Устройство и принцип работы кислородного датчика (лямбда-зонда)

Удаление лямбда зонда

Если c автомобиля снимается катализатор, то лямбда-зонд можно демонтировать. При этом обязательно устанавливается заглушка, или просто отключается проводка от датчика. Как правило, лямбда-зонд удаляется или если катализатор заменяют пламегасителем. Нельзя просто оставлять пустой корпус от катализатора, так как при этом двигатель будет работать слишком громко. Кроме того, после отключения лямбда-зонда производится перенастройка ЭБУ. Если просто отключить датчик, то будет высвечиваться ошибка, и двигатель будет работать в аварийном режиме. Однако делать это не рекомендуется, ведь нужно помнить для чего именно нужен лямбда зонд в автомобиле. Во-первых, в этом случае автомобиль не будет соответствовать современным экологическим стандартам. Выхлоп такого автомобиля будет намного сильнее загрязнять воздух. Во-вторых, это считается изменением технических характеристик автомобиля, то есть могут возникнуть проблемы с сотрудниками автоинспекции. Если своевременно не почистить или не заменить лямбда-зонд, то двигатель будет работать некорректно. При этом сильно уменьшается его ресурс, так как постоянно подается топливная смесь в неправильной пропорции.

В советских автомобилях, выпускавшихся в период с 70 по 80-е года, была реализована технология каталитической нейтрализации выхлопных газов, позволяющей снизить пагубное воздействие продуктов сгорания на окружающую среду. Однако стоит отметить, что катализаторы выполняют свою защитную функцию только при условии соблюдения определенной доли соотношения кислорода и топлива. На одну часть бензина должно приходиться от 14,6 до 14,8 части воздуха.

За соблюдением пропорций следит специальное электронное устройство, называемое лямбда-зонт. Это устройство является очень хрупким, поэтому необходимо следить за ее исправностью, а в случае выхода из строя следует немедленно заняться ее ремонтом. Обнаружить выход из строя датчика можно без специализированного оборудования и обращений в сервисный центр. О том как это сделать читайте вы узнаете из этой статьи.

Электронная диагностика

Чтобы выявить все возможные признаки выхода из строя лямбда-зонта необходимо обратиться в специализированный автомобильный сервис, имеющий в наличии необходимое оборудование. Электронная диагностика проводится с помощью мультиметра, способного выявить поломку, или осциллографа, позволяющего определить не только факт выхода из строя, но и причину поломки лямбда-зонта. Диагностика проводится при включенном двигателе и разогретом контуре охлаждающей жидкости до температуры 80-90 градусов. Если датчик будет холодным, то показания приборов могут быть неверны.

Признаков поломки может быть множество. В процессе диагностики осциллограф обнаруживает неисправность и информирует о причине ее возникновения сигналами, характеризующимися повышением или понижением уровня напряжения. Помимо этого кривая на шкале прибора должна быть с резкими изгибами, без плавных изменений величины напряжения. Также стоит отметить, что сигнал, поступающий с лямбда-зонта, должен меняться каждые 120 мс. Любая задержка во времени свидетельствует о выходе датчика из строя.

Замена лямбда-зонда

В замене нет ничего сложного. Перед проведением работ поставьте машину на подъемник, а также купить новое устройство. Примерный алгоритм замены детали рассмотрен ниже.

Датчик крепится перед катализатором в выхлопном коллекторе автомобиля под капотом. Если в системе установлено два устройства, то первое крепится перед катализатором, а второе – после него. Современные коллекторы защищены с помощью металлической пластины – перед заменой ее необходимо снять, чтобы получить доступ к лямбда-зонду (одному или двум). Для демонтажа защитной пластины используйте шуруповерты.

Теперь прогрейте двигатель автомобиля до температуры 80-90 градусов. Так будет легче открутить старый датчик (на автомобиле он сидит плотно). При нагреве происходит небольшое расширение металла, что позволит легче открутить деталь. Долго прогревать двигатель не нужно. Оптимальный вариант – запустите движок и дождитесь температуры 80-90 градусов, несколько минут прогрейте двигатель и выключайте зажигание.

С помощью гаечного ключа отсоедините отрицательно заряженную клемму на аккумуляторе автомобиля. Гайки на электрических элементах не затягиваются сильно, поэтому с их отсоединением проблем быть не должно. Как ослабите гайку, отведите клемму в сторону, чтобы полностью обесточить электрические элементы автомобиля.

Найдите на выхлопной системе лямбда-элемент и аккуратно отсоедините электроразъем. В разъеме старый датчик кислорода сидит плотно, но не туго, поэтому Вы легко сможете отсоединить устройство с помощью нескольких движений руками. Разъем следует развести в сторону, чтобы они располагались друг от друга на расстоянии минимум 20-30 сантиметров.

Теперь выполняется самый сложный этап работ – фактический демонтаж прибора. Для проведения работ рекомендуется приобрести насадку с удлинителем, которая позволяют упростить работу. Присоедините насадку к лямбда-зонду, вращайте насадку против часовой стрелки, чтобы ослабить крепление. Возьмите гаечный ключ и ослабьте гайку на выхлопной трубе, а потом аккуратно вытащите кислородный датчик.

От старого устройства можете избавиться – оно Вам больше не понадобится. Полезных запчастей и деталей оно не содержит. Возьмите в руки новый лямбда-зонд и обработайте его резьбу с помощью любого хорошего смазочного материала (например, это может быть медная паста). Применение смазки позволяет упростить монтаж устройства, а также серьезно снизит риск повреждения резьбы на выхлопной трубе.

Теперь возьмите новый датчик в руки и закрепите его до упора в отверстие на трубе. Для монтажа можно не использовать насадку с удлинителем – установки от руки будет достато. С помощью ключа затяните гайку, чтобы надежно закрепить деталь в отверстие. Но не переусердствуйте! Если перестараетесь, то в будущем снимать лямбда-элемент будет сложно, что создаст много ненужных проблем.

Подсоедините новую запчасть к электроразъему, ведущему к двигателю. Возьмите в руку “вилочный” конец лямбда-зонда, обработайте его с помощью спрея для зачистки электроники и вставьте в электроразъем мотора. Получившуюся конструкцию рекомендуется зафиксировать с помощью хомутов. Также можете положить их на специальную “полочку”, выполненную в виде свисающих крючков-опор (они есть на всех современных автомобилях).

На завершающем этапе установите обратно металлическую пластину, подключите минусовую клемму к аккумулятору. Сбросьте настройки или обновить память на электронном блоке, который управляет работой двигателя. Обнулить настройки можно на управляющей панели или с помощью программы на смартфоне, если Ваш ЭБУ поддерживает такую функцию. Чтобы активировать датчик, снимите машину с эстакады и проедьте на ней несколько десятков километров. После этого устройство начнет функционировать в обычном режиме.

ВЛИЯНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА ЛЯМБДА: ПРИЧИНА ОТКАЗА

Существует несколько причин, по которым лямбда датчик может выйти из строя:

Внутренние и внешние замыкания лямбда зонда.
Нет заземления / напряжения.
Перегрев зонда.
Нагар / загрязнение.
Механическое повреждение датчика
Использование этилированного топлива / присадок

Существует ряд типичных неисправностей лямбда-датчиков, которые происходят наиболее. В следующем списке приведены причины неисправностей выявленных в результате диагностики:

Неисправности лямбда датчика	Причины
Защитная трубка или корпус зонда забиты остатками масла	Несгоревшее масло попало в выхлопную систему, например, из-за неисправных поршневых колец или маслосъёмных колпачков
Нет доступа к эталонному воздуху, воздух не поступает.	Зонд установлен неправильно, контрольное отверстие для воздуха заблокировано
Повреждение в результате перегрева	Температура превысила 950 °C из-за неправильно выставленного зажигания или проблемы с регулировкой клапанов
Плохое соединение на контактах	Окисление проводов датчика
Обрыв проводки	Плохо проложенные провода, перетирание кабеля, укусы грызунов
Отсутствие заземления	Окисление, коррозия в выхлопной системе
Механические повреждения	При установке перетянут датчик. Момент затяжки превышен.
Химическое старение	Частые непродолжительные поездки
Свинцовые отложения	Использование этилированного топлива

Диагностика неисправностей для датчика кислорода Лямбда: основные принципы

Автомобили, оснащенные системой самодиагностики, могут обнаруживать неисправности, возникающие в цепи управления, и сохранять их в памяти неисправностей. Обычно это отображается через индикаторную лампу двигателя — «чек», «check engine». Память неисправностей затем может быть считана с помощью сканера через разъём OBD-2. Однако некоторые системы не могут определить, относится ли эта неисправность к неисправному датчику или это неисправность кабеля. В таком случае дальнейшие испытания должны быть выполнены механиком в автосервисе.

Для более точной диагностики через EOBD, мониторинг при компьютерной диагностике лямбда-датчика был расширен, чтобы считывать следующие пункты диагностики:

Разомкнутая цепь;
Эксплуатационная готовность;
Короткое замыкание на массу блока управления;
Короткое замыкание на плюс;
Обрыв кабеля и срок службы датчика кислорода лямбда.

Для диагностики сигналов от лямбда-датчика блок управления использует форму частоты сигнала. Для этого блок управления рассчитывает следующие данные:

Максимальное и минимальное обнаруженное значение напряжения датчика кислорода;
Время между положительным и отрицательным положением,
Лямбда-контроллер, регулирующий соотношение в топливо-воздушной смеси — богатая или бедная;
Определение порога лямбда-контроля,
Напряжение датчика и длительность периода.

О чем говорят максимальные и минимальные напряжения датчика кислорода?

При запуске двигателя все старые максимальные / минимальные значения в электронном блоке управления удаляются. Во время работы минимальные / максимальные значения отображаются в определенном диапазоне нагрузки / скорости

Амплитуда напряжения датчика: максимальное и минимальное значение больше не достигается, обнаружение насыщенности / обеднения топливной смеси больше невозможно.

Время отклика на изменение напряжения

Если напряжение датчика превышает контрольный порог, начинается измерение времени реакции между положительным и отрицательным состоянием. Если напряжение датчика не достигает контрольного порога, измерение времени прекращается. Период времени между началом и концом измерения времени измеряется счетчиком.

Время отклика: если датчик реагирует слишком медленно на изменение состава смеси то не отображает состояние в нужное время.

Определение старого или загрязненного лямбда зонда

Кислородный датчик может быть неисправенесли он старый, выработал ресурс или загрязнен, например, присадками к топливу. Это можно определить при диагностике зонда. Сигнал лямбда зонда сравнивается с сохраненным шаблоном. Медленный зонд определяется как неисправность, например, через длительность периода сигнала.

Время отклика: частота зонда слишком низкая, оптимальное управление больше невозможно.

Как открутить датчик кислорода (лямбду)

Практически всегда возникают трудности при откручивании лямбды, так как она мощно прикипает и ее очень тяжело сорвать с места. Можно воспользоваться горелками и прочими приспособлениями. Но я пользуюсь более простым методом.

На холодном двигателе обильно наношу в район резьбы датчика проникающую смазку. Запускаю двигатель и прогреваю его до рабочей температуры. При этом будет происходить дымовыделение — это выгорает смазка. В этом нет ничего страшного.

Далее даю двигателю немного остыть. Снова наношу смазку и прогреваю.

Пока двигатель горячий — пытаюсь открутить датчик. Обычно откручивается. Если нет, тогда повторяю процедуру еще раз. Теперь точно открутится.

Для откручивания можно использовать либо торцовый ключ на 22 мм

Либо накидной ключ

Суть одна — продеваем провод датчика внутрь ключа, а ключ одеваем на датчик.

Иногда даже можно обойтись хорошим рожковым ключом

Выворачиваем датчик

Вот он

Теперь берем новый датчик. В данном случае устанавливается вот такой бюджетный датчик стоимостью 650 грн. ( 26 usd или 1800 руб.)

Устанавливаем новый датчик концентрации кислорода, подключаем колодку проводов и устанавливаем на место пластиковый держатель. Вот и всё.

Как определить неисправность лямбда-зонта?

Выход из строя датчика приводит к снижению процентного содержания кислорода в подаваемом в двигатель топливе, в результате чего его работа ухудшается. Причин для выхода прибора из строя может быть множество:

попадание внутрь прибора воздуха или угарного дыма в результате нарушения герметичности корпуса;
перегрев датчика из-за неисправной системы зажигания;
топливо низкого качества, продукты сгорания которого налипают на рабочей поверхности лямбда-зонта;
выход из строя проводки электропитания;
повреждения внутренних компонентов в результате сильного удара.

Любая из поломок сопровождается разгерметизацией корпуса, что приводит к постепенному ухудшению работы силового агрегата. На ранних стадиях неисправности нарушается нормальное функционирование датчика и постепенно лямбда-зонт перестает формировать необходимые сигналы. Это вызывает дестабилизацию оборотов мотора на холостом ходу, диапазон колебаний которых может варьировать в пределах 300-600 оборотов в минуту. При приближении к критическому уровню, резко снижается содержание кислорода в топливе, транспортное средство может дергаться при езде, а на панели управления может загореться лампочка, возвещающая о ненормальной работе двигателя.

Все эти признаки исчезают при снижении оборотов, однако, это уже говорит водителю о неисправном лямбда-зонте.
На второй стадии поломки датчик перестает функционировать на не прогретом двигателе. При этом присутствуют все признаки выхода из строя впускной системы или газораспределителя. На этом этапе автомобиль может сильно дергаться, двигатель будет сильно перегреваться и резко терять свою мощность, а из-под капота будут доноситься сильные хлопки. Спустя 5-10 минут езды движение автомобиля будет стабилизироваться, однако, ненадолго. Стоит отметь, что при поломке лямбда-зонта расход горючего возрастает на 20-30%, а в кабине будет ощущаться резкий токсичный запах угарных газов.

При обнаружении описанных выше признаков, дальнейшее использование транспортного средства крайне не желательно, поскольку это может привести к нарушению нормальной работы системы впрыска и дальнейшему выходу из строя двигателя.

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

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:

Двигатель работает небольшими рывками.
Часто пропадает зажигание.
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:

Демонтируйте устройство, аккуратно снимите защитный колпачок.
Налейте в емкость 80-100 мл ортофосфорной кислоты.
Поместите в емкость колпачок, чтобы его край остался снаружи (например, привяжите к чему-либо).
Спустя 20-30 минут достаньте датчик, промойте водой и высушите его.
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.