Лямбда зонд что это такое

Для чего нужен лямбда зонд? — DRIVE2

Кратко:

Лямбда зонд устанавливается в любых транспортных средствах, приводимых в движение с помощью двигателей внутреннего сгорания. Лямбда зонд:

• Регулирует смесеобразование, удерживая расход топлива на максимально низком уровне.
• Обеспечивает катализатору оптимальные условия работы.
Функция лямбда зонда в современном автомобиле.

На все автомобили, начиная с конца 80-х годов прошлого века, устанавливаются катализаторы, задачей которых является очищение выхлопных газов от вредных примесей. Для оптимальной и эффективной работы катализатора необходимо подготовить строго определённое качество воздушно-топливной смеси для двигателя и проконтролировать качественные характеристики выхлопных газов, возникших в результате её сгорания. Эту функцию выполняет лямбда зонд.

Лямбда зонд – также называемый кислородным датчиком или датчиком кислорода – измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах. Отсюда пошло основное название этого датчика – кислородный. Исходя из количества остаточного кислорода, датчик посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, который, в свою очередь, регулирует количество подаваемого топлива или, другими словами, изменяет качество воздушно-топливной смеси. Именно поэтому так важна герметичность выхлопной системы в местах установки этих датчиков, поскольку, в результате подмеса воздуха извне параметры этих измерений нарушаются. Идеальное соотношение воздуха и топлива в смеси обозначается греческой буквой λ (лямбда) и равняется приблизительно 15 к 1, где 15 частей это воздух, а 1 часть это топливо. Отсюда и пошло наиболее распространённое в России название датчика – лямбда зонд.

Лямбда зонд установлен в трубы выхлопной системы автомобиля так, чтобы его рабочие поверхности обтекали выхлопные газы. Эти рабочие поверхности состоят из многослойных материалов обеспечивающих тестирование смеси. Тестирование смеси эффективно идёт только при высокой температуре рабочей поверхности, поэтому все современные датчики снабжены функцией принудительного прогрева. Для подробного рассмотрения конструкции датчика обратитесь к схеме 1.

Первый (верхний, регулирующий) лямбда зонд.

До начала 2000-х годов на автомобиль устанавливался только один датчик. Этот датчик устанавливался на отрезок выхлопной трубы между двигателем и катализатором и впоследствии, после появления второго датчика, получил свои нынешние названия: первый датчик или верхний или регулирующий. В задачу этого датчика входил вышеописанный процесс измерений и поскольку он устанавливается выше, чем второй этот датчик был назван верхним. Регулирующим он был назван по причине того, что именно он несёт основную нагрузку по регулированию воздушно-топливной смеси. Этот же датчик принимает на себя главный удар раскалённых токсичных газов двигателя, ещё не очищенных от ядовитых примесей катализатором. За счёт этого он и выходит из строя в среднем в 5-7 раз чаще, чем второй датчик.

Второй (нижний, диагностирующий) лямбда зонд.

После 2000-х годов, дополнительно к Первому датчику, в автомобилях стали устанавливать ещё один, при этом местоположение Первого не изменилось. Второй датчик стали устанавливать на отрезок выхлопной трубы от катализатора до глушителя. Задачей этого дополнительного датчика стала проверка качества очистки выхлопных газов, прошедших через катализатор. Он получил название «Второй» или «Нижний», поскольку устанавливался под днищем автомобиля. Другим названием этого датчика стало «Диагностирующий», оно отражало его функциональную отличие от Первого датчика – проверять качество очистки выхлопных газов. После появления Второго датчика блок управления рассчитывает параметры идеальной воздушно-топливной смеси на основании показаний их обоих. В результате удалось добиться дополнительного снижения расхода топлива и высочайшей степени очистки выхлопных газов от ядовитых примесей — 95%.

Следует заметить, что поскольку Второй датчик установлен после катализатора, где газы уже очищены от агрессивных примесей, он выходит из строя значительно реже и то в результате либо разрушения катализатора, либо в результате механического или термического повреждения.

Конструктивно оба датчика очень похожи. Тем не менее они имеют ряд различий, обусловленных их функциональностью. В последние годы первые и вторые лямбда зонды стали также отличаться и конструктивно. В качестве регулирующих датчиков всё чаще применяются сложные и дорогостоящие широкополосные датчики, в то время как в качестве диагнотических по прежнему используют циркониевые лямбда зонды.

Схематичное обозначение местоположения лямбда зондов на современном автомобиле.

Все автомобили объёмом двигателя более 2-х литров имеют по два Первых датчика и два Вторых датчика. Установка четырех датчиков продиктована большей мощностью таких двигателей требующих наличия двух катализаторов. В последние годы, в связи с введением более строгих требований по выбросам, стали устанавливать до трёх катализаторов, а соответственно понадобился и пятый кислородный датчик.

Разновидности лямбда зондов.

Лямбда зонд из диоксида циркония является самым распространённым на сегодняшний день типом кислородных датчиков.
Менее распространёнными датчиками является широкополосные датчики и датчики воздух — топливо.
Совсем редкими являются лямбда зонд их диоксида титана, которые постепенно вытесняются из-за своей дороговизны.

Про лямбда-зонд. — DRIVE2

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах, состав которых зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Информация, которую выдает датчик в виде напряжения (или изменения сопротивления), используется электронным блоком управления впрыском (или карбюратором) для корректировки количества подаваемого топлива.
Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их "дожигание" в каталитическом нейтрализаторе.
Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха — отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При стехиометрической смеси лямбда = 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной.
Наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при лямбда=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда лямбда =0,85-0,9.

Общие сведения

В справочной литературе датчик может называться по-разному: кислородный датчик, регулятор "лямбда", лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода в отработавших газах. Кислородные датчики бывают двух типов: электрохимические и резистивные. Первый тип датчиков работает по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Второй — работает, как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находится.
Наибольшее распространение в настоящее время получили электрохимические датчики кислорода. В них используется свойство диоксида циркония создавать разность электрических потенциалов (напряжение) при разной концентрации кислорода (в отработавших газах и окружающем воздухе).
При нормальной работе системы подачи топлива напряжение, вырабатываемое датчиком кислорода, может изменяться несколько раз в секунду. Это позволяет приготавливать и поддерживать необходимый состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя.

Устройство датчика кислорода.

Устройство датчика кислорода:
1- металлический корпус с резьбой.
2 — уплотнительное кольцо.c 3 — токосъемник электрического сигнала.
4 — керамический изолятор.
5 — проводка.
6 — манжета проводов уплотнительная.
7 — токопроводящий контакт цепи подогрева.
8 — наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.
9 — подогрев.
10 — наконечник из керамики.
11 — защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Основная часть датчика — керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным во избежание попадания отработавших газов во внутреннюю полость датчика, сообщающуюся с атмосферой. Керамический наконечник находится в потоке отработавших газов, поступающих через отверстия в защитном экране. Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-350'С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, представляющим из себя керамический стержень со спиралью накаливания внутри. Датчики кислорода с различным количеством проводов: провод сигнала, провод "массы" сигнала, провод питания подогрева, провод "массы" подогрева. Датчики без нагревателя могут иметь один, или два сигнальных провода, датчики со встроенным электрическим нагревателем — три или четыре провода. Как правило, провода светлых цветов относятся к нагревателю, а темных — к сигнальному проводу. Все элементы датчика кислорода изготовлены из жаростойких материалов, так как его рабочая температура может достигать 950°С. Выходящие провода имеют термостойкую изоляцию.

Место установки датчика кислорода.

В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами — перед нейтрализатором.
В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда устанавливается два кислородных датчика — до нейтрализатора и после него.

Маркировка датчиков:

На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя; наименование и (или) товарный знак изготовителя; условное обозначение типа.

Ресурс и периодичность контроля работоспособности

Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода

1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.
3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.
8. Негерметичность в выпускной системе.

Возможные признаки неисправности датчика кислорода
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.

Правила снятия и установки датчика

1. Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании).
2. Перед заменой датчика необходимо проверить его маркировку, которая должна соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля.
3. Производят внешний осмотр, чтобы:
убедиться в отсутствии механических повреждений;
проверить наличие уплотнительного кольца; o проверить наличие на резьбовой части специальной противопригарной смазки.
4. Заворачивают от руки датчик кислорода до упора и затягивают с усилием 3,5-4,5 кгм. Соединение должно быть герметичным.
5. Соединяют электрический разъем (разъемы).
6. Проверяют работоспособность по контролируемым параметрам.

В некоторых случаях датчик крепится к выпускному трубопроводу с помощью специальной пластины. Между пластиной и выпускным трубопроводом должна находиться специальная герметизирующая прокладка.

Основные контролируемые параметры

Проверка параметров датчика кислорода осуществляется при достижении им рабочей температуры (350+50°С) с использованием газоанализатора, осциллографа, цифрового вольтметра и омметра.

Контролируются следующие параметры:

1. при значении Лямбда=0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,65 В;
2. при значении лямбда=1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на сигнальном выводе должно быть не более 0,25 В;
3. время срабатывания при обедненной горючей смеси — не более 250 мс;
4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси — не более 450 мс;
5. сопротивление при температуре 350 + 50 "С не более 10кОм.

Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

Коэффициент избыточности воздуха — L (лямбда) характеризует — насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной (14,7:1). Если состав смеси — 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L < 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 — 0,95. Если L > 1, значит налицо избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 — 1,3 падает, но зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85 — 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке воздуха в 10-20%% (L=1,1 — 1,2). Таким образом соотношение L при работе двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 — 1,1 является рабочим диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.

Первые признаки неисправности лямбда-зонда или как проверить датчик кислорода

О том, что такое лямбда зонд и для чего он нужен, к сожалению, знают далеко не все автовладельцы. Лямбда зонд — это кислородный датчик, который позволяет электронной системе контролировать и балансировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. Он способен своевременно исправить структуру топливной смеси и предупредить дестабилизацию рабочего процесса двигателя.

Этот достаточно хрупкий прибор находится в очень агрессивной среде, поэтому его работу необходимо постоянно контролировать, так как при его поломке дальнейшее использование автомобиля невозможно. Периодическая проверка лямбда зонда станет гарантом стабильной работы автотранспортного средства.

Принцип действия лямбда зонда

Основной задачей лямбда зонда является определение химсостава выхлопных газов и уровня содержания в них молекул кислорода. Этот показатель должен колебаться в пределах от 0,1 до 0,3 процентов. Бесконтрольное превышение этого нормативного значения может привести к неприятным последствиям.

При стандартной сборке автомобиля, лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе в области соединения патрубков, однако, иногда бывают и другие вариации его установки. В принципе, иное расположение не влияет на рабочую производительность данного прибора.

Сегодня можно встретить несколько вариаций лямбда зонда: с двухканальной компоновкой и широкополосного типа. Первый вид чаще всего встречается на старых автомобилях, выпущенных в 80-е годы, а также на новых моделях эконом-класса. Датчик широкополосного типа присущ современным авто среднего и высшего класса. Такой датчик способен не только с точностью определить отклонение от нормы определенного элемента, но и своевременно сбалансировать правильное соотношение.

Благодаря усердной работе таких датчиков существенно повышается рабочий ресурс автомобиля, снижается топливный расход и повышается стабильность удержания оборотов холостого хода.

С точки зрения электротехнической стороны, стоит отметить тот момент, что датчик кислорода не способен создавать однородный сигнал, так как этому препятствует его расположение в коллекторной зоне, ведь в процессе достижения выхлопными газами прибора может пройти определенное количество рабочих циклов. Таким образом, можно сказать, что лямбда зонд реагирует скорее на дестабилизацию работы двигателя, о чем он собственно впоследствии и оповещает центральный блок и принимает соответствующие меры.

Основные признаки неисправности лямбда зонда

Основным признаком неисправности лямбда зонда служит изменение работы двигателя, так как после его поломки значительно ухудшается качество поступаемой топливной смеси в камеру сгорания. Топливная смесь, по сути, остается бесконтрольной, что недопустимо.

Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:

разгерметизация корпуса;
проникновение внешнего воздуха и выхлопных газов;
перегрев датчика вследствие некачественной покраски двигателя или неправильной работы системы зажигания;
моральный износ;
неправильное или прерывающееся электропитание, которое ведет к основному блоку управления;
механическое повреждение в следствие некорректной эксплуатации автомобиля.

Во всех вышеперечисленных случаях, кроме последнего, выход из строя происходит постепенно. Поэтому те автовладельцы, которые не знают как проверить лямбда зонд и где он вообще расположен, скорее всего, не сразу заметят неисправность. Однако, для опытных водителей определить причину изменения работы двигателя не составит никакого труда.

Постепенный выход из строя лямбда зонда можно разбить на несколько этапов. На начальной стадии датчик перестает нормально функционировать, то есть, в определенных рабочих моментах мотора устройство перестает генерировать сигнал, впоследствии чего дестабилизируется налаженность оборотов холостого хода.

Иными словами, они начинают колебаться в достаточно расширеном диапазоне, что в конечном итоге приводит к потере качества топливной смеси. При этом авто начинает беспричинно дергаться, также можно услышать нехарактерные работе двигателя хлопки и обязательно на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Все эти аномальные явления сигнализируют автовладельцу о неправильной работе лямбда зонда.

На втором этапе датчик и вовсе перестает работать на не прогретом двигателе, при этом автомобиль будет всевозможными способами сигнализировать водителю о проблеме. В частности, произойдет ощутимый упадок мощности, замедленное реагирование при воздействии на педаль акселератора и все те же хлопки из-под капота, а также неоправданное дергание автомобиля. Однако, самым существенным и крайне опасным сигналом поломки лямбда зонда служит перегрев двигателя.

В случае полного игнорирования всех предшествующих сигналов свидетельствующих об ухудшении состояния лямбда зонда, его поломка неизбежна, что станет причиной большого количества проблем. В первую очередь пострадает возможность естественного движения, также значительно увеличится расход топлива и появится неприятный резкий запах с ярко выраженным оттенком токсичности из выхлопной трубы. В современных автоматизированных автомобилях в случае поломки кислородного датчика может попросту активизироваться аварийная блокировка, в результате которой последующее движение автомобиля становится невозможным. В таких случаях сможет помочь только экстренный вызов эвакуатора.

Однако, самым худшим вариантом развития событий является разгерметизация датчика, так как в этом случае движение автомобиля становится невозможным по причине высокой вероятности поломки двигателя и последующего дорогостоящего ремонта. Во время разгерметизации отработанные газы вместо выхода через выхлопную трубу, попадают в заборный канал атмосферного эталонного воздуха. Во время торможения двигателем лямбда зонд начинает фиксировать переизбыток молекул кислорода и экстренно подает большое количество отрицательных сигналов, чем полностью выводит из строя систему управления впрыском.

Основным признаком разгерметизации датчика является потеря мощности, особенно это ощущается во время скоростного движения, характерное постукивание из-под капота во время движения, которое сопровождается неприятными рывками и неприятный запах, который выбрасывается из выхлопа. Также о разгерметизации свидетельствует видимый осадок сажных образований на корпусе выпускных клапанов и в области свечей.

Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:

Электронная проверка лямбда зонда

Узнать о состоянии лямбда зонда можно путем его проверки на профессиональном оборудовании. Для этого используется электронный осциллограф. Некоторые специалисты определяют работоспособность кислородного датчика при помощи мультиметра, однако, он способен только констатировать или же опровергнуть факт его поломки.

Проверяется устройство во время полноценной работы двигателя, так как в состоянии покоя датчик не сможет полностью передать картину своей работоспособности. В случае даже незначительного отхождения от нормы, лямбда зонд рекомендуется заменить.

Замена лямбда зонда

В большинстве случаев такая деталь, как лямбда зонд не подлежит ремонту, о чем свидетельствуют утверждения о невозможности произведения ремонта от многих автомобильных производителей. Однако, завышенная стоимость такого узла у официальных дилеров отбивает всякую охоту его приобретения. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации может стать универсальный датчик, который стоит гораздо дешевле родного аналога и подходит практически всем автомобильным маркам. Также в качестве альтернативы можно приобрети датчик бывший в использовании, но с продолжительностью гарантийного периода или же полностью выпускной коллектор с установленным в него лямбда зондом.

Однако, бывают случаи, когда лямбда зонд функционирует с определенной погрешностью из-за сильного загрязнения в результате оседания на нем продуктов сгорания. Для того чтобы убедиться, что это действительно так, датчик необходимо проверить у специалистов. После того как проверка лямбда зонда состоялась и подтвержден факт его полной работоспособности, его нужно снять, почистить и установить обратно.

Для того чтобы демонтировать датчик уровня кислорода, необходимо прогреть его поверхность до 50 градусов. После снятия, с него снимается защитный колпачок и только после этого можно приступать к очистке. В качестве высокоэффективного очищающего средства рекомендуется использовать ортофосфорную кислоту, которая с легкостью справляется даже с самыми стойкими горючими отложениями. По окончании процедуры отмачивания, лямбда зонд ополаскивается в чистой воде, тщательно просушивается и устанавливается на место. При этом не стоит забывать о смазке резьбы специальным герметиком, который обеспечить полную герметичность.

Устройство автомобиля очень сложное, поэтому он нуждается в постоянной поддержке работоспособности и проведении своевременных профилактических работ. Поэтому в случае возникновения подозрений о неисправности лямбда зонда, необходимо незамедлительно произвести диагностику его работоспособности и в случае подтверждения факта выхода из строя, заменить лямбда зонд. Таким образом, все важнейшие функции транспортного средства будут сохранены на прежнем уровне, что станет гарантом отсутствия дальнейших проблем с двигателем и прочими важными элементами автомобиля.

Вся правда про лямбда-зонд — DRIVE2

Датчик кислорода — он же лямбда-зонд — устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) — гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х — начала 90-х годов, может быть низким (0,1…0,2В) или высоким (0,8…0,9В). Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда-регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. Земля этого датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного земляного провода сигнальной цепи. Недостатки таких зондов: рабочий диапазон температуры датчика начинается от 300 градусов. До достижения этой температуры датчик не работает и не выдает сигнала. Стало быть необходимо устанавливать этот датчик как можно ближе к цилиндрам двигателя, чтобы он подогревался и обтекался наиболее горячим потоком выхлопных газов. Процесс нагрева датчика затягивается и это вносит задержку в момент включения обратной связи в работу контроллера. Кроме того, использование самой трубы в качестве проводника сигнала (земля) требует нанесения на резьбу специальной токопроводящей смазки при установке датчика в выхлопной трубопровод и увеличивает вероятность сбоя (отсутствия контакта) в цепи обратной связи.
Указанных недостатков лишены трех- и четырехпроводные лямбда зонды. В трехпроводный ЛЗ добавлен специальный нагревательный элемент, который включен как правило всегда при работе двигателя и, тем самым, сокращает время выхода датчика на рабочую температуру. А так же позволяет устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с катализатором. Однако остается один недостаток — токопроводящий выхлопной коллектор и необходимость в токопроводящей смазке. Этого недостатка лишен четырехпроводный лямбда-зонд — у него все провода служат для своих целей — два на подогрев, а два — сигнальные. При этом вкручивать его можно так как заблагорассудится.

Несколько слов о взаимозаменяемости датчиков. Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева. При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Самое выгодное — в параллель к цепи питания электробензонасоса. Не допускается обратная замена — установка однопроводного датчика вместо трех- и более- проводных. Работать не будет. Ну и конечно необходимо, чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.

Как понять насколько работоспособен датчик? Ввобще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В — криминал), а сигнал высокого уровня — снижается (менее 0,8В — криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные. В реальной жизни для оценки состояния лямбда-зонда необходимо провести цикл измерений. Не имея под рукой мотор-тестера или осциллографа определить неисправность лямбда-зонда можно пользуясь бортовой системой диагностики, существующей в контроллере системы впрыска, которая фиксирует в своей памяти случаи, когда сигнал с ЛЗ выходил за определенные пределы. Фиксация неисправностей производится при помощи запоминания специальных кодов, которые могут быть считаны в тестовом режиме. Однако не всегда можно с уверенностью поставить четкий диагноз о неисправности лямбда-зонда пользуясь только бортовой системой диагностики. Об этом стоит помнить! Не поленитесь съездить на диагностику.

На что менять? Самое лучшее — это менять датчик на такой, какой стоит в списке запчастей для Вашего автомобиля. В таком случае гарантия работоспособности системы после замены будет 100%. Но не всегда по финансовым соображениям выгодно гоняться за оригинальными каталожными датчиками. Ведь тот же Bosch выпускает лямбда-датчики и для других моделей. И они по принципу работы одинаковы, а внешне очень похожи. Ну и что, что каталожный номер будет стоять другой. При правильной установке и грамотном подборе можно съэкономить весьма кругленькую сумму, купив "жигулевский" датчик от фирмы Bosch за 10-20$ вместо точно такого же по сути, но фирменного за 100$ и работать он будет ничуть не хуже. Найти ЛЗ в магазине сейчас можно все чаще и чаще, а значит они будут дешеветь.

Порядок замены ЛЗ таков:

1. Отсоединить кабель ЛЗ от электропроводки.

2. Снять старый ЛЗ используя подходящий ключ. Лучше если это будет высокая головка или накидной — так вероятность повредить грани приржавленного ЛЗ будет меньше, но у меня нормально открутился на работающем моторе накидным ключом. Снимать датчик стоит при работающем двигателе. Т.е. пока трубопровод и датчик горячий. В противном случае есть вероятность отломать датчик или сорвать резьбу, т.к. металл сжимается и выворачивать очень трудно. Выкручивайте датчик до тех пор, пока из отверстия не пойдет дымок. Потом глушите машину и откручивайте совсем.

3. Отрезать аккуратно провода от старого ЛЗ и соединить с проводами нового, которые тоже придется отрезать от колодки. Схема соединения зависит от того — какой ЛЗ Вы купили. Но обычные цвета и предназначение проводов даны чуть выше, на картинках.

4. Следует иметь ввиду, что если штатный лямбда-зонд трехпроводный, то у него провода подписаны (см. на разъеме) "А" и "Б" — подогрев, "С" — сигнальный. Провода подогрева белого цвета (полярность не имеет значения), а сигнальный провод — черный.

5. Четвертый (незадействованный ранее) провод стоит вывести и надежно прикрутить к массе двигателя. Проверить также соединение двигателя с массой корпуса. Я прикрутил его под болт крепления главного тормозного цилиндра (в торце кронштейн) — мне так показалось удобнее.

6. Вкрутить новый ЛЗ. Если он четырехпроводный, то токопроводящая смазка не нужна. Достаточно графитовой — для смазки резьбовых соединений.

7. Соединение проводов не стоит осуществлять скруткой проводов — этот вариант ненадежен и долго не проживет. Самое лучшее — это спаять все положенные провода и хорошенько заизолировать. Паять провода стоит до того, как ЛЗ установлен в трубе, т.е. на столе.

8. После замены рекомендую обнулить память контроллера путем снимания на несколько секунд (-)клеммы с аккумулятора. Только подумайте предварительно — не отключатся ли у вас какие нибудь электроприборы типа магнитол, CD-чейнджеров и пр. и не встанут ли они после этого на код. Это важно.
Источник:avto-remont.com/

Все о датчике кислорода или Лямбда-зонде — DRIVE2

Лямбда-зонд устанавливается в потоке отработавших газов двигателя и измеряет уровень содержания кислорода в них. Анализируя осциллограмму напряжения выходного сигнала лямбда-зонда на различных режимах работы двигателя, можно оценить как исправность самого датчика, так и исправность системы управления двигателем в целом.

Признаком неисправности лямбда-зонда является повышенный расход топлива, ухудшение динамики автомобиля, ощутимое понижение мощности двигателя, возможна его неустойчивая работа на холостом ходу или «качание» оборотов холостого хода. Лямбда-зонд сравнивает содержание кислорода в выхлопных газах и в окружающем воздухе и представляет результат этого сравнения в форме аналогового сигнала. Применяются двухуровневые зонды, чувствительный элемент которых выполнен из оксида циркония либо из оксида титана, но сейчас им на смену приходят широкополосные лямбда-зонды.

Лямбда-зонд на основе оксида циркония Лямбда-зонд на основе оксида циркония генерирует выходной сигнал напряжением от 40–100 mV до 0.7–1.0 V. Размах напряжения выходного сигнала исправного лямбда-зонда достигает 950 mV. При пониженном содержании кислорода в отработавших газах, вызванном работой двигателя на обогащённой топливовоздушной смеси, датчик генерирует сигнал высокого уровня напряжением 0.65–1 V. При повышенном содержании кислорода (обеднённая топливная смесь) датчик генерирует сигнал низкого уровня напряжением 40–50 mV. Исправный лямбда-зонд начинает работать только после прогрева чувствительного элемента до температуры выше 350°С, когда его выходное электрическое сопротивление значительно снижается, и он приобретает способность отклонять опорное напряжение, поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением. В блоках управления двигателем большинства производителей опорное напряжение равно 450 mV. Такой блок управления двигателем считает лямбда зонд готовым к работе только после того как вследствие прогрева, датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение в диапазоне более чем ±150 – 250 mV.

Лямбда-зонд на основе оксида титана Напряжение выходного сигнала лямбда-зонда на основе оксида титана колеблется в диапазоне от 10–100 mV до 4–5 V. На изменение состава выхлопных газов такой зонд реагирует изменением своего электрического сопротивления. Сопротивление датчика высокое при низком содержании кислорода в отработавших газах (богатая смесь) и резко снижается при обеднении топливовоздушной смеси. За счёт этого датчик шунтирует поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением опорное напряжение 5 V. Выходной сигнал лямбда-зонда на основе оксида титана значительно быстрее реагирует на изменения уровня содержания кислорода в отработавших газах по сравнению со скоростью реакции датчика на основе оксида циркония.

Широкополосный лямбда-зонд Выходной сигнал широкополосного лямбда-зонда в отличие от двухуровневых зондов несёт сведения не только о направлении отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического, но и о его численном значении. Анализируя уровень выходного сигнала широкополосного лямбда-зонда, блок управления двигателем рассчитывает численное значение коэффициента отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического состава, что, по сути, является коэффициентом ? (лямбда). Выходное напряжение чувствительного элемента зонда изменяется в зависимости от уровня содержания кислорода в отработавших газах и от величины и полярности электрического тока, протекающего по кислородному насосу зонда. Блок управления двигателем генерирует и подаёт на кислородный насос зонда электрический ток, величина и полярность которого обеспечивает поддержание выходного напряжения чувствительного элемента зонда на заданном уровне. В электрическую цепь кислородного насоса включен измерительный резистор, падение напряжения на котором и является мерой уровня содержания кислорода в отработавших газах.

Про лямбда зонд — DRIVE2

Датчик концентрации кислорода

Общие сведения

Устройство датчика кислорода.

Место установки датчика кислорода.

Маркировка датчиков:

Ресурс и периодичность контроля работоспособности

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода

Правила снятия и установки датчика

Основные контролируемые параметры

Контролируются следующие параметры:

Датчик кислорода — он же лямбда-зон

Лямбда-зонд — DRIVE2

Лямбда-зонд (кислородный датчик) — это датчик кислорода, расположенный в выпускном коллекторе двигателя. Показания данного прибора дают возможность электронной системе управления регулировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. В случае поступления бедной или наоборот, чрезмерно обогащенной топливной смеси, электронный блок исправляет ее структуру, учитывая показания датчика лямбда зонда. Для сгорания 1 кг топливной смеси требуется около 14.7 кг воздуха. Работа лямбда зонда в системе топливной подачи — очень важна, поэтому его работоспособность напрямую влияет на стабильную работу двигателя автомобиля. Поверка работоспособности устройства очень важна, но перед тем, как выполнить проверку лямбда зонда, необходимо изучить его устройство и принцип действия, так же как и перед тем, как проверить катушку зажигания.

Датчик концентрации кислорода, так еще называют лямбда зонд, состоит из следующих элементов:

Металлический корпус с резьбой для крепления.
Кольцо уплотняющее.
Токосъемник электрического сигнала.
Изолятор керамический.
Проводка.
Манжета для уплотнения проводов.
Токопроводящий контакт цепи подогрева.
Наружная защитная оболочка с отверстием для циркуляции воздуха.
Резервуар со спиралью накаливания.
Керамический наконечник.
Защитный щиток с отверстием для выпуска отработавших газов.
Все детали лямбда зонда изготовлены из материалов, стойких к высоким температурам, так как рабочая температура датчика достаточно высока, и перегрев им не страшен, тогда, как перегрев двигателя последствия имеет часто плачевные.

Датчики лямбда зонда могут иметь от одного до четырех проводов, и название, соответственно, носят одно-, двух-, трех- и четырехпроводных датчиков.

К выходу из строя кислородного датчика могут привести нарушения в уходе за внутренними деталями автомобиля и другие факторы, например:

очистка корпуса средствами, не предназначенными для этого;
попадание на корпус охлаждающей, тормозной жидкости;
чрезмерное содержание в топливе свинца;
перегрев корпуса датчика, вызванный неочищенной топливной смесью. Попадание бензина с высокой концентрацией загрязнений может быть вызвано неисправностью регулятора давления топлива, температурного датчика охлаждающей жидкости или засоренного фильтра очистки топлива.
Неисправности лямбда зонда служат причиной следующих ощутимых проблем в поведении автомобиля:

увеличение потребности в топливе;
рывки автомобиля;
нестабильная работа двигателя;
нарушение работы катализатора;
нарушение норм токсичности.
Именно поэтому за работой датчика кислорода в выхлопных газах необходимо тщательно следить, проверять его состояние хотя бы через каждые 5000-10000 км., особенно перед процедурой контроля на токсичность выхлопов.
Лямбда зонд: проверка.

Чтобы проверить работоспособность кислородного датчика, вам потребуются: заводская инструкция, которая подскажет, где находится лямбда зонд, осциллограф и цифровой вольтметр. Это основные вспомогательные инструменты. Двигатель на время проверки прибора следует прогреть. Как проверить лямбда зонд самостоятельно? Это так же просто, как и промывка инжектора.

Изучите инструкцию производителя на предмет основных параметров кислородного датчика. Проверьте показатели, на которые имеет влияние нестабильная работа лямбда зонда: напряжение бортовой сети, опережение зажигания, работа системы подачи топлива. Также обратите внимание на внешний вид механизмов, в частности на наличие или отсутствие механических повреждений корпуса и проводки.
Загляните в моторный отсек, и найдите лямбда зонд. Осмотрите его на предмет внешних загрязнений. Если наконечник лямбда зонда укрыт слоем сажи, свинца или бело-серым налетом, то, скорее всего, его нужно будет заменить. Поражение прибора отложениями вызвано некачественным составом топлива. Если наконечник датчика чист, продолжайте проверку дальше.
Отключите кислородный датчик от колодки и подключите его цифровому вольтметру. Заведите автомобиль, и, нажав педаль газа, увеличьте обороты двигателя до отметки 2500 оборотов в минуту. Используя устройство для обогащения топливной смеси, устройте снижение оборотов до 200 в минуту.
При условии, что ваш автомобиль оборудован топливной системой с электронным управлением, выньте вакуумную трубку из регулятора давления топлива. Посмотрите на показания вольтметра. Если стрелка прибора приблизится к отметке 0.9 Вт, значит, лямбда зонд находится в рабочем состоянии. О неисправности датчика свидетельствует отсутствие реакции вольтметра, и показания его в пределах меньших отметки 0.8 Вт.
Сделайте тест на бедную смесь. Для этого возьмите вакуумную трубку и спровоцируйте подсос воздуха. Если кислородный датчик исправен, показания цифрового вольтметра будут на уровне 0.2 Вт и ниже.
Проверьте работу лямбда зонда в динамике. Для этого подключите датчик к разъему системы подачи топлива, и установите параллельно ему вольтметр. Увеличьте обороты двигателя до 1500 оборотов в минуту. Показатели вольтметр при исправном датчике должны быть на уровне 0,5 Вт. Другое значение свидетельствует о выходе из строя лямбда зонда.
Правильный демонтаж и установка нового датчика лямбда зонда.

Первым делом отсоедините провод датчика от электропроводки. Проводите процедуру при холодном двигателе и выключенном зажигании. Для замены старого прибора используйте датчик с той же маркировкой, что и предыдущий.
С помощью подходящего ключа открутите старый датчик. Лучше всего снимать прибор с включенным зажиганием, и, соответственно, горячим датчиком и топливным трубопроводом, иначе есть риск сорвать резьбу, так как в холодном состоянии металл сжимается, и откручивать нужно с немалыми усилиями. Когда из отверстий покажется пар, можно глушить двигатель. Откручивать дальше будет легче.
Закрутите новый лямбда зонд до упора, чтобы создать хорошую герметичность.
Соедините электрическую проводку.
Проверьте работоспособность нового кислородного датчика с помощью осциллографа, цифрового вольтметра, омметра при температуре двигателя от 350 С.

Peugeot 307 Ne_Do_308 › Бортжурнал › Диагностируем работоспособность датчика кислорода (лямбда)

Всем привет. Итак, как-то я писал о программке VTS Agent www.drive2.ru/l/3584889/, оценила мне она тогда впрыск плохенько.

Проблема была у меня, провал с 3000 до 4000 об/мин — поэтому ничего удивительного в такой оценке. Проблему решили заменой ДАД www.drive2.ru/l/3756181/ Решил я снять данные еще раз и скормить программе, должна оценить работу впрыска лучше. Так оно и получилось.

Но оценка работы лямбды упала. Что ж, хорошо, что в программе хранятся все старые замеры, давайте изучать мат. часть работы лямбды и смотреть на графики.
Что такое датчик кислорода?
Этот датчик смонтирован на выхлопном коллекторе на входе в каталитический преобразователь и непрерывно выдает напряжение на блок управления, отражающее содержание кислорода в выхлопных газах.
Это напряжение, которое анализируется блоком управления, используется для коррекции времени впрыска.
Богатая смесь:
• напряжение датчика: 0.6 В-0.9 В.
Бедная смесь:
• напряжение датчика: 0.1 В-0.3 В.
Внутреннее нагревательное устройство позволяет быстро достигать рабочей температуры, в данном случае свыше 350°C. Эта рабочая температура достигается в течение 15 секунд.
Резистор нагрева управляется блоком управления при помощи прямоугольных сигналов с целью контроля температуры датчика кислорода.
Когда температура выхлопных газов выше 800°C, датчик кислорода больше не подогревается.
На определенных этапах работы двигателя система работает без обратной связи. Это означает, что блок управления игнорирует сигнал, посылаемый датчиком.
Эти этапы возникают:
• когда двигатель холодный (температура менее 20°C),
• при высокой нагрузке двигателя.

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода:
1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.
3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. (к этому можно отнести мой случай, неизвестно сколько машина ездила с плохо работающим ДАД? Так же предыдущая хозяйка меняла катушку, только не рассказала почему)
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию не сгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.
8. Негерметичность в выпускной системе. (это тоже можно отнести к моему случаю, была проблема с прокладкой между коллектором и катализатором)
Возможные признаки неисправности датчика кислорода:
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива. (После замены дад расход уменьшился, но все же я считаю, что он завышен для 1.6)
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. (Возможно потеря мощности на низах, замена покажет, пока что в теории)
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. (да, такое есть, я думаю это остывает катализатор, но мало ли это как-то связано)
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. Загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.
Как понять насколько работоспособен датчик?
Вообще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер (в случае с машиной Peugeot 307 это копия дилерского диагностического оборудования и программа Peugeot Planet 2000), на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В — криминал), а сигнал высокого уровня — снижается (менее 0,8В — криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные.
Как второй датчик кислорода проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора?
Датчик кислорода на выходе используется для соблюдения требований стандарта EOBD (Европейский стандарт по встроенной диагностике уровня вредных выбросов).
Он располагается после каталитического преобразователя и используется для проверки эффективности работы каталитического преобразователя.
Характеристики и нагревательное устройство для датчика кислорода на выходе такие же, как для датчика кислорода на входе.
Блок управления отвечает за анализ напряжения, выдаваемого датчиком кислорода на выходе. Это напряжение отражает содержание кислорода в выхлопных газах на выходе каталитического преобразователя.
Напряжение, выдаваемое датчиком кислорода на выходе, смещено относительно датчика кислорода на входе, поскольку выхлопные газы должны пройти через каталитический преобразователь прежде, чем достигнут датчика кислорода на выходе.
В новом каталитическом преобразователе химические реакции теоретически завершаются. Поскольку весь кислород используется для образования химических соединений, когда двигатель прогрет, низкое содержание кислорода на выходе каталитического преобразователя приводит к напряжению от 0.5 до 0.7 Вольт на клеммах датчика кислорода на выходе.
Однако в действительности сигнал демонстрирует некоторую волнистость несмотря на то, что каталитический преобразователь имеет хорошее состояние. Затем он со временем ухудшается, и характеристики каталитического преобразователя падают.
В зависимости от этого напряжения, блок управления анализирует эффективность каталитического преобразователя и качество сгорания, и исходя из этого решает, следует ли отрегулировать обогащение смеси или нет.

Меня по большей части интересует верхняя лямбда, она же первая, до катализатора. Именно она работает как обратная связь для приготовления смеси. Сначала снимаем ошибки, они отсутствуют. Потом прогреваем двигатель до 90 градусов и начинаем строить график. Газовал до 3000 на стоянке без нагрузки, вполне достаточно.
Вот старый замер, представлен в PP2000

Уже на нем видно, что во время нагрузки синусойду, или "заборчик" рисует не ровный, то сверху не дойдет до пика, то снизу не дорисует, на лямбде с нормальной чувствительностью "заборчик" ровный.
Вот тот же график, но уже в программе VTS Agent

до 1200-1400 оборотов лямбда тупит

Делаем вывод, ждать пока совсем лямбде по-плохеет и выдаст ошибку нет смысла, много топлива уйдет в трубу, покупка лямбды окупится на экономии топлива плюс машинка начнет радовать вернувшимися конями в строй на низах.
Как только приедет лямбда, обязательно сделаю очередной замер и скормлю программе VTS Agent, по идее она оценит лучше лямбду, а т.к. смесь будет точнее контролироваться и оценка впрыска улучшиться. Датчик по сервисбокс стоит у меня 1628HR, за оригинал, он же bosch в коробочке Citroen/Peugeot хотя безумно много 11485р, поэтому смотрим на то, что лежит в коробочке -это Bosch 0258006028. В Exist`e он 2560р, там же есть такая информация: "Рекомендуемый интервал технического обслуживания 160000 км". Заказал Китайский bosch 1780р (с учетом доставки в 300р) www.aliexpress.com/item/B…ugeot-206/1811532604.html Внимание 2х литровщикам,

Возможные проблемы с топливом. Часть 4 — DRIVE2

Датчик содержания кислорода в отработавших газах (наиболее распространенное название-лямбда зонд) является сложным высокотехнологичным устройством, имеющим достаточно много разновидностей по устройству, параметрам и применению.

Расположение кислородных датчиков

Современные автомобили имеют минимум два кислородных датчика. Регулирующий датчик расположен перед катализатором и, с момента введения бортовой диагностики On=Board (OBD), после катализатора устанавливается диагностический датчик.

Контур регулирования Лямбды

Регулирующий датчик анализирует наличие остаточного кислорода в выхлопных газах еще до того, как они попадают в катализатор.
В зависимости от концентрации остаточного кислорода датчик генерирует сигнал (сигнал может быть напряжение, ток или сопротивление), который поступает на ЭБУ двигателем. Блок управления использует этот сигнал для регулирования состава топливно-воздушной смеси.
Диагностический датчик измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах уже после того как они были обработаны катализатором. С помощью сигнала этого датчика БУ (блок управления) распознает отклонения в обработке выхлопных газов (например, нарушение в работе катализатора или регулирующего датчика), и генерирует соответствующее сообщение для водителя, обычно с помощью контрольной лампы на приборной панели

ТИПЫ КИСЛОРОДНЫХ ДАТЧИКОВ

В технической литературе различают три типа кислородных датчиков, которые не являются взаимозаменяемыми.

Кислородные датчики из диоксида циркония (наиболее популярные) и диоксида титана называются также датчиками перепада напряжения, скачковыми или бинарными кислородными датчиками, потому что сигнал датчика колеблется между двумя величинами, в зависимости от того, какое состояние топливно-воздушной смеси – богатая она или обедненная.

Третий тип – это так называемые широкополосные кислородные датчики. Их также называют “линейными “ кислородными датчиками, поскольку их выходной сигнал линейно изменяется в широком диапазоне состояний AFR (топливно-воздушной смеси), они могут точно измерять значение избытка воздуха (лямбда).

Но я считаю, что есть пять основных типов датчиков кислорода. Конструктивно датчики кислорода бывают циркониевые (с применением керамического элемента из двуокиси циркония) и титановые (с применением элемента из двуокиси титана).

Титановые лямбда зонды применялись на некоторых моделях автомобилей Nissan, Opel, BMW, Land Rover, Jeep и широкого распространения не получили. Я бы не хотел заострять внимание на титановых датчиках кислорода, главное их отличие, что выходной сигнал для определения БУ состава топливно-воздушной смеси является электрическое сопротивление. Элемент из диоксида титана изменяет эл. сопротивление пропорционально парциальному давлению кислорода в смеси выхлопных газов.

Что бы, не обидеть владельцев дизельных автомобилей, владельцев японских автомобилей: Toyota, Lexus, Honda, Subaru. Необходимо выделить из циркониевых датчиков еще два типа: Датчики обедненной смеси (Sensors Lean Mixture) – многие его принимают за узкополосный т.к. выходной сигнал очень похож на классический скачковый (бинарный) вид датчиков кислорода.
И конечно датчики состава смеси (Air Fuel Ratio Sensor) – также многие его путают с классическим широкополосным датчиком.

Датчики обедненной смеси (Sensors Lean Mixture), датчики состава смеси (Air Fuel Ratio Sensor) и широкополосные кислородные датчики в качестве выходного сигнала определяющего состав топливно-воздушной смеси используют изменение величины тока, а не напряжения или электрического сопротивление.

Все не так и сложно, теперь я предлагаю подробно рассмотреть по отдельности эти датчики кислорода.

Кислородный датчик из диоксида циркония

Это самый распространенный датчик. В зависимости от автомобиля, эти датчики могут быть как регулирующими, так и диагностическими.

Основой этого датчика является полый, пальцеобразный керамический элемент на основе диоксида циркония. Этот материал представляет из себя так называемый твердотельный электролит, свойства которого схожи с электролитом, который можно найти в аккумуляторных батареях.

При рабочей температуре выше 350 градусов этот элемент становится проницаемым для ионов кислорода. Первые датчики использовали для разогрева циркониевого элемента тепловую энергию выхлопных газов, в более современных датчиках для быстрого достижения нужной рабочей температуры используют специальный встроенный нагреватель. В процессе функционирования на выходе возникает высокое или низкое электрическое напряжение – в зависимости от содержания остаточного кислорода

Принцип действия датчика из диоксида циркония

Если у Вас есть желание понять, разобраться как работают датчики кислорода, в том числе и широкополосные, постарайтесь понять для начала ниже описанный принцип. Все остальные виды циркониевых датчиков – это усовершенствованный данный тип.

Элемент датчика из диоксида циркония имеет пальцевидную форму (как уже выше я описывал) и полый в нутрии. Внутренняя полость заполнена атмосферным (свежим) воздухом. Внешняя же поверхность находится в потоке отработанных газов. И внутренняя и внешняя поверхности покрыты слоями платины, выполняющими роль электродов.

Всегда существует разница в концентрации кислорода между отработанными газами и атмосферным воздухом. Когда кислородный датчик достигает рабочей температуры, ионы кислорода начинают перемещаться через керамический элемент со стороны с большей концентрации кислорода в направлении зоны, где концентрация кислорода меньше, пытаясь установить равновесное состояние.

Из-за перемещения ионов от одного электрода к другому возникает разность потенциалов, приводящая к росту электрического напряжения. Если смесь обедненная, напряжение в сигнальной цепи датчика будет относительно низкое (примерно 0.1 Вольт). Если смесь богатая, то это значение относительно высокое (примерно 0.9 Вольт). Происходит значительный скачек напряжения при переходе через стехиометрическое состояние (когда значение лямбда равно 1).

Поэтому этот тип датчика и называется – датчиком переключения, скачковый или бинарный, потому что значения выходящего сигнала переключаются между двумя величинами. Данный тип датчика кислорода сообщает ЭБУ двигателя только о том, что он работает в режиме обедненной или богатой смеси для регулирования подачи топлива в режиме замкнутого контура. Процесс регулирования осуществляется с частотой один, два раза в секунду.

Проверка циркониевого (бинарного) кислородного датчика

Проверка с помощью осциллографа является наиболее эффективным методом.
Процедура проверки:
— при скорости 2000 оборотов довести двигатель до рабочей температуры
— осциллограф подключить к сигнальному проводу, не отсоединяя датчик от управления двигателем
— установить диапазон измерения 1-5 Вольт, время 5-10 секунд (соблюдать рекомендации производителя)

При этом определяется минимальное, максимальное напряжение и среднее усредненное выходное напряжение.

Показания исправного датчика изменяются между значениями 0.2-0.8 Вольт. Среднее должно быть 0.45 Вольт
Также необходимо измерить время срабатывания и продолжительность периодов

Показания исправного датчика меняются с частотой 0.5 -3 герца

Если датчик устарел, он посылает слабый или медленный сигнал. Наряду с естественным старением, возможны также другие причины повреждений. Соответствующие фотографии поломок могут подсказать причину дефекта (будут в следующем посте).

Если управление двигателя не получает сигнал кислородного датчика или этот сигнал слабый, то управление действует "вслепую". Управление не может определить, каков состав сжигаемой смеси. Как следствие, управление переключается на аварийный ход и автоматически насыщает смесь. Это значит: подаётся больше топлива, чем необходимо. Так обеспечивается мощность и детали защищаются от перегрева.

Но это имеет негативные последствия: Повышается расход топлива — в среднем на
15 %, при городском движении даже выше. К тому же катализатор больше не может корректно работать, в окружающий воздух попадает больше выбросов.

Необходимо проверить сопротивление в цепи подогрева. Если сопротивление сост

Диагностика и советы по монтажу лямбда-зондов — NGK Spark Plugs (Eurasia) на DRIVE2

NGK Spark Plugs стала одним из первых производителей кислородных датчиков, выпуская их под брендом NTK еще с 1980-х. Мы достигли значительных успехов в создании эффективных и экологичных решений. И сегодня мы расскажем, как правильно провести диагностику и монтаж кислородного датчика.

Полный размер

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Наличие в системе обратной связи, возможность самостоятельно поддерживать заданный состав топливовоздушной смеси – преимущество электронного управления впрыском топлива. Лямбда-зонд (кислородный датчик) – один из ключевых элементов обратной связи: именно по его сигналу электронный блок управления (ЭБУ) способен определить, в какую сторону нужно изменять топливоподачу.

С распространением каталитических нейтрализаторов и ужесточением экологических норм у кислородного датчика появилась новая функция: оценка эффективности работы нейтрализатора. Эту функцию выполняет диагностический (второй) лямбда-зонд, установленный за нейтрализатором по ходу движения выхлопных газов.

Для нормальной работы нейтрализатора в выхлопных газах должно всегда присутствовать некоторое количество свободного кислорода. Именно по этой причине системы впрыска стремятся сдвигать состав смеси в сторону ее легкого обеднения. После исправного нейтрализатора свободного кислорода быть не должно. По сигналу, получаемому от второго кислородного датчика, ЭБУ имеет возможность оценить работоспособность системы нейтрализации отработанных газов.
Бинарные и широкополосные датчики: отличия и тестирование

РАССМОТРИМ ДВЕ РАЗНОВИДНОСТИ КИСЛОРОДНЫХ ДАТЧИКОВ: БИНАРНЫЕ И ШИРОКОПОЛОСНЫЕ

Простейший и самый старый тип датчиков кислорода – бинарный, на основе диоксида циркония. По сей день они остаются самыми массовыми, в том числе и в линейке производителя NGK Spark Plugs. Такой датчик работает как гальванический элемент: при отсутствии кислорода в выхлопных газах (богатая смесь) в нем создается электродвижущая сила (0,7-0,9 В на сигнальном проводе), наличие же кислорода (бедная смесь) приводит к падению напряжения почти до нуля (40-50 мВ).

Ранее в автомобилестроении использовались резистивные датчики на диоксиде титана. Сейчас они считаются вышедшими из употребления, но для вторичного рынка NGK Spark Plugs по-прежнему их выпускает. Они не создают напряжение сами, а меняют внутреннее сопротивление в зависимости от наличия или отсутствия кислорода в отработанных газах.

В цепи ЭБУ они включаются в нижнее плечо резисторного делителя, то есть вновь фактически меняют измеряемое контроллером напряжение. Опорное напряжение, измеряемое на сигнальной линии ответного разъема автомобильной проводки – 5 В. Соответственно и амплитуда сигнала при работе двигателя имеет больший размах, чем у циркониевых датчиков – от 10…100 мВ до 4…5 В.

По сути бинарные датчики являются пороговыми элементами. Их состояние в момент перехода от богатой смеси к бедной и обратно меняется быстро, это не дает возможность четко выставлять состав смеси, вычислив по реальному соотношению воздух/топливо точный коэффициент коррекции.

ЭБУ впрыска приходится постоянно варьировать топливоподачу, балансируя от одного состояния датчика кислорода до другого. Именно на этом основана простейшая диагностика работы бинарного лямбда-зонда: на установившемся режиме работы двигателя (постоянные обороты и нагрузка) сигнал кислородного датчика будет периодически меняться от низкого уровня к высокому и обратно, осциллограмма исправного датчика будет напоминать синусоиду.

В отличие от бинарных датчиков, широкополосные сложнее, что заметно даже по разъему – в нем больше контактов. Широкополосные датчики кислорода (ШДК) позволяют точно определить состав топливовоздушной смеси (англ. air/fuel ratio), а не сообщают только факт обеднения или обогащения, как узкополосные датчики.

Для этого ШДК имеют дополнительную ячейку (электрохимический насос), управляемую контроллером. Варьируя приложенное к ней напряжение, создающее ток накачки, и одновременно отслеживая состояние сенсорной ячейки (такой же, как у бинарных циркониевых датчиков), ЭБУ высчитывает соотношение топливо/воздух в сгоревшей смеси. Сопоставляя измеренную величину с заданной в карте калибровок, ЭБУ сразу рассчитывает коррекцию топливоподачи, а не балансирует между «бедно–богато», как при использовании узкополосного кислородного датчика. С точки зрения диагностики, разница между бинарным ДК и ШДК принципиальна: без контроллера широкополосный датчик кислорода не работает, внешние измерения сигнала измерительной ячейки и тока электрохи

Сообщества › DRIVE2 Нижний Тагил (Свердловская область) › Блог › Датчик кислорода или лямбда-зонд. Нафига и зачем?

Многие насмотревшись ютюба и начитавшись форумов, где естественно комментарии пишут только высококвалифицированные специалисты, думаю это ни у кого сомнения не вызывает, начинают всеми правдами и не правдами избавляться от этого датчика. А на вопрос зачем, ответить то не могут.
Ладно, воду лить не будем – переходим к сути. Для чего он нужен?
Для простого автовладельца этот датчик позволяет экономить топливо и аж до 15 %.
Для экологии… хотя кого она сейчас волнует? – пропустим этот пункт.
Для «гонщиГов» — ну если тачка построена для спорта, то этот датчик там очень нужен, хотя он там несколько другой, если кому интересно, найдете в гугле.
Ну и для правильной диагностики ряда неисправностей.
Как это все работает?
Один датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе непосредственно перед катализатором. Иногда второй датчик устанавливается в выхлопной системе после каталитического конвертера для того, чтобы обеспечить его максимальную эффективность.
Получаемая с датчиков информация, показывает, насколько полно происходит сгорание топлива в камерах двигателя внутреннего сгорания. Оптимальные показания получаются, когда соотношение воздуха к топливу составляет 14.7 : 1. Стехиометрическое соотношение воздух/топливо — это когда на 1 килограмм бензина приходится 14.7 килограмм воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания. Фактор избыточного количества воздуха (λ-«лямбда») показывает отношение действительного количества воздуха (в смеси воздух+топливо) к теоретически необходимому. То есть λ = (действительная масса воздуха)/(теоретическая потребность в воздухе). Повторюсь. Мы сейчас о гражданских машинах ведем речь.
— заводские сток машины все настраиваются под лямбда =1
— спортсмены настраивают под лямбда 0,8-0,9
— экономисты всех мастей под лямбда 1,05-1,10
Те «чиптюнеры» которые вам пообещают что ваша машина будет валить как болид, и в тоже время будет экономной, вас обманывают — законы физики и химии никто не отменял!
Теперь о том, как оно устроено.
Датчик гражданского автомобиля.
Датчик кислорода представляет собой гальваническую ячейку (ячейку Нернста) с твёрдым электролитом. В качестве электролита используется газонепроницаемая керамика из диоксида циркония (ZrO2), стабилизированного оксидом иттрия (YO). C одной стороны (снаружи) он сообщается с выхлопными газами, а с другой (изнутри) — с атмосферой. На внешнюю и внутреннюю сторону керамики нанесены газопроницаемые электроды из тонкого слоя платины.
Платиновый электрод на наружной стороне работает как миниатюрный катализатор, поддерживающий в прилегающем слое поступающих выхлопных газов химические реакции, этот слой в состояние стехиометрического равновесия. Сторона чувствительной керамики, обращенная к отработавшим газам, во избежание ее загрязнения покрыта слоем пористой шпинелевой керамики (Шпинель — минералогическое название тетраоксида диалюминия-магния). Металлическая трубка со щелями предохраняет керамику от ударов и чрезмерных тепловых воздействий. Внутренняя полость сообщается с атмосферой и служит в качестве референсной (опорной) стороны датчика.
Работа датчика основана на принципе ячейки Нернста (гальванической ячейки). Керамический материал пропускает ионы кислорода при температурах от 350oC и выше. Разница в количестве кислорода с разных сторон чувствительной зоны датчика приводит к образованию электрического потенциала (напряжения) между этими двумя поверхностями (внутренней и внешней). Величина напряжения служит показателем того, на сколько количество кислорода на этих двух поверхностях различается. А количество остаточного кислорода в выхлопных газах точно соответствует пропорции между топливом и воздухом, поступающими в двигатель.
Датчик спортивного автомобиля (имеется в виду, специально построенного для соревнований).
Широкополосный λ-датчик кислорода
Этот датчик также использует принцип ячейки Нернста, но устроен по-другому. Его конструкция подразумевает наличие двух камер (ячеек): измерительной и так называемой «насосной». Через маленькое отверстие в стенке насосной ячейки выхлопные газы попадают в измерительную камеру (диффузионную щель) в ячейке Нернста.
Эта конфигурация отличается от обычного датчика с двумя состояниями постоянным поддержанием стехиометрического соотношением воздух/топливо в диффузионной камере. Электронная схема модуляции напряжения питания поддерживает в измерительной камере состав газов, соответствующий λ=1. Для этого насосная ячейка при работе двигателя на бедной смеси и избытке кислорода в выхлопных газах удаляет кислород из диффузионной щели во внешнюю среду; а при богатой смеси и недостатке кислорода в выхлопных газах перекачивает ионы кислорода из окружающей среды в диффузионную щель. Направление тока для перекачивания кислорода в разные стороны тоже отличается.
Так как насосный ток пропорционален концентрации кислорода — он и является показателем величины λ-фактора отработавших газов.
Таким образом, если обычные датчики используют напряжение на ячейке Нернста для прямого измерения и определения одного из двух состояний (λ>1 или λ<1), то широкополосные датчики используют специальную схему, управляющую током «накачки» насосной ячейки. Величина этого тока и измеряется как признак содержания избыточного воздуха в выхлопных газах.
Так как работа датчика уже больше не зависит от ступенчасти в работе ячейки Нернста, то коэффициент избыточного воздуха (λ) может быть измерян в широких пределах от 0.7 до 4. Соответственно, контроль двигателя по λ может работать уже во всем спектре значений (а значит и режимов), а не только в одной точке около λ=1
Встроенный нагреватель обеспечивает рабочую температуру не ниже 600C.
Замкнутая петля лямбдарегулирования.
Датчик кислорода передает сигнал (напряжение) электронному блоку управления (ЭБУ) двигателем. Этот сигнал используется системой для обогащения или обеднения смеси в соответствии с величиной напряжения с датчика. Таким образом система обогащает бедную смесь, увеличивая количество впрыскиваемого топлива, и обедняет богатую, уменьшая количество топлива.
Диагностика
Лямбда-зонд сравнивает уровень содержания кислорода в выхлопных газах и в окружающем воздухе и представляет результат этого сравнения в форме аналогового сигнала. Применяются двухуровневые зонды, чувствительный элемент которых выполнен из оксида циркония либо из оксида титана, но на их смену приходят широкополосные лямбда-зонды. При условии сгорания стехиометрической топливо-воздушной смеси, напряжение выходного сигнала лямбда-зонда равно 445…450mV.
Но расстояние от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя до места расположения датчика и значительное время реакции чувствительного элемента датчика приводят к некоторой инерционности системы, что не позволяет непрерывно поддерживать стехиометрический состав топливо-воздушной смеси. Практически, при работе двигателя на установившемся режиме, состав смеси постоянно отклоняется от стехиометрического в диапазоне ±2…3% с частотой 1…2раза в секунду. Этот процесс чётко прослеживается по осциллограмме напряжения выходного сигнала лямбда-зонда.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного лямбда-зонда

Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала составляет ~1,2Hz.
Проверка выходного сигнала датчика Измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно сигнальной «массы» датчика. Сигнальная «масса» двух- и четырёх-проводных лямбда-зондов выведена через отдельный провод (провод серого цвета идущий от датчика) на разъём датчика. Сигнальная «масса» одно- и трёх-проводных лямбда-зондов соединена с металлическим корпусом датчика и при установке датчика автоматически соединяться с «массой» автомобиля через резьбовое крепление датчика. Выведенная через отдельный провод на разъём датчика сигнальная «масса» лямбда-зонда в большинстве случаев так же соединена с «массой» автомобиля. Встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной «массы» лямбда-зонда подключен не к «массе» автомобиля, а к источнику опорного напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно источника опорного напряжения, к которому подключен провод сигнальной «массы» лямбда-зонда. Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала лямбда-зонда, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов осциллографа, чёрный зажим типа «крокодил» осциллографического щупа должен быть подсоединён к «массе» двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (провод чёрного цвета идущий от датчика).
Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала занижена и составляет ~0,6Hz. Снижение частоты переключения выходного сигнала лямбда-зонда может быть вызвана возросшим временем перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому из-за старения или химического отравления датчика. Неисправность может привести к раскачке частоты вращения двигателя на режиме холостого хода и к потере «приёмистости» двигателя. Ресурс датчика содержания кислорода в отработавших газах составляет 20 000…80 000 km. Из-за старения, выходное электрическое сопротивление лямбда-зонда снижается при значительно более высокой температуре чувствительного элемента до значения, при котором датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение. Из-за возросшего выходного электрического сопротивления, размах выходного напряжения сигнала лямбда-зонда уменьшается. Стареющий лямбда-зонд легко можно выявить по осциллограмме напряжения его выходного сигнала на таких режимах работы двигателя, когда поток и температура отработавших газов снижаются. Это режим холостого хода и малых нагрузок. Практически, стареющий лямбда-зонд всё ещё работает на движущемся автомобиле, но как только нагрузка на двигатель снижается (холостой ход), размах сигнала быстро начинает уменьшаться вплоть до пропадания колебаний.

ДК — ну как бы рабочий, но уже почти труп.