Лямбда зонд: что это, как работает кислородный датчик в автомобиле, неисправности

Неисправен лямбда-зонд: причины и ремонт

Лямбда-зонд выходит из строя по различным причинам. Это высокие нагрузки на выхлопную систему машины, повреждение электрической проводки, использование низкокачественного бензина и другие. Ниже рассмотрим основные сценарии возникновения неисправностей, а также узнаем, как эти проблемы с лямбда-зондом разрешаются.

Образование нагара

Одной из популярных причин выхода из строя лямбда-зонда – образование слоя нагара в области активной зоны запчасти. Если двигатель заводить слишком резко, то небольшие порции бензина попадают в выхлопную систему машины и оседают там на поверхности лямбда-зонда. Нагар образуется и по другим причинам – использование низкокачественного топлива, неправильное включение двигателя.

Устанавливается поломка по следующим признакам:

1. Двигатель работает небольшими рывками.
2. Часто пропадает зажигание.
3. Периодически мигает индикатор “Check Engine”.

Статья по теме: Горит Check Engine (ошибка двигателя): причины и лучшие решения проблемы

Чтобы исправить эту проблему, рекомендуется демонтировать старый и поставить новый лямбда-зонд. Также можно попытаться очистить наконечник самостоятельно. Делается это так:

1. Демонтируйте устройство, аккуратно снимите защитный колпачок.
2. Налейте в емкость 80-100 мл ортофосфорной кислоты.
3. Поместите в емкость колпачок, чтобы его край остался снаружи (например, привяжите к чему-либо).
4. Спустя 20-30 минут достаньте датчик, промойте водой и высушите его.
5. Установите обратно наконечник, нанесите защитную пасту и приварите конструкцию (например, методом аргонной сварки).

Перегрев устройства

Лямбда-зонд может временно выходить из строя из-за перегрева выхлопной системы. Ключевое слово здесь “временно” – при повышенной нагрузке начинает мигать кнопка “Check Engine”. Тогда как при нормальной езде такая проблема не наблюдается. Связано это с тем, что на автомобили устанавливаются датчики на циркониевой основе, а такие лямбда-зонды не могут работать при высоких температурах. Это и приводит к выходу из строя прибора.

Устанавливается перегрев по таким признакам:

• Проблема возникает только при высоких нагрузках (езда на высокой скорости, подъем в гору).
• Серьезно растут расходы топлива.
• Ухудшается работа системы разгона и торможения.

Чтобы устранить эту неполадку, рекомендуется демонтировать циркониевый и поставить титановый лямбда-зонд. Иногда это не помогает – например, если автомобильная система в целом не справляется с высокими нагрузками (а не только лямбда-зонд). В таком случае просто снизьте уровень нагрузки, чтобы устранить неполадку (например, ездите более медленно).

Повреждение электропроводки

Еще одной популярной причиной выхода из строя лямбда-зонда является повреждение проводки. Каждое устройство оборудовано электрическими проводами (от 2 до 4), которые передают сигнал на блок управления мотором. В случае повреждения проводки сигнал становится нестабильным, что приводит к разбалансировке работы мотора. Повреждение проводов часто имеет механическую природу (например, водитель попал в ДТП).

Повреждение электрической проводки устанавливается по таким признакам:

• Двигатель работает с перебоями, возможны проблем с зажиганием.
• Заметное увеличение расходов топлива.
• Периодически загорается индикатор “Check Engine”, но потом потухает.

В случае повреждения проводов рекомендуется поставить новый лямбда-зонд. Можно выполнить замену поврежденного участка цепи, если у Вас завалялись провода от старого зонда. Для ремонта старый кислородный датчик демонтируется из системы, потом срезается старый поврежденный элемент (с соединительной вилкой или без). На ее место устанавливается неповрежденная электропроводка от старого лямбда-зонда.

Выход из строя нагревателя

Еще одна причина выхода из строя лямбда-зонда – поломка нагревательного элемента. Поломка нагревателя не всегда выводит из строя ведь зонд. Этот дефект обычно не дает о себе знать при низких нагрузках, однако при средних и высоких нагрузках он проявляет себя. Основные признаки поломки нагревателя:

• При повышенных нагрузках движок начинает глохнуть.
• Повышаются расходы топлива при подъеме на гору или во время быстрой езды.
• Запчасть была куплена давно (примерный пробег – 30-50 тысяч километров).

Нагревательный элемент крепится внутри лямбда-зонда прочно, поэтому разобрать запчасть и достать поврежденный нагреватель сложно. Если у Вас возникла такая проблема, купите новый зонд и поставите его взамен старого. Если не планируете ездить при высоких нагрузках, то замену можно не производить. То есть на поврежденном лямбда-зонде можно ездить до полного выхода из строя.

Характеристики кислородного датчика

Все знают, что инжекторный двигатель является более экономичным и безопасным (с экологической точки зрения), чем карбюраторный мотор. Это становится возможным благодаря полному контролю за подачей топливной смеси и воздуха. Этот контроль осуществляется несколькими датчиками, которые обеспечивают проверку основных рабочих параметров и направляют эти данные электронному блоку. После их анализа производится корректировка работы системы в целом.

Кислородный датчик

Контроллеры, для получения полной информации центральным блоком, установлены не только на впускной системе (определение количества топлива/воздуха), но и на выпуске.

Его название – лямбда зонд (кислородный датчик). И это один из важнейших участников системы.

Предназначение и основные функции

Датчик кислорода — это датчик сопротивления, который располагается около катализатора, на коллекторе впуска. Параметры, передаваемые этим датчиком, также передаются на управляющий блок, где проходят обработку, а затем используются в поддержании соответствующего состава топливно-воздушной смеси (ТВС). Лямбда зондом отправляются сигналы на электронный блок в случае, если в камеру двигателя поступает переобогощенная или обедненная рабочая смесь. На основании этих данных управляющий блок корректирует поступление воздуха и горючего для образования «правильной» смеси.

Принцип работы и устройство регулятора кислорода

Давайте разберем, как устроен лямбда зонд. В конструкции каждого универсального лямбда зонда имеются следующие элементы:

1. Металлический корпус универсального контроллера со специальным отверстием для обеспечения вентиляции датчика. Кроме отверстия на корпусе имеется резьба, при помощи которой датчик ставится в соответствующее место.
2. Резиновый уплотнитель, отвечающий за герметичность конструкции.
3. Изолятор, который всегда изготавливается из керамики.
4. Наконечник (также выполненный из керамических материалов).
5. Несколько контактов, подключающих контроллер к основной сети.
6. Щиток защиты, имеющий выпускное отверстие для отхода отработанного газа.
7. Нагревающий элемент датчика.
8. Вмонтированная в индивидуальный резервуар спираль.

Устройство кислородного датчика

Любое устройство (1-й и 2-й кислородный регулятор), выполняется из материалов, имеющих высокие свойства термостойкости. Это имеет огромное значение, ведь датчик постоянно работает при повышенных температурах. Элемент можно отнести к одному из типов — их отличие состоит в числе контактов (от одно- до четырехпроводных).

Как уже было отмечено ранее, диагностический регулятор содержания кислорода применяется для поддержания корректного расчёта требуемого объема топлива для установления количества воздуха, поступающего в цилиндры. Датчиком кислорода рассчитываются данные показатели соответственно с показателями экономии и экологии. Это тоже имеет значение, ведь в последнее время к средствам транспорта предъявлены очень строгие требования в вопросах безопасности экологии.

Лямбда зонд. Что это такое и как он работает?

В данной статье разберемся что такое лямбда зонд, для чего нужен и принцип его работы.

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

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

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

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких таких заправок лямбда зон «умирает» и больше не работает

Отключение лямбда-зонда

Некоторых автолюбителей интересует, можно ли отключить КД. Теоретически сделать это возможно, но нежелательно. Лямбда-зонд отключать не рекомендуется, потому что электронный блок управления (ЭБУ) двигателя включает автономный режим подачи топливо-воздушной смеси. Это влияет на расход топлива в худшую сторону, приводит к увеличению токсических веществ в выхлопных газах. Если же ездить с отключенным или неисправным КД долгое время, то могут возникнуть следующие проблемы:

быстро возникнет черный сажевый налет на свечах зажигания, что приведет к плохому запуску двигателя, особенно на холодную, плохой воспламеняемости топливо-воздушной смеси, уменьшению зазора свечи;

нагар на клапанах, что приводит к уменьшению продуваемости всасывающих и выхлопных каналов в ГБЦ, всасывающем коллекторе и выхлопном коллекторе, из-за чего снижается мощность автомобиля;

нагар в катализаторе, что даже может привести к его расплавлению, после чего двигатель будет глохнуть сразу после запуска;

нагар на поршнях, что может в итоге стать причиной капитального ремонта, как и вышеперечисленные неисправности.

В связи с вышеперечисленным вопрос, можно ли ездить с отключенным КД, имеет отрицательный ответ, ведь ни одному автомобилисту не хочется, чтобы с его транспортом возникали серьезные проблемы.

Отключение кислородного датчика возможно во время ремонта выхлопной системы. Но предварительно необходимо отсоединить клеммы аккумулятора, так как любое разъединение фишек детали записывается в ОЗУ блока управления, а на некоторых моделях автомобилей информация сразу отправляется в ПЗУ.

Как самостоятельно проверить лямбда зонд на исправность

Достоверный результат о причине поломки может дать только квалифицированная диагностика. Однако, понять, что датчик неисправен, возможно, и самостоятельно. Для этого:

Изучают руководство. Прилагаемая инструкция к прибору содержит параметры кислородного датчика

На них и важно ориентироваться

• Открыв и осмотрев моторный отсек, находят зонд. Внешнее загрязнение в виде сажи и/или светлого налета скажет об отложении свинца и ненормальной работе топливной системы. В этом случае прибор полностью меняют и диагностируют другие узлы авто, так как попадание на них грязи и тяжелого металла не сулит ничего хорошего.
• Если наконечник чист, проверку продолжают. Для этого датчик отключают и присоединяют к вольтметру. Авто заводят, увеличивая обороты до 2500/мин и, снижают до 200. Показания рабочего датчика варьируются в диапазоне 0,8–0,9 Вт. Отсутствие реакции или меньшие значения свидетельствуют о неисправности.

Также проверить зонд можно с помощью обедненной смеси, спровоцировав в вакуумной трубке подсос. В этом случае показания вольтметра при исправном приборе низки – до 0,2 Вт и ниже.

Динамические показатели датчика в 0,5 Вт, присоединенного к системе подачи топлива параллельно с вольтметром, говорят об исправности прибора. Иные значения скажут о неисправности.

Типы лямбда-зондов

Сейчас на рынке автомобильной аппаратуры все чаще можно встретить только 2 вариации прибора:

1. Зонд на основе двухканального типа компоновки. Данный тип датчика в основном использовался в машинах 80-го года, а также применяется на современных автомобилях эконом-класса.
2. Лямбда-датчик широкополосного типа. Данный тип зонда стандартно используется в 70% машин среднего и высшего класса. Данный тип датчика не только с точностью определяет любые отклонения показателей от нормы между элементами, но и своевременно сообщает об этом системе для мгновенной стабилизации положения.

Все образцы современных лямбда-зондов монтируются в специальном выпускном коллекторе, где проходит непосредственно соединение шлангов и патрубков. Такое расположение датчика позволяет получить максимальную производительность и точность этого прибора.

Главная задача любого лямбда-зонда – существенно повысить рабочие ресурсы автомобиля за счет снижения расхода топлива и повышения стабильности по удержанию оборотов во время холостого хода. В итоге этот датчик дает не конкретные значения параметров топливной смеси, а реагирует только при дестабилизации полученных значений. После обнаружения несоответствия заданным параметрам датчик передает информацию центральному блоку, который и исправляет соотношение топлива с воздухом.

Зачем нужен лямбда-зонд

Чтобы дать ответ на этот вопрос, необходимо разобраться в физике сгорания горючего в моторе. Для эффективного сгорания топлива в двигателе требуется наличие двух компонентов – топливо и кислород. Топливо попадает в активную зону с помощью форсунок, подключенных к топливному баку. Уровень кислорода контролируется ДМРВ-устройством.

Физические эксперименты показывают – оптимальный уровень сгорания топлива достигается при наличии в активной зоне 14,7 частей воздуха и 1 части топлива. Это соотношение называют лямбда-соотношением, а обозначают его греческой буквой λ. Если в активной зоне кислород по отношению к топливу находится в пропорции ровно 14,7 к 1, то показатель λ приравнивают к единице.

Сценарии сгорания топлива в зависимости от того, достигается ли там оптимальное соотношение топлива/кислорода:

• λ меньше 1. В активной зоне наблюдается недостаток кислорода. Часть топлива не сгорает (недостает кислорода), что приводит к увеличение расходов топлива.
• λ равен 1. Это оптимальный сценарий. Топливо полностью сгорает в активной зоне, а мотор работает стабильно, без рывков.
• λ больше 1. В активной зоне топливо сгорает быстро, поскольку наблюдается его недостаток (тогда как кислорода наоборот много). Двигатель начинает работать рывками, что ухудшит функционирование машины.

Механика работы лямбда-зонда:

1. При работе двигателя внутреннего сгорания через форсунки происходит впрыскивание топлива (бензина, дизеля) в активную зону двигателя. При сгорании образуются газы, которые поступают в выпускной коллектор, имеющий форму трубы. Часть газов попадает на активную зону лямбда-зонда.
2. Устройство определяет количество кислорода в выхлопных газах и сравнивает его с нормативными показателями. Если кислорода содержится оптимальное количество (14,7 к 1), то ничего не происходит и устройство не подает сигнал на управляющий блок двигателя. Газы поступают в фильтрационную камеру (обычно это катализатор).
3. Если лямбда-зонд установил отклонение от нормативных показателей (в большую или меньшую сторону), то он подаст электрический сигнал на ЭБУ мотора. Потом блок подает сигнал на форсунки, что приводит к уменьшению или увеличению количества впрыскиваемого топлива. Теперь топливо сгорает и попадает на активную зону лямбда-зонда и цикл повторяется заново.
4. На многих современных машинах устанавливается не один, а два лямбда-зонда. Второе устройство ставится сразу после катализатора. Второй лямбда-зонд выполняет иную функцию – он позволяет определить качество очистки газов в катализаторе, чтобы при необходимости изменить его режим работы. Также он может подать знак водителю, что с устройством что-то не так.

Как понять, что лямбда-зонд вышел из строя и заменить его: советы автолюбителей

1. Если лямбда-зонд неисправен, заметны нарушения в работе двигателя.

«Основная функция лямбда-зонда заключается в определении окиси углерода в выхлопных газах того или иного транспортного средства. С учетом данных, получаемых от датчика кислорода, регулируется подача топлива в цилиндры. Когда лямбда-зонд неисправен, нарушения в работе двигателя очевидны: слишком большой расход топлива, специфический запах после глушения и т. д. Менять на резистор бессмысленно, поскольку компьютер воспринимает постоянное сопротивление резистора за неисправность».

2. Основной признак поломки лямбда-зонда – набор скорости.

«При неисправности лямбда-зонда обнаружил несколько характерных моментов (повышенные обороты, большой расход бензина и т. д.). Но самым явным признаком для меня стал набор скорости: авто сперва разгоняется, потом затыкается, и так снова и снова. Такое ощущение, что газ сбрасываешь, а потом опять выжимаешь. После замены датчика все описанные проблемы, в том числе и с набором скорости, исчезли».

3. Замена лямбда-зонда должна быть обоснованной.

«Хочется сказать о том, что вероятность деформации проводов намного выше вероятности поломки самого датчика. При первых подозрениях в поломке лямбда-зонда следует разъединить разъем, внимательно его осмотреть, а также обследовать провода на предмет их целостности. В местах входа в разъем провода часто пережимаются и теряют свою функциональность. После этого необходимо проверить работу датчика, а именно: измерить напряжение в различных режимах работы двигателя».

4. При замене лямбда-зонда нужно учитывать один очень важный нюанс.

«Процесс замены датчика нельзя назвать сложным, но он требует определенной подготовки. Самая важная часть предшествующего работе процесса – подготовка специального ключа на 22 с прорезью, который понадобится, чтобы снять датчик.

Без такого приспособления лямбда-зонд может не поддаться. Стандартный рожковый ключ, как правило, не позволяет захватить основание датчика из-за наличия возле него отливов на выпускном коллекторе. При отсутствии отливов ключом можно повредить грани у гайки датчика, ведь она сильно прикипает к выпускному коллектору и изготовлена из довольно мягкого металла.

Столкнувшись с данной проблемой, я узнал, что оригинальный ключ для автомобиля «Хонда» стоит больше 70 евро, потому решил изготовить приспособление для снятия лямбда-зонда самостоятельно.

Расскажу, как. Во-первых, взял накидной ключ на 22 и приварил к нему гайку на 30. После этого на ключе и приваренной к нему гайке сделал сквозную прорезь на одном боку. Она нужна для того, чтобы заводить внутрь ключа и гайки провода лямбды, ведь разъем на концах проводов датчика кислорода не проходит через накидной ключ на 22.

Итак, разъем лямбда-зонда нужно продеть через дополнительный накидной ключ на 30, который уже прикреплен к гайке на 30, приваренной к ключу на 22. Этими двумя ключами можно отвернуть даже наглухо закрепленную лямбду. Получается просто, экономно и эффективно».

5. Лямбда-зонд можно заменить своими руками.

«У меня получилось заменить лямбда-зонд на своем автомобиле самостоятельно.

Оригинальной устройство было однопроводным, и на замену я также купил однопроводной лямбда-зонд фирмы Bosh.

Опишу алгоритм замены:

• Нагреваем двигатель (так будет легче открутить винты крепления крышки выпускного коллектора и сам датчик).
• Отключаем «минус» аккумулятора.
• Разъединяем разъем подключения лямбды.
• Анализируем ситуацию: смотрим, можно ли выкрутить лямбда-зонд и есть ли подходящий для этих целей инструмент (о том, как изготовить приспособление для снятия лямбды читайте чуть выше).
• Выкручиваем датчик. Пробуем установить замену, проверяем, подходит ли резьба, смотрим на глубину вкручивания.
• На расстоянии 15 см от корпуса лямбда-зонда отрезаем провода. Действия, описанные в этом пункте и в следующем актуальны для случаев, если вы имеете дело с неоригинальным датчиком.
• Соединяем провод нового датчика с проводом от старого лямбда-зонда. В стандартную комплектацию к устройству обычно входит соединительная трубка размером 2-3 см. Провод нового датчика вставляем в термотрубку, которая также входит в комплект.

Зачищаем провода (не более 1 см) и вставляем в трубку с двух сторон. Затем сжимаем трубку максимальным усилием и проверяем надежность соединения. В конце термотрубку следует завести на место соединения и прогреть эту область при помощи зажигалки (не забывайте вращать соединение в процессе нагрева).

• Закручиваем новый датчик, присоединяем разъем.
• Устанавливаем защитную крышку коллектора.
• Подключаем «минус» аккумулятора, включаем двигатель, а затем проверяем его работу».