурах, что снижает его общий ресурс и постепенно выводит из строя.
• Механические повреждения датчика. Они могут возникнуть при неаккуратных ремонтных работах, при езде по бездорожью, ударах при ДТП.
• Использование при установке датчика герметиков, которые вулканизируются при высокой температуре.
• Многократные неудачные попытки запуска двигателя. При этом в двигателе, и в частности, в выпускном коллекторе накапливается несгоревшее топливо.
• Попадание на чувствительный (керамический) наконечник датчика различных технологических жидкостей или мелких посторонних предметов.
• Негерметичность в выпускной системе выхлопных газов. Например, может прогореть прокладка между коллектором и катализатором.

Обратите внимание, что состояние датчика кислорода во многом зависит от состояния других элементов двигателя. Так, значительно снижают ресурс лямбда зонда следующие факторы: неудовлетворительное состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в масло (цилиндры), обогащенная топливовоздушная смесь. И если при исправном датчике кислорода количество углекислого газа составляет порядка 0,1…0,3%, то при выходе лямбда зонда из строя соответствующее значение увеличивается до 3…7%.

Как определить неисправность датчика кислорода

Существует ряд методов для проверки состояния лямбда датчика и его питающих/сигнальных цепей.

Что нужно сделать в первую очередь при диагностике?

1. Необходимо оценить количество сажи на трубке зонда. Если ее слишком много — датчик будет работать некорректно.
2. Определить цвет отложений. Если на чувствительном элементе датчика имеются белые или серые отложения — это означает, что используются присадки к топливу или к маслу. Они негативно сказываются на работе лямбда зонда. Если на трубке зонда имеются блестящие отложения — это говорит о том, что в используемом топливе очень много свинца, и от использования такого бензина лучше отказаться, соответственно, сменить марку бензозаправки.
3. Можно попытаться очистить сажу, однако это не всегда возможно.
4. Проверить мультиметром целостность проводки. В зависимости от модели конкретного датчика он может иметь от двух до пяти проводов. Один из них будет сигнальным, а остальные — питающими, в том числе, для питания элементов подогрева. Для выполнения процедуры проверки вам понадобится цифровой мультиметр, способный измерять постоянное электрическое напряжение и сопротивление.
5. Имеет смысл проверить сопротивление нагревателя датчика. В разных моделях лямбда зонда оно будет находиться в пределах от 2 до 14 Ом. Значение питающего напряжения должно быть около 10,5…12 Вольт. В процессе проверки также нужно обязательно проверить целостность всех проводов, подходящих к датчику, а также значение сопротивления их изоляции (как попарно между собой, так и каждого на «массу»).

Как проверить лямбда-зонд видео

Обратите внимание, что нормальная работа датчика кислорода возможна лишь при его нормальной рабочей температуре, равной +300°С…+400°С. Это обусловлено тем, что лишь в таких условиях циркониевый электролит, нанесенный на чувствительный элемент датчика, становится проводником электрического тока. Также при такой температуре разница атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе приведет к тому, что на электродах датчика появится электрический ток, который и будет передаваться на электронный блок управления двигателем.

Так как проверка кислородного датчика во многих случаях подразумевает снятие/установку то стоит учесть такие нюансы:

• Лямбда — устройства очень хрупкие, поэтому при проверке нельзя подвергать их механическим нагрузкам и/или ударам.
• Резьбу датчика необходимо обработать специальной термопастой. При этом нужно следить, чтобы паста не попала на его чувствительный элемент, поскольку это приведет к его некорректной работе.
• При закручивании необходимо соблюдать значение крутящего момента, и пользоваться для этих целей динамометрическим ключом.

Точная проверка лямбда зонда

Точнее всего определить неисправность датчика концентрации кислорода позволит осциллограф. Причем использовать профессиональный аппарат необязательно можно снять осциллограмму используя программу-симулятор на ноутбуке либо другом гаджете.

График правильной работы датчика кислорода

На первом рисунке в данном разделе представлен график правильной работы датчика кислорода. В этом случае на сигнальный провод поступает сигнал, похожий на ровную синусоиду. Синусоида в данном случае означает, что контролируемый датчиком параметр (количество кислорода в выхлопных газах) находится в предельно допустимых границах, и просто происходит его постоянная и периодическая проверка.

График работы сильно загрязненного датчика кислорода

График работы датчика кислорода на обедненной топливной смеси

График работы датчика кислорода на обогащенной топливной смеси

График работы датчика кислорода на бедной топливной смеси

Далее представлены графики, соответствующие сильно загрязненному датчику, использованию двигателем автомобиля обедненной топливной смеси, богатой смеси, а также бедной смеси. Ровные линии на графиках означают, что контролируемый параметр вышел за допустимые пределы в ту или другую сторону.

Как устранить неисправность датчика кислорода

Если впоследствии проверки показало что причина в проводке, то проблема решится заменой жгута проводов либо фишки подключения, а вот при отсутствии сигнала от самого датчика зачастую говорит о необходимости замены датчика концентрации кислорода на новый, но прежде чем покупать новую лямбду можно воспользоваться одним из представленных ниже способов.

Метод первый

Предполагает очистку элемента подогре от нагара (применяется когда возникает неисправность нагревателя датчика кислорода). Для реализации этого метода необходимо обеспечить доступ к чувствительной керамической части устройства, которая скрыта за защитным колпачком. Снять указанный колпачок можно с помощью тонкого напильника, с помощью которого нужно сделать надрезы в области основания датчика. Если демонтировать колпачок полностью не получится, то допускается сделать маленькие окошки размером около 5 мм. Для дальнейшей работы необходимо около 100 мл ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины.

Процедура по восстановлению выполняется по следующему алгоритму:

• Налить 100 мл ортофосфорной кислоты в стеклянную емкость.
• Опустить керамический элемент датчика в кислоту. Полностью опускать датчик в кислоту нельзя! После этого подождать около 20 минут с тем, чтобы кислота растворила сажу.
• Извлечь датчик и промыть его проточной водой из крана, а затем дать ему высохнуть.

Порой на выполнение чистки датчика таким методом нужно потратить до восьми часов времени, ведь если с первого раза очистить сажу не получилось, то имеет смысл повторить процедуру два и более раза, причем можно воспользоваться кистью для выполнения механической обработки поверхности. Вместо кисти можно воспользоваться зубной щеткой.

Метод второй

Предполагает выпаливание нагара на датчике. Для выполнения чистки датчика кислорода вторым методом кроме той же ортофосфорной кислоты понадобится еще и газовая горелка (как вариант использовать домашнюю газовую плиту). Алгоритм чистки следующий:

• Окунуть чувствительный керамический элемент датчика кислорода в кислоту, обильно смочив его.
• Взять датчик пассатижами с противоположной от элемента стороны и поднести к горящей конфорке.
• Кислота на чувствительном элементе будет закипать, а на его поверхности образуется соль зеленоватого оттенка. Однако вместе с этим сажа с него будет удаляться.

Повторить описанную процедуру нужно несколько раз до тех пор, пока чувствительный элемент не станет чистым и блестящим.

Лямбда зонд (датчик кислорода) признаки неисправности

В процессе эксплуатации автомобиля возникают различные неисправности в топливной системе. Определить неисправность можно, обращая внимание на поведение машины в дорожных условиях. Но сначала нужно разобраться, какие типы топливных систем бывают, из каких узлов и деталей она состоит.

Виды топливных систем

Существуют дизельные и бензиновые двигатели. Они работают на разном топливе, соответственно, у них разные топливные системы.

У дизельных двигателей топливо из бака через трубки топливоподкачивающим насосом подается на ТНВД (топливный насос высокого давления), затем от ТНВД на форсунки. С форсунок топливо непосредственно поступает в цилиндр через впускной коллектор двигателя.

В бензиновых двигателях такого давления нет — для горения бензина не нужна такая высокая степень сжатия. Топливные системы бензиновых двигателей различаются по типу. Бывает система распределенного впрыска (инжектор), система одноточечного впрыска (моновпрыск) и карбюратор. Карбюраторные двигатели последнее время уже не выпускаются и доживают свои последние дни.

Детали топливной системы

Независимо от типа двигателя, любая топливная система состоит из топливного насоса, топливных трубок и непосредственно устройства, подающего топливо во впускной коллектор. Таким устройством почти всегда является форсунка, в карбюраторных двигателях эту роль выполняет карбюратор.

В современных двигателях применяют датчики, которые влияют на качество горючей смеси и на расход топлива. В составе инжектора и моновпрыска есть регулятор холостого хода и датчик положения дроссельной заслонки. Датчик расхода воздуха присутствует в инжекторах и современных дизельных системах. Кислородный датчик (лямбда-зонд) последние годы ставится практически на все типы двигателей.

Устройство и принцип действия кислородного датчика

Кислородный датчик (лямбда-зонд) находится в выхлопной системе автомобиля. От сложности конструкции могут быть установлены один или два датчика, встречается и большее количество. Если лямбда-зонд предусмотрен один, то он находится на выпускном коллекторе.

Лямбда-зонд представляет собой керамический элемент в металлическом корпусе, на который через провода подается напряжение. Керамика в зависимости от качественного состава газов в выхлопной системе подает сигнал на блок управления. Управление расходом топлива настраивается согласно показаниям датчика.

Отчего кислородный датчик может выйти из строя

Самое банальное, из-за чего может выйти из строя лямбда-зонд – это механические повреждения. Допустим, машина побывала в ДТП. Нередко в наших российских условиях виновато качество топлива. Ни для кого не секрет, что бензин на заправках в России нередко «бодяжат».

Плохое состояние двигателя влияет на работоспособность датчика. Неисправная поршневая группа выбрасывает моторное масло в выхлопную систему, тем самым забивая керамику у «лямбды».

К перегреву датчика приводит неправильно отрегулированное зажигание. Из-за того же зажигания в глушителе могут появиться хлопки. Сильные хлопки разрушают лямбда-зонд.

Выводит из строя кислородный датчик тосол и тормозная жидкость, которые попадают на керамический изолятор. Это может происходить из-за течи жидкостей в тормозной системе и системе охлаждения.

Основные признаки неисправностей лямбда-зонда

Понять, исправен кислородный датчик или нет, можно по некоторым характерным признакам. Хотя, причина неполадки может быть и другая, для точного определения дефекта нужна профессиональная диагностика.

Неисправный кислородный датчик может быть, если:

• — автомобиль по дороге передвигается с рывками,
• — увеличился расход топлива,
• — машина «тупит», плохо едет и набирает скорость,
• — мотор работает неустойчиво на холостом ходу,
• — сразу после остановки заметен характерный треск в районе нахождения «лямбды»,
• — при внешнем осмотре датчика выясняется, что он нагрелся до раскаленного состояния (покраснел).

Если у датчика оборваны провода, то здесь нет сомнений — в таком состоянии он работать не будет. При наличии внешних повреждений можно сомневаться в работоспособности лямбда-зонд.

Еще контрольная лампа Chek Engine в салоне автомобиля сигнализирует о любых неполадках в электрике двигателя, но точно определить неисправность можно только с помощью компьютерной диагностики.

Замена кислородного датчика

Заменить лямбда-зонд на автомобиле очень просто, особенно, если датчик находится на выпускном коллекторе (к нему удобнее добраться). Лучше его менять на хорошо прогретом двигателе, так как холодный металл сжимается, и датчик нередко «прикипает» к коллектору.

Для замены нужно:

• — заглушить двигатель и выключить зажигание,
• — отсоединить провода у разъема,
• — гаечным ключом (иногда требуется торцевой ключ) открутить неисправный датчик,
• — вкрутить на место новый датчик до упора до упора, но без лишних усилий,
• — соединить провода на разъеме.

Вот и все, довольно элементарно. Теперь с новым датчиком не будет никаких проблем.

Что такое лямбда-зонд. Как датчик кислорода регулирует работу двигателя

Нынешние автомобили буквально напичканы всевозможными сенсорами, с помощью которых контролируется давление в шинах и тормозной системе, температура антифриза и масла в системе смазки, уровень топлива, скорость вращения колес, угол поворота руля и многое другое. Целый ряд датчиков служит для регулирования режимов работы двигателя. Среди них устройство с загадочным названием лямбда-зонд, о котором и пойдет речь в данной статье.

Что это за зверь и что он контролирует

Греческой буквой лямбда (λ) обозначают коэффициент, который характеризует отклонение состава воздушно-топливной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, от оптимального. Отметим, что в русскоязычной технической литературе для этого коэффициента часто используется другая греческая буква — альфа (α).

Максимальная эффективность ДВС достигается при определенном соотношении объемов воздуха и горючего, поступающих в цилиндры. В такой смеси воздуха ровно столько, сколько нужно для полного сгорания топлива. Ни больше, ни меньше. Данное соотношение воздуха и топлива именуется стехиометрическим.

Для силовых агрегатов, работающих на бензине, стехиометрическое соотношение равно 14,7, для дизельных агрегатов — 14,6, для сжиженного газа (пропан-бутановая смесь) — 15,5, для сжатого газа (метан) — 17,2.

Для стехиометрической смеси λ = 1. Если λ больше 1, значит воздуха больше, чем требуется, и тогда говорят об обедненной смеси. Если λ меньше 1, смесь называется обогащенной.

Обедненная смесь снизит мощность двигателя и ухудшит экономичность расхода топлива. А при определенной пропорции мотор просто заглохнет.

В случае работы на обогащенной смеси мощность возрастет. Цена такого умощнения — большой перерасход горючего. Дальнейшее увеличение доли топлива в смеси вызовет проблемы с воспламенением и неустойчивую работу агрегата. Недостаток кислорода не даст топливу сгорать полностью, что резко увеличит концентрацию вредных веществ в выхлопе. Бензин будет частично догорать в выхлопной системе, вызывая повреждение глушителя и катализатора. На это будут указывать хлопки и темный дым из выхлопной трубы. При появлении подобных симптомов для начала следует проверить воздушный фильтр. Возможно, он просто засорился и не пропускает воздух в мотор.

Блок управления двигателем постоянно контролирует состав смеси в цилиндрах и регулирует количество впрыскиваемого топлива, динамически поддерживая значение коэффициента λ максимально близким к 1. Правда, в реальности обычно используется слегка обедненная смесь, у которой λ = 1,03. 1,05. Это максимально экономичный режим, к тому же он минимизирует вредные выбросы, так как наличие небольшого количества кислорода дает возможность дожигать угарный газ и углеводороды в каталитическом нейтрализаторе.
Лямбда-зонд как раз и является тем прибором, который осуществляет мониторинг состава воздушно-топливной смеси, выдавая соответствующий сигнал на ЭБУ двигателя.

Устанавливается он обычно на входе каталитического нейтрализатора и реагирует на присутствие кислорода в отработанных газах. Поэтому лямбда-зонд еще называют датчиком остаточного кислорода или просто кислородным датчиком.

Как устроен и функционирует кислородный датчик

В основе датчика керамический элемент (1) из диоксида циркония с добавлением оксида иттрия, выполняющий функции твердотельного электролита. Платиновое напыление образует электроды — внешний (2) и внутренний (3). С контактов (5 и 4) снимается напряжение, которое по проводам подается на ЭБУ.

Внешний электрод обдувается разогретыми отработанными газами, проходящими через выхлопную трубу, а внутренний контактирует с атмосферным воздухом. Разница в количестве кислорода на внешнем и внутреннем электроде вызывает появление напряжения на сигнальных контактах зонда и соответствующую реакцию ЭБУ.

При отсутствии кислорода на внешнем электроде датчика блок управления получает на своем входе напряжение порядка 0,9 V. В результате ЭБУ уменьшает подачу топлива на форсунки, обедняя смесь, а на внешнем электроде лямбда-зонда появляется кислород. Это приводит к снижению выходного напряжения, генерируемого кислородным датчиком.

Если количество кислорода, проходящего через внешний электрод, повышается до некоторой величины, то напряжение на выходе датчика падает примерно до 0,1 V. ЭБУ воспринимает это как обеднение смеси, и корректирует ее, увеличивая впрыскивание топлива.

Таким образом производится динамическое регулирование состава смеси, а величина коэффициента λ постоянно колеблется возле 1. Если подключить осциллограф к контактам правильно работающего лямбда-зонда, то увидим сигнал близкий к чистой синусоиде.

Более точная коррекция с меньшими колебаниями лямбды возможна в случае установки дополнительного кислородного датчика на выходе каталитического нейтрализатора. Заодно производится контроль работы катализатора.

1. впускной коллектор;
2. мотор;
3. ЭБУ;
4. топливные форсунки;
5. основной кислородный датчик;
6. дополнительный кислородный датчик;
7. каталитический нейтрализатор.

Твердотельный электролит приобретает проводимость лишь будучи нагретым примерно до 300. 400 °C. А значит, лямбда-зонд бездействует какое-то время после запуска мотора, пока отработанные газы не прогреют его в достаточной степени. Смесь при этом регулируется на основании сигналов прочих датчиков и заводских данных в памяти ЭБУ. Для ускорения включения датчика кислорода в работу его часто снабжают электроподогревом, встраивая нагревательный элемент внутрь керамики.

Возможные проблемы с датчиком кислорода

Любой датчик рано или поздно начинает барахлить и требует ремонта или замены. Лямбда-зонд — не исключение. В украинских реальных условиях он исправно работает в среднем 60. 100 тысяч километров. Ряд причин могут сократить срок его службы.

1. Некачественное топливо и сомнительные присадки. Примеси могут загрязнять чувствительные элементы датчика.
2. Загрязнение маслом, попадающим в отработанные газы из-за проблем в поршневой группе.
3. Лямбда-зонд рассчитан на работу при высокой температуре, но лишь до определенного предела (порядка 900. 1000 °C). Перегрев из-за неправильной работы двигателя или системы зажигания способен повредить кислородный датчик.
4. Электрические проблемы — окисление контактов, обрыв или замыкание проводов и прочее.
5. Механические повреждения.

За исключением случаев повреждения в результате удара, датчик остаточного кислорода обычно умирает медленно, а признаки неисправности проявляются постепенно, становясь более явными лишь с течением времени. Симптомы неисправного лямбда-зонда следующие:

• Повышенный расход горючего.
• Снижение мощности мотора.
• Ухудшение динамики.
• Рывки в процессе движения машины.
• Плавающие обороты холостого хода.
• Повышение токсичности выхлопа. Определяется в основном с помощью соответствующей диагностики, реже проявляется резким запахом или черным дымом.
• Перегрев каталитического нейтрализатора.

Нужно учитывать, что указанные признаки не всегда связаны именно с неисправностью кислородного датчика, поэтому для определения точной причины возникшей проблемы требуется дополнительная диагностика.

Проверка исправности λ-зонда

Проверить целостность электропроводки можно прозвонкой с помощью мультиметра. Следует убедиться также в отсутствии замыкания проводов на корпус и между собой.

Проверьте сопротивление нагревательного элемента, оно должно составлять примерно 5. 15 Ом.

Питающее напряжения нагревателя должно быть близко к напряжению бортовой электросети.

Проблемы, связанные с проводами или отсутствием контакта в разъеме, решить вполне возможно, но в целом датчик кислорода ремонту не подлежит.

Очистка датчика от загрязнений весьма проблематична, а во многих случаях просто невозможна. Особенно, если речь идет о блестящем серебристом налете, вызванном присутствием свинца в бензине. Применение абразивных материалов и чистящих средств добьет прибор окончательно и бесповоротно. Многие химически активные вещества также способны повредить его.

Встречающиеся в сети рекомендации по очистке лямбда-зонда посредством ортофосфорной кислоты дают желаемый эффект в одном случае из ста. Желающие могут попробовать.

Отключение неисправного лямбда-зонда переведет систему впрыска топлива в усредненный заводской режим, прописанный в памяти ЭБУ. Он может оказаться далеким от оптимального, поэтому вышедший из строя датчик кислорода (лямбда-зонд) следует как можно скорее заменить новым.

Откручивание датчика требует аккуратности, чтобы не повредить резьбу в выхлопной трубе. Перед установкой нового устройства резьбу следует очистить и смазать термопастой или графитовой смазкой (следите, чтобы она не попала на чувствительный элемент датчика). Вкручивайте лямбда-зонд динамометрическим ключом с надлежащим моментом.

При монтаже кислородного датчика нельзя использовать силиконовые и прочие герметики.

Как продлить жизнь кислородного датчика

Соблюдение определенных условий позволит лямбда-зонду дольше оставаться в исправном состоянии.

• Заправляйтесь качественным горючим.
• Избегайте сомнительных присадок к топливу.
• Контролируйте температуру выхлопной системы, не допускайте ее перегрева
• Избегайте многократных запусков двигателя за короткий интервал времени.
• Не применяйте для очистки наконечников кислородного датчика абразивы и химически активные вещества.

Устройство и принцип работы кислородного датчика

Кислородный датчик – устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля. Он расположен в выпускной системе вблизи катализатора. На основе данных, полученных кислородником, электронный блок управления двигателем (ЭБУ) корректирует расчет оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха в ее составе обозначается в автомобилестроении греческой буквой лямбда (λ), благодаря чему датчик получил второе название – лямбда-зонд.

1. Коэффициент избытка воздуха λ
2. Назначение датчиков кислорода
3. Конструкция и принцип работы кислородного датчика
4. Ресурс кислородника и его неисправности
5. Виды лямбда-зондов

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

Зависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это “на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы”.

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

• λ = 1 – стехиометрическая смесь;
• λ 1 – “бедная” смесь (избыток – воздух; недостаток – топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 (“богатая” смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Назначение датчиков кислорода

Стандартно в современных автомобилях используется два датчика кислорода (для рядного двигателя). Один перед катализатором (верхний лямбда-зонд), а второй после него (нижний лямбда-зонд). Различий в конструкции верхнего и нижнего датчиков нет, они могут быть одинаковыми, но выполняют разные функции.

Верхний или передний кислородный датчик определяет содержание оставшегося кислорода в отработавших газах. По сигналу с данного датчика блок управления двигателем “понимает”, на каком типе топливовоздушной смеси работает двигатель (стехиометрической, богатой или бедной). В зависимости от показаний кислородника и требуемого режима работы, ЭБУ корректирует количество топлива, подаваемого в цилиндры. Как правило, топливоподача корректируется в сторону стехиометрической смеси. Следует отметить, что при прогреве двигателя сигналы с датчика игнорируются ЭБУ двигателя до достижения им рабочей температуры. Нижний или задний лямбда-зонд используется для дополнительной корректировки состава смеси и контроля исправности работы каталитического нейтрализатора.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них – датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

• Наружный электрод – осуществляет контакт с выхлопными газами.
• Внутренний электрод – контактирует с атмосферой.
• Нагревательный элемент – используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
• Твердый электролит – расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
• Корпус.
• Защитный кожух наконечника – имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ – бедная смесь, от 450 до 900 мВ – богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд – один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности “Check Engine”. Диагностировать неисправность в данном случае можно с помощью специального диагностического сканера. Из бюджетных вариантов стоит обратить внимание на Scan Tool Pro Black Edition.

Сканер Scan Tool Pro Black Edition

Данный сканер корейского производства отличается от аналогов высоким качеством сборки и возможностью диагностики всех узлов и агрегатов автомобиля, а не только двигателя. Также он способен отслеживать показания всех датчиков (в том числе и кислородного) в режиме реального времени. Сканер совместим со всеми популярными диагностическими программами и, зная допустимые по вольтажу значения, можно судить об исправности датчика.

Сигнал исправного кислородного датчика

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

• износ в процессе эксплуатации (“старение” датчика);
• обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
• загрязнение.

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Признаки неисправности кислородника:

• Индикация сигнальной лампы неисправности на приборной панели.
• Потеря мощности.
• Слабый отклик на педаль газа.
• Неровная работа двигателя на холостых оборотах.

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

• Титановые. Этот вид кислородников имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается от 700 °C. Титановые лямбда-зонды не требуют наличия атмосферного воздуха, поскольку принцип их работы основан на изменении выходного напряжения, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
• Широкополосный лямбда-зонд представляет собой усовершенствованную модель. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, фиксируя напряжение, вызванное разницей потенциалов. Далее происходит сравнение показания с эталонной величиной (450 мВ), и, в случае отклонения, подается ток, провоцирующий закачивание ионов кислорода из выхлопа. Это происходит до тех пор, пока напряжение не станет равным заданному.

Лямбда-зонд является очень важным элементом системы управления двигателем, а его неисправность может привести к сложностям в управлении автомобилем и стать причиной повышенного износа остальных деталей двигателя. А поскольку он не подлежит ремонту, его необходимо сразу заменить на новый.