Куда ставится лямбда зонд. Лямбда-зонд на страже соблюдения экологических норм: обзор и чистка кислородного датчика. Широкополосный лямбда-зонд – что это и как он работает

К современным транспортным средствам предъявляются достаточно жесткие требования по содержанию вредных веществ в отработавших газах. Необходимая чистота выхлопа обеспечивается сразу несколькими системами автомобиля, строящими свою работу на основании показаний множества датчиков. Но все же основная ответственность по «обезвреживанию» выхлопных газов ложится на плечи каталитического нейтрализатора, встраиваемого в систему выпуска. Катализатор в силу особенностей происходящих внутри него химических процессов является очень чувствительным элементом, которому на вход должен подаваться поток со строго определенным составом компонентов. Чтобы его обеспечить, необходимо добиться наиболее полного сгорания поступающей в цилиндры двигателя рабочей смеси, что возможно только при соотношении воздух/топливо соответственно 14.7:1. При такой пропорции смесь считается идеальной, а показатель λ=1 (отношение реального количества воздуха к необходимому). Бедной рабочей смеси (избыток кислорода) соответствует λ>1, богатой (перенасыщение топливом) – λ<1.

Точную дозировку осуществляет управляемая контроллером электронная система впрыска, однако качество смесеобразования все равно надо каким-то образом контролировать, так как в каждом конкретном случае возможны отклонения от указанной пропорции. Эта задача решается с помощью так называемого лямбда-зонда, или датчика кислорода. Разберем его конструкцию и принцип работы, а также поговорим о возможных неисправностях.

Устройство и работа кислородного датчика

Итак, лямбда-зонд предназначен для определения качества топливо-воздушной смеси. Делается это посредством замера количества остаточного кислорода в выхлопных газах. Затем данные отправляются в электронный блок управления, который производит коррекцию состава смеси в сторону обеднения или обогащения. Местом установки кислородного датчика является выпускной коллектор или приемная труба глушителя. Автомобиль может оснащаться одним или двумя датчиками. В первом случае лямбда-зонд устанавливается перед катализатором, во втором – на входе и выходе катализатора. Наличие двух датчиков кислорода позволяет более тонко воздействовать на состав рабочей смеси, а также контролировать насколько эффективно выполняет свою функцию каталитический нейтрализатор.

Существуют два типа датчиков кислорода – обычные двухуровневые и широкополосные. Обычный лямбда зонд имеет сравнительно простое устройство и генерирует сигнал волнообразной формы. В зависимости от наличия/отсутствия встроенного нагревательного элемента такой датчик может иметь разъем с одним, двумя, тремя или четырьмя контактами. Конструктивно обычный кислородный датчик представляет собой гальванический элемент с твердым электролитом, роль которого выполняет керамический материал. Как правило, это диоксид циркония. Он проницаем для ионов кислорода, однако проводимость возникает только при нагреве до 300-400 °С. Сигнал снимается с двух электродов, один из которых (внутренний) контактирует с потоком отработавших газов, другой (внешний) – с атмосферным воздухом. Разность потенциалов на выводах появляется только при соприкосновении с внутренней стороной датчика выхлопных газов, содержащих остаточный кислород. Выходное напряжение обычно составляет 0.1-1.0 В. Как уже отмечалось, обязательным условием работы лямбда-зонда является высокая температура циркониевого электролита, которая поддерживается встроенным нагревательным элементом, запитанным от бортовой сети автомобиля.

Система управления впрыском, получая сигнал лямбда-зонда, стремится приготовить идеальную топливо-воздушную смесь (λ=1), сгорание которой приводит к появлению на контактах датчика напряжения 0.4-0.6 В. Если смесь бедная, то содержание кислорода в выхлопе велико, поэтому возникает лишь небольшая разность потенциалов (0.2-0.3 В). В этом случае длительность импульса на открытие форсунок будет увеличена. Чрезмерное обогащение смеси приводит к практически полному сгоранию кислорода, а, значит, в системе выпуска его содержание будет минимальным. Разность потенциалов составит 0.7-0.9 В, что станет сигналом к уменьшению количества топлива в рабочей смеси. Так как режим работы двигателя при езде постоянно меняется, то и корректировка происходит также непрерывно. По этой причине значение напряжения на выходе датчика кислорода колеблется в ту и другую сторону относительно среднего значения. В итоге сигнал получается волнообразным.

Введение в действие каждого нового стандарта, ужесточающего нормы выбросов, повышает требования к качеству смесеобразования в двигателе. Обычные кислородные датчики на основе циркония не отличаются высоким уровнем точности сигнала, поэтому они постепенно вытесняются широкополосными датчиками (LSU). В отличие от своих «собратьев» широкополосные лямбда-зонды измеряют данные в широком диапазоне λ (например, современные зонды Bosch способны считывать значения при λ от 0.7 до бесконечности). Преимуществами датчиков подобного типа являются возможность управления составом смеси каждого цилиндра по отдельности, быстрое реагирование на происходящие изменения и небольшое время, необходимое для включения в работу после запуска двигателя. В результате мотор работает в наиболее экономичном режиме с минимальной токсичностью выхлопа.

Конструкция широкополосного лямбда-зонда предполагает наличие двух типов ячеек: измерительных и накачивающих (насосных). Они разделены между собой диффузионным (измерительным) зазором шириной 10-50 мкм, в котором постоянно поддерживается один и тот же состав газовой смеси, соответствующий λ=1. Такой состав обеспечивает напряжение между электродами на уровне 450 мВ. Измерительный зазор отделен от потока отработавших газов диффузионным барьером, использующимся для откачивания или накачивания кислорода. При бедной рабочей смеси выхлопные газы содержат много кислорода, поэтому он откачивается из измерительного зазора с помощью подводимого к насосным ячейкам «положительного» тока. Если же смесь обогащенная, то кислород, наоборот, закачивается в область измерения, для чего направление тока меняется на противоположное. Электронный блок управления считывает значение потребляемого насосными ячейками тока, находя ему эквивалент в лямбда. Выходной сигнал широкополосного датчика кислорода обычно имеет форму кривой, незначительно отклоненной от прямой линии.

Датчики типа LSU могут быть пяти- или шестиконтактными. Как и в случае с двухуровневыми лямбда зондами, для их нормального функционирования требуется наличие нагревательного элемента. Рабочая температура составляет порядка 750 °С. Современные широкополосники прогреваются всего за 5-15 секунд, что гарантирует минимум вредных выбросов в ходе пуска двигателя. Необходимо следить, чтобы разъемы датчика не были сильно загрязнены, так как через них воздух поступает внутрь в качестве эталонного газа.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Кислородный датчик – один из самых уязвимых элементов двигателя. Срок его службы ограничивается 40-80 тысячами км пробега, после которых могут наблюдаться перебои в работе. Сложность диагностики неисправностей, связанных с датчиком кислорода, заключается в том, что он в большинстве случаев «умирает» не сразу, а начинает постепенно деградировать. Например, увеличивается время отклика или передаются неправильные данные. Если по какой-то причине ЭБУ совсем перестал получать информацию о составе отработавших газов, он начинает использовать в работе усредненные параметры, при которых состав топливо-воздушной смеси далек от оптимального. Признаками выхода из строя лямбда-зонда являются:

• Повышенный расход топлива;
• Нестабильная работа мотора на холостом ходу;
• Ухудшение динамических характеристик автомобиля;
• Повышенное содержание CO в выхлопных газах.

Двигатель с двумя датчиками кислорода более чувствителен к возникающим в системе коррекции смеси неисправностям. При поломке одного из зондов практически невозможно обеспечить нормальное функционирование силового агрегата.

Существует ряд причин, которые могут привести к преждевременной поломке лямбда-зонда или сокращению срока его службы. Вот некоторые из них:

• Применение бензина плохого качества (этилированного);
• Неисправности системы впрыска;
• Пропуски зажигания;
• Сильный износ деталей ЦПГ;
• Механическое повреждение самого датчика.

Диагностика и взаимозаменяемость датчиков кислорода

Проверить исправность простого циркониевого датчика в большинстве случаев можно с помощью вольтметра или осциллографа. Диагностика самого зонда заключается в замере напряжения между сигнальным проводом (обычно черного цвета) и массой (может быть желтого, белого или серого цвета). Получаемые значения должны изменяться примерно раз в одну-две секунды от 0.2-0.3 В до 0.7-0.9 В. Необходимо помнить, что корректными показания будут только при полном прогреве датчика, который гарантированно произойдет после достижения двигателем рабочей температуры. Неисправности могут касаться не только измерительного элемента лямбда зонда, но и цепи нагрева. Но обычно нарушение целостности этой цепи фиксируется системой самодиагностики, записывающей код ошибки в память. Обнаружить разрыв можно также путем измерения сопротивления на контактах нагревателя, предварительно отсоединив разъем датчика.

Если самостоятельно установить работоспособность лямбда-зонда не получилось или есть сомнения в правильности произведенных измерений, то лучше обратиться в специализированный сервис. Необходимо точно установить, что проблемы в работе двигателя связаны именно с датчиком кислорода, потому что его стоимость довольно высока, а неисправность может быть вызвана абсолютно другими причинами. Не обойтись без помощи специалистов и в случае с широкополосными кислородными датчиками, для диагностики которых часто применяется специфическое оборудование.

Неисправный лямбда зонд лучше менять на датчик такого же типа. Возможна и установка рекомендованных производителем аналогов, подходящих по параметрам и количеству контактов. Вместо датчиков без подогрева можно установить зонд с нагревателем (обратная замена невозможна), правда, в этом случае необходимо будет проложить дополнительные провода цепи нагрева.

Ремонт и замена лямбда зонда

Если датчик кислорода эксплуатировался длительное время и вышел из строя, то, скорее всего, свои функции перестал выполнять сам чувствительный элемент. В такой ситуации единственным решением является замена. Иногда начинает сбоить новый или проработавший совсем недолго лямбда-зонд. Причиной тому может быть образование на корпусе или самом рабочем элементе датчика различного рода отложений, мешающих нормальному функционированию. В данном случае можно попробовать почистить зонд с помощью ортофосфорной кислоты. После осуществления процедуры чистки датчик промывается водой, сушится и устанавливается на автомобиль. Если с помощью таких действий функциональность восстановить не удастся, то другого пути кроме покупки нового экземпляра нет.

При замене лямбда зонда стоит соблюдать определенные правила. Откручивать датчик лучше на остывшем до 40-50 градусов двигателе, когда тепловые деформации не столь велики и детали не сильно раскалены. При монтаже необходимо смазать резьбовую поверхность специальным герметиком, исключающим прикипание, а также убедиться в целостности прокладки (уплотнительного кольца). Затягивание рекомендуется осуществлять с установленным производителем моментом, обеспечивающим нужную герметичность. При подключении разъема не лишним будет проверить жгут электропроводки на наличие повреждений. После того, как лямбда зонд окажется на своем месте, проводятся испытания на различных режимах работы двигателя. Подтверждением корректной работы кислородного датчика станет отсутствие перечисленных выше признаков неисправности и ошибок в памяти электронного блока управления.

В подавляющем большинстве современных автомобилей дозированием и подачей топлива в цилиндры занимается электронная система. Блок управления (другое название – контроллер) получает сигналы от нескольких датчиков и на основании этих показаний формирует смесь горючего с воздухом в оптимальных пропорциях. Ключевую роль в процессе играет λ-зонд, иначе – кислородный датчик, который периодически выходит из строя по разным причинам. Если вы желаете глубже вникнуть в суть данной проблемы, то первым делом стоит разобраться, что такое лямбда – зонд и зачем он ставится на авто.

Роль кислородного датчика в системе топливоподачи

Горение углеводородного топлива – бензина и солярки – в цилиндрах двигателя – процесс довольно сложный. Задачи электронного блока управления состоят в следующем:

• эффективно сжигать горючее и добиваться максимального КПД силового агрегата;
• обеспечить минимальный расход бензина;
• изменять количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы мотора.

Для полного сжигания бензина в цилиндрах двигателя его нужно смешать с воздухом в соотношении 1: 14,7. Тогда практически все молекулы углерода подвергнутся окислению и образуют безвредный углекислый газ СО 2 , а водород после соединения с кислородом превратится в обычную воду (выделяется в виде пара). Не догоревший углерод тоже объединяется с кислородными частицами и дает на выходе угарный газ – СО. При правильной работе системы его доля невелика и составляет 1–1,5%.

Справка. Когда в силу разных причин расход топлива повышается, количество угарного газа на выходе из камер сгорания увеличивается от 3 до 10%. Визуально это выглядит как черный дым из выхлопной трубы.

Чтобы контроллер готовил оптимальную топливовоздушную смесь, он должен контролировать полноту ее сжигания. Тут и вступает в игру лямбда – зонд, который нужен для измерения количества свободного кислорода в выхлопе автомобиля и передачи информации в виде электрических импульсов на ЭБУ. Последний, сопоставив ее с показаниями других измерителей, отдает соответствующую команду форсункам.

Что дает измерение количества кислорода в выхлопных газах:

1. Если на выходе двигателя слишком мало кислородных молекул, то в топливной смеси явно не хватает воздуха – она слишком обогащенная.
2. И наоборот, превышение нормы указывает на бедную смесь в цилиндрах. При ее сжигании остается много воздуха, удаляемого вместе с выхлопом.

Блок управления отвечает за качество топливовоздушной смеси и корректирует соотношение компонентов по сигналам лямбда – зонда. Вот зачем нужен кислородный датчик в машинах, оборудованных инжектором.

Устройство измерителя и принцип действия

Внешне λ-зонд отдаленно напоминает свечу зажигания, только без керамического изолятора. На корпусе цилиндрической формы сделана резьба для вкручивания в выхлопную систему, а из верхней части выходят провода (от 1 до 4 в зависимости от конструкции). Внутри стального корпуса расположены такие детали:

• гальванический элемент из керамики с твердым электролитическим составом;
• на обе стороны гальванического элемента методом напыления нанесены электроды из платины;
• камера с атмосферным воздухом;
• контакты с заземляющим и основным проводом.

В конструкцию современных кислородных датчиков добавлен подогреватель, подключаемый к электросети в автомобиле двумя дополнительными проводами. Он разогревает электролит λ-зонда до 300–400 °С.

В датчиках О 2 нового образца гальванический элемент изготовлен из диоксида циркония, чья проводимость зависит от температуры. Отсюда и необходимость в подогревателе. Старые датчики делались на основе двуокиси титана и действовали по другому принципу.

Теперь о том, как работает лямбда-зонд с циркониевым сердечником. Алгоритм следующий:

1. При запуске двигателя измеритель не функционирует и участия в приготовлении смеси не принимает. Контроллер «знает», что холодному мотору нужна обогащенная смесь и готовит ее по сигналам датчиков положения коленвала и массового расхода воздуха.
2. После выхода в рабочий режим включается подогреватель λ-зонда и циркониевый элемент начинает вырабатывать импульсы постоянного тока, воспринимаемые контроллером.
3. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах напряжение датчика колеблется в диапазоне от 0,1 до 0,9 вольт. Напряжение падает – снижается уровень кислорода – блок управления подает меньше топлива (обедняет смесь). И наоборот, при усилении импульса контроллер переходит к обогащению.

Принцип работы лямбда-зонда с титановым элементом другой – он действует как терморезистор. Блок управления опрашивает измеритель несколько раз в секунду и фиксирует изменение сопротивления, на основании чего корректирует топливовоздушную смесь.

Где расположен λ-зонд?

Поскольку датчик измеряет количество кислорода в отработанных газах, его устанавливают на одну из секций выхлопного тракта. В зависимости от марки и модели авто измеритель вкручивается в выпускной коллектор непосредственно возле двигателя либо в первую секцию дымоотводящей трубы.

В связи с переходом на новые экологические нормы (начиная от Euro 3), схема контроля над выбросами автомобиля усложнилась . Дело в том, что следом за датчиком О 2 в выпускном тракте установлен каталитический нейтрализатор – металлический бочонок с керамическими сотами, чья задача – дожигать вредные продукты работы мотора – угарный газ и окись азота. Данный элемент тоже со временем выходит из строя, что никак не сказывается на работе двигателя, а вот количество вредных выбросов резко увеличивается.

Чтобы контролировать техническое состояние нейтрализатора, производители начали ставить второй лямбда-зонд. Он вмонтирован в трубу после бочонка и проверяет количество кислорода в газах перед выходом в атмосферу.

Если контроллер «увидит», что разницы в показаниях двух измерителей нет, он включит на панели приборов табло Check Engine, а при компьютерной диагностике укажет на ошибку катализатора.

Молекулы воздуха, попавшие в нейтрализатор, должны соединиться с вредными газами, например, СО превращается в СО 2 . При нормальной работе системы второй зонд на выходе должен фиксировать уменьшение кислорода.

В машинах с мощными моторами на 6–12 цилиндров число датчиков О 2 может достигать 4 шт. и более. Это объясняется просто: в подобных авто реализована система распределенного выхлопа с двумя трактами. Соответственно, на каждом из них стоит каталитический нейтрализатор и 2 λ-зонда.

Признаки и причины неисправности элемента

Поскольку лямбда-зонд в машине связан с контроллером, то в случае неполадок с датчиком ЭБУ включает сигнал Check Engine. Это происходит в следующих случаях:

• измеритель дает некорректные показания, например, напряжение больше 0,9 В либо меньше 0,1 В;
• произошел обрыв электрической цепи (перетерся или надломился провод, идущий к λ-зонду);
• замыкание проводки;
• механическое повреждение элемента вследствие езды по грунтовым дорогам;
• датчик выработал свой ресурс, который лежит в пределах 40–80 тыс. км пробега авто.

Прошивка контроллера любого автомобиля имеет запасной алгоритм на случай поломки лямбда-зонда. Когда блок управления «замечает» неисправность измерителя, он исключает его из работы системы питания и руководствуется данными от остальных приборов – датчика температуры, скорости, детонации, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала. Показания λ-зонда он принимает как усредненные, зафиксированные в его памяти ранее.

Поэтому наряду со включенным табло Check Engine на неисправность кислородного датчика указывают и другие симптомы:

1. Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Снижение мощности силового агрегата и рывки в процессе движения по причине загрязнения электродов свечей зажигания.
4. «На горячую» двигатель заводится с трудом при нормальном холодном запуске.
5. Из выхлопной трубы валит черный от сажи дым.

Перечисленные проблемы – это следствие потери контроля над качеством сгорания топлива, вот почему лямбда – зонд так важен.

В некоторых ситуациях контроллер не зажигает надпись Check Engine и не переходит в аварийный режим, но указанные симптомы все равно проявляются. Это говорит о том, что датчик О 2 начал банально «врать», из-за чего ЭБУ готовит топливную смесь неправильно.

Обнаружить виновника подобной неисправности в домашних условиях затруднительно – похожие признаки наблюдаются и при поломке других датчиков. Если вы столкнулись с такой ситуацией, лучше обратиться на автосервис к специалисту – электрику.

Причины некорректной работы λ-зонда могут быть следующие:

• езда на этилированном бензине;
• добавление в топливо и масло поддельных присадок;
• использование при ремонте силового агрегата дешевых герметиков, содержащих неорганические растворители.

Из-за перечисленных действий в тракт выпуска дымовых газов попадают посторонние агрессивные пары, разрушающие электроды кислородного датчика, а вместе с ним и керамические соты нейтрализатора.

Вышедший из строя лямбда – зонд подлежит замене, каких-либо методов ремонта не существует. Деталь недешевая, но от нее зависит «здоровье» и ресурс двигателя, поэтому лучше не экономить и не устанавливать различные эмуляторы – так называемые обманки. Они позволяют отключить сигнал Check, но не устраняют причину неполадок, а обманутый контроллер продолжает неправильно готовить смесь, что негативно влияет на работу мотора.

Многие автолюбители сталкивались с проблемой повышенного расхода топлива. Это может быть связано со многими проблемами двигателя: неисправностью датчика и привода холостого хода, проблемами зажигания, уменьшением компрессии, неисправностью насоса высокого давления.

Но, если расход топлива увеличился значительно (до 50%), следует незамедлительно проверить датчики кислорода, в автолюбительской практике их часто именуют «лямбда-зонд».

Что такое лямбда-зонд в машине

Лямбда-зонд сообщает информацию блоку управления двигателя о количестве кислорода, не вступившем в реакцию воспламенения в рабочих цилиндрах двигателя. Для полного прогорания кислорода смесь должна формироваться в пропорции один к пятнадцати (точнее 1: 14,7).

Блок управления двигателя контролирует формирование смеси (устраняет причины образования обогащенной либо бедной смеси) на основании показаний датчиков, в том числе и кислородного (лямбда-зонда).

Видео — неисправный датчик кислорода:

Наименование «лямбда-зонд» взяли от качественной характеристики коэффициента избытка воздуха в смеси воздух-топливо, обозначаемого в автомобилестроении буквой греческого алфавита «лямбда».

Признаки неисправности датчика кислорода

К основным признакам неисправности датчика кислорода относятся:

• значительно повышенный расход топлива;
• неровная работа двигателя, особенно в момент нажатия педали акселератора;
• увеличение выброса токсичных отходов двигателя;
• неисправности в работе катализатора.

Принцип работы лямбда-зонда и частые причины его выхода из строя

Самая распространенная причина выхода из строя лямбда-зондов – износ. Типовая конструкция зонда изображена на рисунке:

Самыми «слабыми» местами конструкции являются керамический наконечник и электрический нагреватель. Перегорание электрического нагревателя не полностью выводит датчик из строя.

Лямбда-зонд установлен в выпускном коллекторе перед катализатором, и по мере нагревания коллектора выпускными газами двигателя разогревается до высокой температуры и сам кислородный датчик.

Электрический нагреватель в основном служит для корректности показаний кислородного датчика в первые несколько минут после запуска холодного двигателя.

Есть одно- и двухпроводные датчики, в которых электронагреватель вообще отсутствует.

Керамический наконечник выполнен из специальной пористой керамики, на который нанесен тонкий диоксида циркония, электроды выполнены из платины технологией вакуумного напыления (именно поэтому лямбда-зонды дорогие).

В процессе работы через микропоры датчика проходят выхлопные газы очень высокой температуры. Тонкий слой диоксида со временем выгорает, оксидирует, его электрические свойства изменяются.

В результате этого показания лямбда-зонда становятся недостоверными, по существу, он приходит в негодность. В этом случае всевозможные промывки, чистки, другие методы восстановления работоспособности бессмысленны.

Структурно принцип работы лямбда-зонда можно изобразить:

На схеме: 1 – диоксид циркония, 2,3 – электроды (иногда платиновые), 4 – минусовое заземление, 5 – выходной сигнальный контакт. Зонд на основе оксида циркония приобретает свойства твердого электролита при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия (именно поэтому датчик предварительно нагревают). Затем лямбда-зонд начинает регистрировать напряжение в соответствии с концентрацией кислорода.

Как видно из графика, зависимость имеет ярко выраженную скачкообразную характеристику, что очень выгодно при обработке сигналов цифровыми методами.

Ускорить преждевременный отказ работоспособности лямбда-зонда могут следующие факторы:

• попадание внутрь выхлопной системы посторонних примесей (тосол в случае нарушений прокладки ГБЦ, остатки эфира при использовании спреев «быстрый запуск» при запуске автомобиля, масла при пониженной компрессии двигателя и др.);
• высокая концентрация свинца в топливе;
• чистка выхлопной системы средствами, не предназначенными для этих целей;
• попадание в выпускной коллектор пыли, примесей, не удаленных фильтром очистки топлива.

Во многих автомобилях устанавливаются два лямбда-зонда, до и после катализатора. Это позволяет с большей точностью контролировать качество смеси, а также проверять эффективность катализатора.

Как проверить лямбда-зонд мультиметром и другими способами

Проверку работоспособности четырехвыводных лямбда-зондов, установленных на большинстве современных автомобилях, проще начать с контроля работоспособности нагревательного элемента.

Для этого необходимо мультиметр переключить в режим измерения сопротивления и «прозвонить» выводы электрического нагревателя. Обычно они выполнены из провода большего сечения. Сопротивление должно быть менее 10 Ом. Если сопротивление больше, это свидетельствует о неисправности электрического нагревателя.

Через 10000 км пробега автомобиля желательно производить визуальную проверку зонда. Для этого датчик необходимо снять с коллектора.

Многие при этом пользуются WD-спреями или, еще хуже, тормозной жидкостью. Попадание этих жидкостей в рабочую область лямбда-зонда может привести к его неисправности.

Даже если при откручивании закоксовавшегося резьбового соединения используются спецсредства, непосредственно перед съемом датчика их следует удалить.

В рабочей зоне датчика следует обратить внимание на его цвет и состояние. Наличие сажи (признак обогащенной смеси) приводит к загрязнению датчика, для его лучшей работы сажу следует удалить.

Белые либо серые налеты являются свидетельством наличия присадок в масле или топливе, они также могут привести к неисправности лямбда-зонда. Блестящий налет – признак превышения концентрации свинца в топливе. При интенсивном налете датчик подлежит замене.

Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых датчиков кислорода (б, с – лямбда-зонд с подогревателем; а — без; * цвета выводов могут отличаться от указанных):

Для того, чтобы проверить лямбда-зонд при помощи мультиметра, необходимо подключить его щупы к сигнальным проводам, переключить на предел измерения 2 Вольта. Далее искусственным образом создать ситуации обогащенной смеси, например перегазовками, или сняв разъем регулятора давления. При этом показания мультиметра должны быть более 0,8 Вольт, тогда зонд исправен.

Затем создают ситуацию обедненной смеси (можно искусственно создать подсос воздуха, приоткрутив хомут воздуховода). Показания мультиметра должны быть менее или равны 0,2 Вольта.

Видео — как проверить лямбда зонд тестером:

Позволяют посмотреть параметры лямбда-зонда в реальном времени. Это также можно сделать обычным осциллографом. Временная зависимость напряжения на сигнальном выходе исправного лямбда-зонда будет иметь приблизительный вид:

Если нижний предел опускается до 0 Вольт, датчик изрядно «подустал», если кривая носит более сглаженный характер, датчик в обязательном порядке подлежит замене.

Замена кислородного датчика

Механическая сложность замены лямбда зонда – откручивание закоксовавшегося резьбового соединения. Здесь возможно придется воспользоваться спецсредствами. После снятия неисправного датчика следует тщательно протереть место установки датчика от остатков жидкостей.

Видео — замена лямбда-зонда на Ауди А4 Б5:

Оригинальный лямбда-зонд стоит, как правило, дорого (до 6000 рублей, иногда более). Для некоторых моделей автомобилей оригинальный датчик не найти, покупать с разборки бессмысленно. В этом случае лучше установить универсальный лямбда-зонд.

Универсальный лямбда-зонд

Установочные размеры датчиков (резьба, глубина посадки), как правило, одинаковы, лучше, конечно проверить, чтобы не повредить резьбовое соединение или новый зонд.

Универсальные лямбда-зонды продаются без разъема, только с проводами (обычно четырехпроводные, два сигнальных и два на нагревательный элемент). Далее отрезают разъем с проводами от старого неисправного родного датчика и производят качественное соединение с универсальным датчиком в полном соответствии с электрической схемой подключения.

Электрическое соединение лучше проводить методом скрутка+пайка+изоляция термоусадкой. Так как типовая характеристика всех лямбда-зондов, выполненных по одинаковой технологии, практически идентична, универсальные зонды корректно работают на двигателях всех модификаций.

Видео — установка разъёма на универсальный лямбда-зонд:

При установке датчика следует обращать внимание на герметичность соединения с коллектором, сохранность резьбы.

Чистка

Чистка лямбда-зонда – крайняя мера. Она производится только в случае, когда есть уверенность, что датчик точно показывает неправильные данные и последняя надежда перед отправкой в мусорный ящик – чистка.

Лямбда – что это? В данном случае речь идет не о букве латинского алфавита. При появлении признаков повышенного расхода топлива, выхлопных газах черного цвета и нестабильной работе двигателя одной из наиболее частых причин становится поломка лямбда зонда. Что такое лямбда зонд в автомобиле и для чего нужен лямбда зонд вы узнаете из этой статьи.

Это особый датчик кислорода, который отвечает за правильные пропорции объемов воздуха в топливной системе. Иными словами лямбда зонд это регулятор, который собирает и передает информацию для подготовки оптимальной топливной смеси.

Но когда эта деталь выполняет свои обязанности стабильно и отлажено, автомобиль экономит топливо, катализаторы, снижающие выбросы вредных веществ в атмосферу служат дольше. Поэтому о принципах ее работы и диагностики стоит знать и помнить каждому автолюбителю.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Как работает датчик кислорода

Итак, измерение кислорода в топливной системе происходит в выпускном коллекторе. Здесь обязательно располагается датчик, который определяет кислородные объемы. Второй датчик лямбда зонда может находиться на выходе катализатора для дополнительной точности измерения уровня кислорода.

Чтобы разобраться с механизмом функционирования датчика лямбда зонда рассмотрим алгоритм его работы.

1. Запустившийся движок прогревается без участия этого элемента. Система автомобиля пользуется другими источниками информации.

   А вот когда температура достигает 300 градусов по Цельсию в штатный режим входит кислородный датчик лямбда зонд. Дело в том, что лишь при достижении этой температуры электролит получает проводимость, возникает выходное напряжение на электродах.

   В холодное время, например, зимой достичь необходимой температуры бывает очень сложно. На помощь приходит система дополнительного прогрева, которая в любом случае создаст необходимый уровень температуры.

   В зависимости от вида используемого датчика концентрации кислорода различает принцип сбора информации.

Принцип работы лямбда зонда двухточечного зависит от электродов. Уровень кислорода влияет на их напряжение. Если уровень напряжение свидетельствует об избытке кислорода, то информация формируется одна, при недостатке кислорода другая.

Широкополосный lambda зонд — более сложная конструкция из двух элементов. На электродах этого датчика имеет постоянное напряжение, которое становится меньше или больше в зависимости от содержания кислорода.

Результаты проверки топлива в каждом случае передаются в другие системы автомобиля для формирования оптимальной смеси для дальнейшего впрыска.

По каким причинам может быть нарушена работоспособность датчика

Что такое лямбда зонд? — это сложное механическое устройство, которое подвержено поломкам. Они возникают по следующим причинам.

Некачественный или очень старый корпус устройства может потерять свою герметичность. Вследствие этого происходит проникновение внутрь газов, грязи, воздуха, которые делают корректную работу невозможной.

Несмотря на то, что зонд работает при высоких температурах, он также может быть подвержен излишнему перегреву. Чаще всего это происходит при увеличении заводской мощности мотора техническими энтузиастами.

Существует установленный гарантийный срок работы. После его прохождения зонд может потерять свои свойства.

Использование некачественного дизеля или бензина, а также этилированного топлива разоряет рабочую поверхность датчика и также приводит к его выводу из строя.

Одна из наиболее актуальных причин для нашей страны. Вследствие езды по плохим дорогам внутренние элементы датчика могут быть повреждены. Дальнейшая эксплуатация становится невозможной.

Как определить неисправный датчик

Рассмотрим основные признаки неисправности лямбда зонда.

Симптомы неисправности лямбда зонда чаще всего заявляют о себе нестабильным функционированием ДВС. Обороты сильно «гуляют». Даже на холостом ходу в теплое время они могут резко увеличиваться без объяснимых причин.

Необходимость заправляться чаще обычного и средний расход топлива выше установленного нормой одни из самых верных показателей.

При этом, если автолюбитель, выжимая педаль акселератора до конца, чувствует, что машина существенно хуже разгоняется, велика вероятность, что неисправен датчик.

Ну и самое распространенное – появление света индикатора «Чек инжин» тоже может быть по причине неисправности регулятора кислорода. На технической станции точную причину обязательно установят. Или же можно проверить все самостоятельно. О том, как это сделать укажем далее.

Иные признаки неисправности кислородного датчика всегда будут связаны с нарушением нормальной работы двигателя.

Как проверить исправность лямбда зондов с одним проводом, двумя, тремя и с 4 проводами самостоятельно: мультиметром, своими руками, тестером и т.д.

Что такое лямбда зонд на машине и для чего нужен лямбда зонд, мы выяснили в первой части статьи.

Сейчас рассмотрим способы диагностики его состояния. Датчик нужно достать. Показать датчик кислорода сможет любой авто слесарь, а вот рядовому автолюбителю, чтобы его найти, придется заглянуть в инструкцию завода – изготовителя. В любом случае доступ к нему чаще всего можно получить, просто открыв капот.

Иногда достаточно визуального осмотра, чтобы сразу выявить неисправность. Визуальный осмотр необходим для исключения механической деформации и попадания внутрь посторонних веществ. Если устройство повреждено, то это будет сразу заметно. Замена потребуется и в случае обволакивания датчика сажей или серым налетом – это признаки порчи датчика из-за заправки некачественным топливом.

Второй способ также не требует использования какого-либо прибора. Достаточно переставить датчик на другой, такой же автомобиль. Если неисправности сохраняются – значит, проблема именно в нем.

Для проверки мультиметром нужно завести автомобиль на 10-20 минут, затем заглушить. Отсоединить кислородный регулятор и присоединить его к мультиметру. Далее завести мотор и выжать газ до 3 000 оборотов. Процедуру лучше проводить вдвоем. Один давит на газ, а второй смотрит показания – они должны быть на уровне 0,9 Вт. Любое значение, меньше этого означает неисправность.

Использование тестера с 4 проводами для проведения замера также не является сложной процедурой. Для ее осуществления минусовой провод тестера соединяют с мотором, а положительный к сигнальному проводу зонда. Тут стоит коротко упомянуть, что проводов зонда может быть до 4. С одним проводом проблем не возникает – он всегда сигнальный. А вот если их больше, без помощи инструкции не обойтись. Итак, когда тестер соединен, нужно включить мотор для работы течение 10 минут. После прогрева на достаточную температуру датчик должен включиться. Напряжение будет какое-то время меняться и составлять разные значения, примерно 0,3 – 1 вт. Однако затем оно стабилизируется на уровне 0,45 Вт. Если цифра стабильного напряжения иная – датчик придется менять.

Сколько стоит лямбда зонд и насколько опустеет кошелек автолюбителя при неисправности этого устройства? На отечественные автомобили цена не превысит 2-3 тысяч рублей. А вот на иномарки придется раскошелиться. Стоимость зондов может составлять от 4 до 10 тысяч рублей.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

У многих возникает вопрос – почему столь простая конструкция, даже на отечественных машинах стоит несколько тысяч.

Ответ кроется в составе элементов, из которых изготовлен зонд. Среди них довольно много ценных, а в некоторых случаях драгоценных металлов.

Также необходимо своевременно проводить диагностику и замену этого важного устройства.

Название этого датчика происходит от буквы лямбда из греческого алфавита, в автомобилестроении она обозначает кф избытка воздуха, содержащегося в топливно-воздушной смеси. Фактически, такое устройство представляет собой датчик для определения состава выхлопных газов.
Избыток воздуха измеряется посредством измерения содержания остаточного кислорода в газах, поэтому датчик лямбда зонд размещается в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал лямбда зонда принимается электронным блоком управления (или ЭБУ) системы впрыска топлива, который оптимизирует состав смеси с помощью изменения количества топлива, идущего в цилиндры.
На некоторых моделях устанавливается еще один датчик. Он располагается на выходе катализатора, что позволяет достигать большей точности состава смеси и контролировать работу катализатора.

Принципиально лямбда зонд обладает конструкцией с гальваническими элементами и твердым керамическим электролитом, изготовленным из диоксида циркония. На керамику нанесен оксид иттрия, сверху напыленны пористые токопроводящие платиновые электроды, из которых один «вдыхает» выхлоп, во второй поступает воздух из атмосферы.
Лямбда зонд начинает измерение после прогрева до температуры в 300-400 °C. В подобных условиях циркониевый электролит проводит сигнал, и благодаря разнице оставшегося в выхлопе воздуха и внешнего воздуха приводит к появлению на электродах выходного напряжения. Особенностью этого датчика является скачкообразное изменение напряжения при отклонениях состава смеси всего на 0,3%. Таким образом, первым, на что влияет датчик лямбда зонд, является напряжение на электродах.
Кроме датчиков на основе циркония, можно повстречать и датчики, в производстве которых использовалась двуокись титана. Такие лямбда зонды работают по принципу изменения сопротивления при изменении состава выхлопных газов. Как результат, получается, что датчики данного типа не способны генерировать ЭДС.
Также производятся датчики с дополнительным подогревом. Такое устройство способствует скорейшему входу в требуемый для работы диапазон и более точному отражению данных.

Где расположен лямбда зонд?

Для понимания, где искать датчик кислорода, необходимо знать, когда произведен автомобиль. В автомобилях, выпущенных до 2000 года, только в 10% случаев установлено 2 датчика. В автомобилях, созданных после 2000 года, установлено от 2 до 4 лямбда зондов.
Число лямбд в машинах, произведенных после 2000, зависит от объема силового агрегата. Если объем двигателя меньше 2,0 литров, то установлены 2 датчика:

• Первый устанавливается в подкапотном пространстве, он хорошо заметен и легко заменяется;
• Второй датчик устанавливается под днищем авто.

Если объем двигателя автомобиля более 2,0 литров, то всего установлено 4 лямбда зонда:

• 2 датчика (верхние, регулирующие) – правый и левый, также устанавливаются в подкапотном пространстве, они хорошо заметны и взаимозаменяемы;
• Еще 2 датчика (нижние, диагностирующие) – правый и левый, устанавливаются под днищем автомобиля.

Теперь, чтобы найти первые датчики, расположенные в подкапотном пространстве, необходимо выполнить следующие действия:

Открыть капот машины.

1. Найти двигатель. Обычно он располагается под пластиковой крышкой в середине подкапотного пространства.
2. Внимательно обследовать пространство вокруг силового агрегата и найти примыкающие массивные металлические трубы, которые уходят вглубь подкапотного пространства. Данные трубы представляют собой выпускной коллектор и служат для отвода выхлопных газов из двигателя. Выпускной коллектор может закрываться теплозащитным экраном, в этом случае его придется снять.
3. Далее нужно осмотреть выпускной коллектор – необходимо найти в его конструкции небольшую цилиндрическую деталь (длиной 5-7 см). Один конец данной детали ввинчивается в коллектор, а от другого тянется толстый провод, который и является датчиком лямбда зонд.
4. При отсутствии датчика на выпускном коллекторе следует проследить трубу, уходящую вглубь подкапотного пространства – лямбда зонд расположен на ней.

Существуют обманки двух видов: механические и электронные.

Обманки механического типа

Если был выбран механический тип устройства, то на место катализатора обычно устанавливают «проставку». Эта деталь изготавливается из теплоустойчивой стали либо из бронзы, а ее размер строго определен. В проставке проделывают небольшое отверстие, через которое попадают выхлопные газы.

Газы взаимодействуют с керамической крошкой, помещенной внутри проставки и предварительно покрытой каталитическим слоем. И в результате подобного взаимодействия происходит окисление кислородом CH и CO, что приводит к понижению содержания вредных веществ.
Это самый бюджетный вариант датчика. Механическая обманка одинаково подходит для любого автомобиля, импортного или отечественного.

Обманка электронного типа

Электронные обманки лямбда зонда значительно сложнее, причем речь не о «самопальных» способах их создания, которые практикуют автолюбители. Они сами сооружают обманку с использованием одного резистора или одного конденсатора. В продаже имеются достаточно технологичные устройства (эмуляторы) с микропроцессором.
Подобные эмуляторы позволяют обеспечивать правильное функционирование блока управления (ЭБУ), а не просто обманув его. Установленный в устройстве микропроцессор может оценить состояние состава выхлопных газов, проанализировать обработку сигнала, посылаемого первым датчиком, чтобы после этого сформировать сигнал, который будет соответствовать сигналу со второго функционирующего лямбда зонда при исправном катализаторе.