Принцип работы лямбда-зонда: для чего нужен датчик кислорода в автомобиле

Лямбда-зонд (датчик кислорода в автомобиле) – что это

Лямбда-зонд (датчик кислорода) представляет собой небольшое устройство, входящее в состав выхлопной системы автомобиля. Его основная функция заключается в контроле уровня кислорода в выхлопных газах, образующихся в результате сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания. Устройство выглядит как небольшая трубка с проводами. Подключается к двум системам машины:

• С одной стороны, к выхлопной трубе каталитического нейтрализатора перед коллектором. В трубе делается резьбовое отверстие, в которое вкручивается датчик.
• С другой стороны, к электрическому разъему, который подключен к электронному блоку управления (ЭБУ) двигателя. Зонд имеет форму вилки с четырьмя штырями, а разъем плоский с четырьмя отверстиями.

Датчик кислорода в автомобиле ставится в любом транспортном средстве. Это автомобили, грузовики, автобусы, спецтехника. Большинство лямбда-зондов рассчитаны на 60-80 тысяч километров пробега. Если устройство выходит из строя, его необходимо отремонтировать или заменить. При отсутствии работающего устройства большинство современных автомобилей переходят в аварийный режим.

Определение

Согласно техническому описанию, лямбда-зонд – это специальное устройство, которое предназначено для регистрации, измерения и оценки уровня кислорода (в процентах) в общей массе выхлопных газов автомобиля. Эта информация постоянно поступает в электронный блок управления (ЭБУ), где автоматически осуществляется автоматическая корректировка (при необходимости) состава приготовляемой топливно-кислородной смеси, а также ее качества. В результате снижается уровень токсичности выхлопных газов, выбрасываемых автомобилем в окружающую среду.

Общее устройство детали

Датчики кислорода на основе диоксида циркония получили наибольшее распространение в современных автомобилях. Конструктивно изделие представляет собой металлический стержень с проволокой. Конец стержня несколько закруглен, внутри 2 электрода, между которыми находится твердый электролит или диоксид циркония. Внешний электрод взаимодействует с выхлопными газами, а внутренний электрод взаимодействует с атмосферой. В конструкции лямбда-зонда предусмотрен специальный термоэлемент, с помощью которого происходит быстрый нагрев электродов до необходимых рабочих параметров (примерно 300°С).

Месторасположение кислородного датчика

Лямбда-зонд ввинчен непосредственно в выхлопную систему и расположен в выхлопной трубе очень близко к каталитическому нейтрализатору. Последние современные модели автомобилей оснащены двумя кислородными датчиками, которые устанавливаются с каждой стороны каталитического нейтрализатора. По конструкции оба лямбда-зонда одинаковы, но производят разные измерения.

Затем верхний датчик измеряет и отправляет на компьютер информацию о процентном содержании кислорода в выхлопных газах. А основная задача кислородного датчика, установленного внизу, — следить за эффективностью работы катализатора (при необходимости в его наилучшей настройке).

Зачем нужен лямбда-зонд

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понимать физику сгорания топлива в двигателе. Эффективное сгорание топлива в двигателе требует присутствия двух компонентов: топлива и кислорода. Топливо поступает в активную зону с помощью форсунок, соединенных с топливным баком. Уровень кислорода контролируется прибором ДМРВ.

Физические эксперименты показывают, что оптимальный уровень сгорания топлива достигается при наличии в активной зоне 14,7 частей воздуха и 1 части топлива. Это отношение называется лямбда-коэффициентом и обозначается греческой буквой λ. Если в активной зоне кислород по отношению к топливу находится в соотношении ровно 14,7 к 1, то показатель степени λ равен единице.

Сценарии сжигания топлива в зависимости от того, достигается ли там оптимальное соотношение топливо/кислород:

• λ меньше 1. В ядре отсутствует кислород. Часть топлива не сгорает (недостаток кислорода), что вызывает увеличение расхода топлива.
• λ равно 1. Это оптимальный сценарий. Топливо полностью сгорает в активной зоне и двигатель работает стабильно без рывков.
• λ больше 1. В активной зоне топливо сгорает быстро, так как его не хватает (а кислорода, наоборот, много). Мотор начинает дергаться, что ухудшит работу машины.

Лямбда-зонд не регулирует количество кислорода и топлива в активной зоне. Рассчитывает концентрацию кислорода в выхлопных газах и отправляет эту информацию в ЭБУ двигателя. Если кислорода слишком много или слишком мало, электронный блок уменьшает или увеличивает подачу топлива, приводя соотношение топливо/кислород к нормативному показателю λ.

Механика лямбда-зонда:

1. При работе двигателя внутреннего сгорания топливо (бензин, дизель) впрыскивается через форсунки в активную зону двигателя. При сгорании образуются газы, которые попадают в выпускной коллектор, имеющий форму трубы. Часть газов попадает в активную зону лямбда-зонда.
2. Прибор определяет количество кислорода в выхлопных газах и сравнивает его с нормативными значениями. Если кислород содержит оптимальное количество (14,7 к 1), то ничего не происходит и прибор не подает сигнал на блок управления двигателем. Газы попадают в фильтровальную камеру (обычно это катализатор).
3. Если лямбда-зонд отклонился от стандартных показаний (вверх или вниз), он отправит электрический сигнал на ЭБУ двигателя. Затем блок посылает сигнал на форсунки, что вызывает уменьшение или увеличение количества впрыскиваемого топлива. Теперь топливо сгорает и попадает в активную зону лямбда-зонда и цикл повторяется.
4. На многих современных машинах устанавливается не один, а два лямбда-зонда. Второе устройство ставится сразу после катализатора. Второй лямбда-зонд выполняет другую функцию – позволяет определить качество очистки газа в катализаторе, чтобы при необходимости изменить режим его работы. Он также может сообщить водителю, что с устройством что-то не так.

Примечание! Это же устройство используется в качестве второго лямбда-зонда. Он имеет схожую структуру, работает по тем же принципам, так же подключается к автомобилю и т.д. Отличается функциональностью и расположением.

Эволюция развития

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

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

Оптимальное соотношение составляет 14,7:1 (фактический объем воздуха к требуемому). Если параметр? соответствует этой норме, то смесь идеальна.

Если показатель превышен, смесь бедная. Если же ? меньше, то смеси в выхлопе слишком много и кислорода недостаточно для сгорания.

Первый лямбда-зонд был изготовлен в 1960 году компанией Robert Bosch GmbH. Руководителем проекта был Гюнтер Бауманн.

В серийное производство аппарат пошел лишь спустя 16 лет (в 1976 году). Первыми производителями, запустившими производство, были Saab и Volvo.

Основные типы устройств

На сегодняшний день существует несколько типов кислородных датчиков. Все они могут отличаться по нескольким критериям:

• по количеству проводов — от 1 до 6;
• на организацию чувствительного элемента (существует два типа: пластинчатый и пальцевый);
• для крепежа на выхлопной трубе – фланцевые или резьбовые;
• в зависимости от диапазона измерения параметра лямбда: широкополосный (измерение производится в диапазоне от 0,7 до 1,6) или узкополосный, контролирующий уровень лямбда на уровне выше единицы.

Каждый тип устройства имеет свои особенности.

Контактное устройство.

Оснащен сигнальным кабелем. Именно через него передается сигнал, генерируемый устройством.

2-контаткные датчики

Оснащен двумя кабелями. Один является сигнальным, а второй выполняет функцию заземления через корпус устройства.

С помощью заземляющего проводника можно точно определить работоспособность сигнального кабеля.

3-контактные

Есть сигнальный провод, «земляной» провод и третий провод, ведущий к нагревательному устройству.

Особенностью таких датчиков является быстрое достижение нужной температуры, более длительный срок службы устройства, а также более низкие требования к выхлопной системе.

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

4-контактные

У них четыре провода:

• сигнал Драйвер,
• кабель, питающий отопительный прибор;
• третий провод — «земля»;
• четвертый провод — можно использовать для решения любых других задач (в зависимости от системы управления автомобиля).

Может быть такое положение контактов.

Например, его можно использовать в качестве заземления или для питания нагревательного элемента.

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

Например, вы можете заменить датчики с подогревом на устройства без подогрева. В этом случае могут быть проблемы с разъемами или невозможность питания устройства.

В случае нехватки кабелей их можно проложить самостоятельно и использовать в качестве разъема контакты автомобиля.

Маркировка может быть разной, но сигнальный кабель всегда черный.

«Масса» может быть желтой, серой или белой.

Циркониевый

Одна из самых распространенных моделей. В состав входит цирконий (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде циркониевой керамики (ZrO2)

Керамический наконечник из диоксида циркония с обеих сторон покрыт проводящими экранами из пористой платины. Свойства электролита, проницаемого для ионов кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°С. Лямбда-зонд не будет работать без прогрева до нужной температуры. Быстрый нагрев происходит за счет встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Выхлопные газы попадают наружу наконечника через специальные щели в защитном кожухе. Атмосферный воздух поступает в датчик через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую герметизирующую оболочку (рукав) проводов.

Разность потенциалов образуется за счет движения ионов кислорода через электролит между внешним и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, генерируемое на электродах, обратно пропорционально количеству O2 в выхлопной системе.

Напряжение, возникающее на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

По сигналу, поступающему от датчика, блок управления регулирует состав твэла, стремясь приблизить его к стехиометрическому. Напряжение, поступающее с лямбда-зонда, меняется несколько раз в секунду. Это дает возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько видов циркониевых устройств:

1. В однопроводном датчике имеется только один сигнальный провод. Контакт с землей осуществляется через кожух.
2. Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
3. Трехпроводные и четырехпроводные датчики снабжены проводами обогрева, управления и заземления.

Циркониевые лямбда-зонды, в свою очередь, делятся на одно-, двух-, трех- и четырехпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на цирконий. Чувствительный элемент датчика изготовлен из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах объемное сопротивление датчика изменяется скачком: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при обедненной. Следовательно, меняется проводимость элемента, о чем датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика составляет 700°С, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за сложной конструкции, дороговизны и требовательности к перепадам температуры датчик не получил широкого распространения.

Помимо циркониевых, существуют датчики кислорода на основе диоксида титана (TiO2)

Узкополосные

Такие устройства считаются двухъярусными и являются самыми простыми по конструкции. Узкополосные регуляторы по сути являются генераторами сигналов. Такой датчик представляет собой простую гальваническую деталь, только вместо электролита здесь используются керамические соты. Ионы кислорода свободно проникают внутрь, и чтобы сделать их проводниками, необходимо нагреть их до температуры около 400 градусов. Главной особенностью узкополосного регулятора является то, что он может быть установлен до или после устройства нейтрализации.

Широкополосный лямбда-зонд: главные отличия, принцип работы

Широкополосным датчиком для измерения уровня кислорода является лямбда-зонд, который устанавливается на современные автомобили.

Его особенностью является выполнение функций катализатора на входе в устройство. Требуемые параметры измеряются с помощью входного тока.

Основное отличие от широкополосного датчика состоит в том, что он содержит два рабочих элемента: помпу и двухточечный керамический нагреватель.

Во время прокачки кислород проходит через соответствующий элемент под действием тока.

Принцип работы широкополосного зонда основан на поддержании напряжения в пределах 450 мВ.

Сама разность потенциалов возникает между электродами двухточечного элемента. Достижение нужного напряжения гарантируется изменением тока накачки.

Если количество кислорода в выхлопе уменьшается, то напряжение между электродами увеличивается и ЭБУ получает соответствующую команду.

После этого формируется сигнал необходимой силы тока, что приводит к выравниванию напряжения.

Текущая сила анализируется в ЭБУ, после чего блок управления воздействует на систему впрыска.

Нормальная работа кислородного датчика возможна при температуре 300 градусов Цельсия, что достигается за счет подогревателя.

Без нагревателя

Устройства, не имеющие нагревателя, считаются самым старым типом. Если по конструкции регулятор однопроводный, то и сигнальный провод у него один. В двух проводах используется общая жила, заземленная с электрической стороны автомата.

Контроллеры, не оборудованные нагревателем, устанавливаются возле выпускных отверстий силового агрегата. Такое место установки считается не самым оптимальным для измерений, поэтому сигналы, отправляемые датчиком, могут быть неточными. Главный недостаток устройства в том, что для достижения необходимой температуры потребуется время, когда оно будет работать более точно.

С нагревателем

Контроллеры кислорода с нагревательным элементом доступны в 3-ходовой и 4-ходовой конфигурациях. Его использование позволяет быстро достичь необходимой температуры, что будет гарантировать правильную работу регулятора. Сам нагреватель выполнен в виде внутреннего сопротивления, которое нагревается при прохождении через него тока.

Такие устройства могут быть установлены в выхлопной системе после выхлопных газов. Они работают в более мягком режиме по температуре, по сравнению с датчиками без нагревателей. Все современные устройства, имеющиеся в продаже, обязательно оснащены нагревательными элементами. Но время нагрева может варьироваться в зависимости от модели.

Универсальные

Установка данного типа регуляторов допускается на любой тип транспортного средства, но при выборе важно правильно определить тип двигателя внутреннего сгорания. Установка иногда требует модификаций проводки машины и жгута проводов контроллера. Универсальные датчики, хоть они и называются так, очень важен тип силового агрегата, иначе двигатель может работать некорректно.

Пользователь Денис Мариан рассказал об установке такого типа лямбда-зондов.

С быстрым разогревом

Такие устройства еще называют кислородными регуляторами типа ФЛО или УФЛО. Контроллер основан на высокотемпературном нагревательном устройстве с низким сопротивлением для сокращения времени нагрева. Для достижения регулятором желаемого уровня температуры может потребоваться менее двадцати секунд. Вредные вещества, входящие в состав выхлопных газов, наиболее опасны при запуске силового агрегата «в холодную». Поэтому устройства с быстрым нагревом позволяют снизить уровень загрязнения в момент первоначального пуска ДВС.

Устройство современных датчиков кислорода

Датчик кислорода имеет два электрода: внутренний и внешний.

Первый сделан из циркония, а второй из порошкообразной платины, что делает его более чувствительным к кислороду.

Лямбда-зонд монтируется таким образом, что через него проходит весь объем выхлопных газов автомобиля.

При прохождении газов внешний электрод оценивает уровень кислорода в выхлопных газах, что вызывает изменение потенциала между электродами.

Чем больше объем кислорода, тем выше уровень напряжения. Рабочая температура циркония, которым покрыт электрод, составляет 300-1000 градусов Цельсия.

Именно поэтому кислородные датчики конструктивно дополняются необходимыми нагревателями при вводе в эксплуатацию.

Датчики бывают двух типов: двухточечные и широкополосные. Внешне они похожи, но отличаются конструкцией и принципом действия.

Таким образом, двухточечный датчик состоит из двух электродов. Его задача – фиксировать коэффициент увеличения объема воздуха в топливной смеси.

Что касается широкополосного устройства, то это более современная конструкция. Его основной характеристикой является использование тока накачки.

При этом конструктивно широкополосный датчик состоит из двух керамических устройств — накачивающего и двухточечного.

Принцип действия

Кислород содержит отрицательно заряженные ионы. Они собраны на платиновых электродах и при достижении нужной температуры датчика (около 400 градусов Цельсия) создается разность потенциалов (напряжение).

Если смесь слишком бедная, то объем кислорода в газах будет большим, и наоборот, если смесь богатая, то кислорода будет мало.

В первом случае напряжение составляет от 0,2 до 0,3 вольта, а во втором — от 0,7 до 0,9 вольта.

Система управления двигателем поддерживает уровень напряжения около 0,4-0,6 вольта, т.е уровень лямбда равен 1,0.

В процессе движения происходит смена режимов работы двигателя, что способствует регулировке параметра напряжения в обе стороны. В этом случае узкополосный датчик может улавливать только те параметры, которые выше нуля.

Такой же принцип работы имеет и лямбда-зонд, который устанавливается после каталитического нейтрализатора.

После обработки газов катализатором уровень кислорода остается неизменным. Это, в свою очередь, позволяет поддерживать оптимальную разность потенциалов между 0,4 и 0,6 вольта.

К чему приводит неисправность зонда?

Первая проблема, к которой приводит выход из строя щупа, это увеличение «прожорливости» автомобиля и ухудшение общей динамики.

Основная причина – искажение показаний датчика, что приводит к отклонению соотношения кислорода и топлива.

В случае отказа датчика автомобиль остается в движении (многое зависит от самого транспортного средства).

Есть модели, в которых выход из строя механизма приводит к расходу топлива в больших объемах. В результате может потребоваться срочный ремонт.

В случае поломки лямбда-зонда его следует заменять только на аналогичный механизм.

Если установить устройство другого типа, сигналы от нового датчика могут просто не восприниматься бортовым компьютером автомобиля.

При одновременном выходе из строя двух датчиков автомобиль полностью обездвижен.

Причины поломки

Стоит отметить, что датчик кислорода имеет повышенную чувствительность к поломкам.

Причиной сбоя может быть:

1. Топливо низкого качества. При плохом бензине в лямбда-зонде остаются определенные частички свинца. Появление таких отложений ухудшает чувствительность электрода к горючей смеси. Проходит некоторое время и датчик можно выбросить.
2. Механическая поломка. Может выйти из строя сам кислородный датчик. При этом основные повреждения можно отнести к дефекту корпуса, нарушению обмотки устройства и т.п.

Проблема решается установкой нового датчика. Что касается ремонта, то при таких поломках он бесполезен.

3. Чрезмерные объемы топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, просто не успевают сгореть и летят в выхлопную систему в виде нагара.

Через некоторое время на узлах выхлопной системы автомобиля, а также на кислородном датчике скапливается черный налет. В результате лямбда-зонд начинает глючить.

В качестве «лечения» можно использовать специальные чистящие средства и тряпки для удаления грязи. Если датчик регулярно засоряется, лучше его поменять.

Образование нагара

Одной из самых частых причин выхода из строя лямбда-зонда является образование слоя нагара в районе активной зоны запчасти. При слишком резком пуске двигателя небольшие порции бензина попадают в выхлопную систему автомобиля и оседают там на поверхности лямбда-зонда. Нагар образуется и по другим причинам – использование некачественного топлива, неправильный запуск двигателя.

Поломка устанавливается по следующим признакам:

1. Мотор работает с небольшими рывками.
2. Зажигание часто выходит из строя.
3. Периодически мигает индикатор «Check Engine”.

Для решения этой проблемы рекомендуется снять старый и установить новый лямбда-зонд. Вы также можете попробовать почистить наконечник самостоятельно. Это делается так:

1. Разберите устройство, аккуратно снимите защитный колпачок.
2. Налейте в емкость 80-100 мл ортофосфорной кислоты.
3. Наденьте на емкость крышку так, чтобы ее край был снаружи (например, привяжите ее к чему-нибудь).
4. Через 20-30 минут снимите датчик, промойте водой и высушите.
5. Установите наконечник на место, нанесите защитную пасту и сварите конструкцию (например, аргонной сваркой).

Перегрев устройства

Лямбда-зонд может временно выйти из строя из-за перегрева выхлопной системы. Ключевое слово здесь «временно»: при увеличении нагрузки начинает мигать кнопка «Check Engine». Пока при обычной езде этой проблемы не наблюдается. Это связано с тем, что в автомобилях устанавливаются датчики на основе циркония и эти лямбда-зонды не могут работать при высоких температурах. Это приводит к выходу устройства из строя.

Перегрев устанавливается по следующим признакам:

• Проблема возникает только при высоких нагрузках (езда на высокой скорости, подъем в гору).
• Расходы на топливо растут.
• Ухудшаются характеристики ускорения и торможения системы.

Для решения этой проблемы рекомендуется удалить циркониевый и установить титановый лямбда-зонд. Иногда это не помогает, например, если система автомобиля в целом не выдерживает высоких нагрузок (и не только лямбда-зонд). В этом случае просто уменьшите уровень заряда, чтобы исправить проблему (например, ездите медленнее).

Повреждение электропроводки

Еще одна популярная причина выхода из строя лямбда-зонда – повреждение проводки. Каждое устройство оснащено электрическими проводами (от 2 до 4), передающими сигнал на блок управления двигателем. При повреждении проводки сигнал становится нестабильным, вызывая дисбаланс в работе двигателя. Повреждения тросов обычно носят механический характер (например, водитель попал в аварию).

Повреждение электропроводки устанавливается по следующим признакам:

• Двигатель работает с перебоями, возможно проблемы с зажиганием.
• Заметно увеличился расход топлива.
• Лампа «Check Engine» периодически загорается, но потом гаснет.

При повреждении троса рекомендуется установить новый лямбда-зонд. Вы можете заменить поврежденный участок схемы, если у вас завалялись провода от старого пробника. Для ремонта из системы вынимается старый кислородный датчик, затем отрезается старый поврежденный элемент (с соединительной вилкой или без нее). На его место устанавливается неповрежденная электропроводка старого лямбда-зонда.

Выход из строя нагревателя

Еще одна причина выхода из строя лямбда-зонда – выход из строя нагревательного элемента. Выход из строя нагревателя не всегда приводит к отключению датчика. Этот дефект обычно не дает о себе знать при малых нагрузках, но при средних и высоких нагрузках проявляется. Основные признаки неисправности ТЭНа:

• При повышенной нагрузке двигатель начинает глохнуть.
• Повышенный расход топлива при подъеме в гору или быстрой езде.
• Запчасть куплена давно (примерный пробег — 30-50 тысяч километров).

ТЭН прочно закреплен внутри лямбда-зонда, поэтому разобрать запчасть и восстановить поврежденный ТЭН затруднительно. Если у вас есть такая проблема, купите новую трубку и поставьте ее вместо старой. Если не планируете ездить с большими нагрузками, то можно и не заменять. То есть можно ездить с поврежденным лямбда-зондом до полного выхода его из строя.

Как выявить поломку?

Распознать неисправность лямбда-зонда можно по следующим признакам:

• повысить общую токсичность выхлопных газов. Конечно, определить этот показатель на глаз не получится. Здесь может помочь только специальный прибор. Если уровень СО резко поднялся, то можно с уверенностью говорить о выходе из строя кислородного датчика;
• повышение «прожорливости» автомобиля – проблема, которую можно увидеть практически сразу. Единственное, увеличение расхода не обязательно свидетельствует о неисправности датчика;
• загорание лампочки Check Engine является еще одним признаком того, что с системой что-то не так. Как показывает практика, возгорание этой лампочки связано с выходом из строя лямбда-зонда. Для более точного определения ошибки и выявления дефекта необходимо обратиться в сервис.

Также важно знать, как проверить, работает ли лямбда-зонд.

Можно ли отключать лямбда зонд?

Деактивация кислородного датчика – дело нескольких минут для специалиста. Но полезность такой работы весьма сомнительна.

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

Также при отключенном кислородном датчике может потребоваться прошивка ЭБУ автомобиля, т.к постоянно будет «вылезать» ошибка.

Поэтому, если лямбда-зонд не работает, его желательно заменить.

Как почистить лямбда зонд?

Ортофосфорную кислоту при комнатной температуре можно использовать для удаления углерода с датчика кислорода. Замачивание зонда в этом веществе в течение 10 минут способствует удалению инородных отложений, а также свинца, осевшего на стержне прибора. Но нельзя долго держать зонд в кислоте, так как это повредит платиновые электроды.

Для большого количества автомобилистов замена лямбда-зонда является оптимальным решением проблемы его неисправности, так как в этом случае не нужно тратить время на чистку лямбда-зонда и выполнение сопутствующих операций. Поэтому для поддержания оптимальной работы катализатора рекомендуется заменять кислородный датчик каждые 2-3 года (сохраняйте чек на случай возможной гарантийной замены). Но, поскольку он может выйти из строя раньше указанного времени, во избежание этого рекомендуются периодические проверки лямбда-зонда.

Первый способ

Этот вариант не самый простой и быстрый, так как потребителю необходим доступ к керамической составляющей регулятора. И эта база находится за защитным стальным колпаком, который может быть проблематично разобрать самостоятельно. Для выполнения задания потребуется использовать ножовку, но действовать нужно аккуратно, чтобы не повредить поверхность. Поэтому целесообразнее использовать токарный станок — с его помощью у основания регулятора можно резаком нарезать колпачок рядом с резьбой.

При отсутствии соответствующего оборудования допускается использование напильника. Полностью разобрать крышку таким инструментом не получится, но можно сделать небольшие отверстия длиной около 5 мм. Получив доступ к основанию кислородного регулятора, вы сможете очистить устройство, для выполнения которого потребуется фосфорная кислота.

Процесс очистки:

1. Берется около 100 мл очищающего средства. При отсутствии фосфорной кислоты можно использовать сварочный флюс или оксидный преобразователь.
2. Чистящее средство переливается в стеклянную емкость, для этого можно использовать обычную банку или стакан. В него опускается сердцевина кислородного датчика. Полностью поставить регулятор в емкость нельзя.
3. Через 15-20 минут основание контроллера промывают дистиллированной водой. После этого датчик должен быть полностью сухим.
4. Процедуру очистки можно повторять несколько раз, пока налет не исчезнет с металлической основы сердечника. Если удалить грязь не удалось, то усилить действие очистителя можно с помощью щетки, которой необходимо обработать и очистить основу.
5. Если раньше удалось снять защитный колпачок, то вместо щетки можно использовать зубную щетку. По окончании процедуры регулятор промывают и сушат. Вернуть колпачок на место можно аргонной сваркой.

Разборка устройства сиденья
Снимите защитный колпачок с кислородного датчика
Обработка контроллера фосфорной кислотой для очистки

При реализации этого метода необходимо учитывать нюансы:

1. Ортофосфорная кислота является агрессивным и химически опасным веществом. При работе с ним необходимо соблюдать все правила техники безопасности. Нельзя допускать попадания на слизистые оболочки или внутрь организма.
2. Если кислородный контроллер сильно загрязнен, 20 минут будет недостаточно для его качественной очистки. Поэтому необходимо подождать несколько часов, пока датчик находится в емкости с кислотой. В запущенных случаях действие очищающего средства может быть увеличено до 8 часов.
3. Может потребоваться некоторое время, чтобы убедиться, что процедура ремонта выполнена правильно. Это позволит автовладельцу оценить качество автомобиля и измерить расход топлива. Если после очистки на приборной панели продолжает гореть индикатор «Check Engine», это говорит о том, что работу регулятора восстановить не удалось.
4. В том случае, если кислородный контроллер оснащен двухъярусным защитным колпачком, сделать отверстия напильником не получится. Лучшим вариантом будет очистить сердечник, замочив его в кислоте с защитным составом.

Второй способ

Для реализации этого способа вам понадобится тот самый очиститель. Процедура восстановления будет осуществляться с помощью газовой плиты или горелки. В первом случае рекомендуется использовать самую маленькую горелку, этот вариант более удобен. Предварительно необходимо разобрать крышку, затем перевернуть ее и надеть, сдвинув в сторону и расположив так, чтобы она закрывала газовую трубку, чтобы не попала кислота.

Затем зажигают огонь, сердцевину лямбда-зонда обрабатывают кислотой, а затем нагревают в горелке. После того, как кислота начнет брызгать и кипеть, на поверхности прибора появится голубовато-зеленая соль. Необходимо дождаться полного испарения чистящего средства и затем промыть регулятор дистиллированной водой. После этого процедуру кислотной обработки и прогрева повторяют еще несколько раз, пока датчик не засветится. Перед повторной установкой резьбы рекомендуется смазать ее графитовым средством. Затем ставится регулятор.

Способы диагностики кислородного датчика

Специалисты советуют проверять правильность работы лямбда-зонда каждые 10 000 км пробега, даже если в работе прибора нет никаких проблем.

Диагностика начинается с проверки надежности соединения терминала с датчиком и наличия механических повреждений. Далее открутите лямбда-зонд от коллектора и осмотрите защитный кожух. Мелкие отложения убираются.

Если при визуальном осмотре на защитной трубке кислородного датчика обнаружены следы копоти, обильные белые, серые или блестящие налеты, лямбда-зонд подлежит замене

Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)

Проверка работоспособности датчика осуществляется по следующим параметрам:

• Напряжение в контуре отопления;
• «Опорное напряжение;
• Состояние нагревателя;
• Сигнал датчика.

Электрическая схема лямбда-зонда по его типу

Наличие напряжения в цепи отопления определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:

1. Не снимая разъем датчика, включите зажигание.
2. Датчики подключаются к контуру отопления.
3. Показания прибора должны соответствовать напряжению аккумулятора: 12В.

«+» идет на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии эта цепочка называется.

«—» исходит от блока управления. Если не определяется, проверьте клеммы цепи лямбда-зонда — ЭБУ».

Измерения опорного напряжения производятся теми же приборами. Последовательность действий:

1. Включите зажигание.
2. Измерьте напряжение между сигнальным проводом и массой.
3. Устройство должно отображать 0,45 В.

Для проверки ТЭНа мультиметр устанавливают в режим омметра. Шаги диагностики:

1. Снимите разъем с устройства.
2. Измерьте сопротивление между контактами нагревателя.
3. Показания на разных кислородных баллонах разные, но не должны превышать 2-10 Ом.

Важно! Отсутствие сопротивления свидетельствует об обрыве цепи нагревателя.

Для проверки сигнала датчика используется вольтметр или мультиметр. За это:

1. Запуск двигателя.
2. Прогрейте его до рабочей температуры.
3. Щупы прибора подключаются к сигнальному проводу и проводу заземления.
4. Частота вращения двигателя увеличена до 3000 об/мин.
5. Следите за показаниями напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.

Если хотя бы при одной из проверок показатели отличаются от нормы, датчик неисправен и подлежит замене.

Измерения напряжения в цепи подогрева

Включите зажигание, проткните щупами провода, идущие к отопителю. Также можно вклеить выводы от мультиметра в разъем. Напряжение будет примерно равно напряжению в бортовой сети. Если двигатель не работает, напряжение может отсутствовать.

Обычно плюс идет напрямую на ТЭН. Минус подается блоком управления. Если больше нет, нужно проверить цепи от аккумулятора до датчика. Если не меньше, то нужно проверить цепь от ЭБУ до датчика.

Опорное напряжение

Имея под рукой мультиметр, вы можете проверить опорное напряжение. Для этого включите зажигание, затем измерьте напряжение между сигнальным проводом и массой.

На исправно работающей лямбде напряжение будет в пределах 0,45 В. Если есть перепады хотя бы 0,2 В, то проблемы с сигнальной цепью или плохое заземление.

Проверка осциллографом

Основное преимущество данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром – фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Последовательность действий:

1. Щуп прибора подключается к сигнальному кабелю.
2. Двигатель прогревается до рабочей температуры.
3. Частота вращения двигателя увеличена до 2000-2600 об/мин.
4. По данным осциллографа определяется работоспособность кислородного датчика.

Диагностика осциллографом дает наиболее полную картину работы лямбда-зонда

Превышение таймера или превышение нижнего предела напряжения 0,1 В и верхнего предела 0,9 В указывает на неисправный кислородный датчик.

Другие способы проверки

Если в автомобиле есть бортовая система, то для диагностики состояния лямбда-зонда можно использовать сигнал «CHECK ENGINE», выдающий определенную ошибку.

Список ошибок лямбда-зонда

Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика кислородного датчика поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера может продлить срок службы не только самого датчика, но и катализатора.

Срок службы лямбда-зонда

Срок службы устройства зависит от многих параметров. Это качество запчастей, чистота используемого топлива, характер управления автомобилем водителем, уровень заправки. Большинство циркониевых приборов рассчитаны на 60-80 тысяч километров пробега. Узкополосный титан и широкополосный титан работают до 100 и 120 тысяч километров. Срок годности можно узнать в инструкции к устройству, а также уточнить у продавца при покупке.

В случае обычного некоммерческого использования машины (то есть не для перевозки грузов, а для доставки пассажиров) устройство работает 1-3 года. Поэтому рекомендуется держать под рукой пару запасных устройств, чтобы в случае необходимости всегда можно было быстро заменить испорченное устройство. Также следуйте советам и рекомендациям, которые продлят срок службы датчика:

• Заправляйте двигатель только качественным чистым бензином (класса не ниже А-92). Заправляйтесь на надежных заправках, не доверяйте горячим частникам и интернет-магазинам.
• Если вы попытались запустить двигатель, но он не завелся, то вторую попытку следует повторить через 25-30 секунд (но не раньше). В противном случае в датчик попадет неиспользованный бензин, что приведет к его повреждению.
• Не используйте герметики для фиксации лямбда-зонда. При нагреве двигателя может произойти вулканизация герметиков, что будет иметь непоправимые последствия не только для датчика, но и для всего автомобиля.
• Периодически осматривайте место соединения устройства с трубой, по которой идут выхлопные газы. Оптимальная частота проверок – каждые 15-20 тысяч километров пробега.

Замена лямбда-зонда

Ничего сложного в замене нет. Перед проведением работ поставьте машину на подъемник, а также купите новое устройство. Ниже рассмотрен примерный алгоритм замены детали.

• Датчик устанавливается перед каталитическим нейтрализатором в выпускном коллекторе автомобиля под капотом. Если в системе установлено два устройства, то первое подключается перед катализатором, а второе – после него. Современные коллекторы защищены металлической пластиной; перед заменой его необходимо снять, чтобы получить доступ к лямбда-зонду (одному или двум). Используйте отвертки, чтобы снять защитную пластину.

• Теперь прогрейте двигатель автомобиля до температуры 80-90 градусов. Это облегчит откручивание старого датчика (крепко сидит в машине). При нагреве происходит небольшое расширение металла, что облегчит отвинчивание детали. Прогрев двигателя не занимает много времени. Оптимальный вариант – завести двигатель и дождаться температуры 80-90 градусов, прогреть двигатель несколько минут и выключить зажигание.

• Отсоедините минусовую клемму автомобильного аккумулятора с помощью гаечного ключа. Гайки на электрических компонентах не перетянуты, поэтому их отсоединение не должно вызвать проблем. Ослабляя гайку, отодвиньте клемму в сторону, чтобы полностью обесточить электрические компоненты автомобиля.

• Найдите лямбда-элемент в выхлопной системе и осторожно отсоедините электрический разъем. Старый лямбда-зонд сидит в разъеме плотно, но не туго, поэтому можно легко отсоединить прибор несколькими движениями руки. Разъем необходимо отодвинуть в сторону так, чтобы они располагались на расстоянии не менее 20-30 сантиметров друг от друга.

• Сейчас проводится самый сложный этап работ – собственно демонтаж устройства. Для работы рекомендуется приобрести насадку с удлинителем, что упростит работу. Подсоедините насадку к лямбда-зонду, поверните насадку против часовой стрелки, чтобы ослабить скобу. Возьмите гаечный ключ и ослабьте гайку на выхлопной трубе, а затем аккуратно вытащите кислородный датчик.

• Вы можете избавиться от старого устройства, оно вам больше не понадобится. Не содержит запасных частей или полезных деталей. Возьмите новый лямбда-зонд и обработайте его резьбу любой хорошей смазкой (медной пастой, например). Использование смазки облегчает монтаж устройства, а также значительно снижает риск повреждения резьбы выхлопной трубы.

• Теперь возьмите новый датчик в руки и полностью закрепите его в отверстии патрубка. Для установки нельзя использовать насадку с удлинителем; установки вручную будет достаточно. С помощью гаечного ключа затяните гайку и закрепите деталь в отверстии. Но не переусердствуйте! При его превышении будет сложно удалить лямбда-элемент в дальнейшем, что создаст массу лишних проблем.

• Подсоедините новую деталь к электрическому разъему, идущему к двигателю. Возьмите в руку «вилочный» конец лямбда-зонда, обработайте его спреем для очистки электроники и вставьте в электрический разъем на двигателе. Полученную конструкцию рекомендуется зафиксировать струбцинами. Также можно поставить их на специальную «полочку», выполненную в виде подвесных кронштейнов-крюков (они есть на всех современных автомобилях).

• На завершающем этапе установите на место металлическую пластину, подключите минусовую клемму к аккумулятору. Сбросить настройки или обновить память в электронном блоке, управляющем работой двигателя. Сбросить настройки можно на панели управления или с помощью программы на смартфоне, если ваш ЭБУ поддерживает эту функцию. Для срабатывания датчика снимите автомобиль с эстакады и проедьте на нем несколько десятков километров. После этого устройство начнет нормально работать.

Рекомендуется работать в плотных и чистых перчатках. Многие части выхлопной системы будут горячими (перчатки помогут предотвратить ожоги). Кроме того, перчатки помогут защититься от разрядов электрического тока на этапе демонтажа терминала.

Какой фирмы лучше лямбда-зонд и как его выбрать

В продаже можно найти сотни различных лямбда-зондов. Общее количество производителей в России составляет 20-30 компаний. Лучшими производителями считаются следующие организации:

• Бош. Производит дорогие, но качественные и надежные лямбда-зонды. Они подходят для всех категорий автомобилей. Поставляется с защитным колпачком и смазкой. Главные минусы – высокая цена, много подделок.
• Усиление. Чешский бренд, который продает лямбда-зонды среднего диапазона. Доступен в различных комплектациях и продается в любом магазине. Таким образом, водитель сможет подобрать запчасть под свои нужды. Главный недостаток — посредственная защита кабелей.
• Плотный. Японский бренд, производящий широкополосные и циркониевые лямбда-зонды. Продукция бренда отличается хорошим качеством, большим разнообразием резьбовых конструкций щупов и достаточно приемлемой ценой. Главный недостаток в том, что он в основном продается через Интернет.
• НГК. Еще один японский бренд, выпускающий надежные, качественные лямбда-зонды. Запчасти недорогие, что является еще одним преимуществом бренда. У NGK есть один большой недостаток — электрический разъем, который не подходит для европейских и российских автомобилей. Покупателю придется резать и паять с другим разъемом.

Обманка лямбда зонда: что это?

При замене каталитического нейтрализатора на пламегаситель или при снятии устройства сигналы двух лямбда-зондов будут идентичными. Это, в свою очередь, неизбежно приведет к ошибкам.

Проблема решается установкой лямбда-зонда-обманки.

Он бывает двух видов:

1. Механика.

По своей конструкции представляет собой распорку из бронзы определенных размеров. Внутри узла находится специальная крошка с каталитическим покрытием, которая способствует сжиганию вредных веществ.

2. Электроника.

Таким недостатком является устройство на базе микропроцессора, анализирующего весь процесс прохождения отработавших газов и обрабатывающего данные первого датчика.

Задача состоит в том, чтобы обеспечить правильную работу системы управления двигателем в условиях поломки или удаления катализатора.

Механическая обманка

При выборе такого препятствия вместо катализатора устанавливается специальная распорка — деталь из жаропрочной стали или бронзы со строго определенными размерами. В проставке просверлено отверстие небольшого диаметра, через которое могут поступать выхлопные газы.

Газы взаимодействуют с керамическими чипами, предварительно покрытыми каталитическим слоем и помещенными внутрь прокладки. В результате этого взаимодействия СН и СО окисляются кислородом, после чего концентрация вредных веществ на выходе снижается.

Если в автомобиле установлены два кислородных датчика, то сигналы от них будут разными, блок управления распознает изменение синусоиды сигнала и расценит это как нормальную работу катализатора. Этот вариант самый дешевый.

Обманка электронного типа

Этот вид обмана намного сложнее. В продаже есть очень технологические недостатки со встроенным микропроцессором. Они способны не только обмануть блок управления, но и обеспечить его корректную работу. Микропроцессор, установленный в таком устройстве, может оценивать состояние выхлопных газов и формировать сигнал, соответствующий сигналу второго рабочего датчика с работающим катализатором.

Итог

Несмотря на свои компактные размеры, лямбда-зонд является одним из важнейших компонентов автомобиля. Он не только снижает вредность выбросов, но и отвечает за другие функции.

Отсутствие этого устройства может привести к увеличению расхода топлива, ухудшению динамики двигателя или полной невозможности эксплуатации автомобиля.