Как работает лямбда зонд – Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы

Содержание

Лямбда зонд: причины и симптомы неисправности, проверка, ремонт

В двигателях внутреннего сгорания кислород определяет оптимальное соотношение компонентов горючей смеси, эффективность и экологичность работы двигателя. Лямбда (λ) зонд – это прибор для изменения объема кислорода или его смеси с несгоревшим топливом в коллекторе силового агрегата. Представление об устройстве и принципе работы датчика поможет владельцу авто контролировать его работоспособность, предотвращая нестабильную работу двигателя и перерасход топлива.

Назначение и принцип работы лямбда зонда

Лямбда зонд, установленный на выхлопной трубе

Жесткие экологические требования для автомобилей заставляют производителей применять каталитические нейтрализаторы, уменьшающие токсичность выхлопа. Но его эффективной работы невозможно добиться без контроля состава воздушно-топливной смеси. Такой контроль осуществляет датчик кислорода, он же λ-зонд, работа которого основана на использовании обратной связи устройства и топливной системы с дискретной или электронной системой впрыска.

Измерение количества лишнего воздуха производится определением остаточного кислорода в выхлопном газе. Для этого лямбда-зонд ставят перед катализатором выпускного коллектора. Сигнал датчика обрабатывает блок управления и оптимизирует воздушно-топливную смесь, более точно дозируя подачу форсунками топлива. На некоторых моделях авто устанавливается второй прибор после катализатора, что делает приготовление смеси еще более точным.

Лямбда-зонд работает как гальванический элемент с твердым электродом, выполненным в виде керамики из двуокиси циркония, легированной окисью иттрия, на котором нанесено платиновое напыление, выполняющее роль электродов. Один из них фиксирует показания атмосферного воздуха, а второй – выхлопного газа. Эффективная работа прибора возможна при достижении температуры более 300^оС, когда циркониевый электролит приобретает проводимость. Выходное напряжение появляется от разницы количества кислорода в атмосфере и выхлопном газе.

Устройство датчика кислорода (лямбда зонда)

Существует два вида λ-зонда – широкополосный и двухточечный. Первый тип обладает более высокой информативностью, позволяющей более точно настроить работу двигателя. Устройство изготавливают из материалов, выдерживающих повышенные температуры. Принцип работы всех типов датчика одинаков, и заключается в следующем:

Двухточечный измеряет уровень кислорода в выхлопе двигателя и атмосфере при помощи электродов, на которых в зависимости от уровня кислорода меняется разность потенциалов. Сигнал снимается блоком управления двигателя, после чего автоматически корректируется подача топлива в цилиндры форсунками.
Широкополосный состоит их закачивающего и двухточечного элемента. На его электродах поддерживается постоянное напряжение 450 мВ корректировкой силы тока закачивания. Уменьшение содержания кислорода в выхлопе приводит к повышению напряжения на электродах. Блок управления после получения сигнала создает необходимый ток на закачивающем элементе для закачки или откачки воздуха, чтобы привести к нормативному напряжению. Так, при чрезмерно обогащенной топливно-воздушной смеси БУ посылает команду закачать дополнительную порцию воздуха, а при обедненной смеси воздействует на систему впрыска.

Возможные причины неисправности лямбда зонда

Внешний вид неисправного лямбда зонда

Как и любое другое устройство, лямбда-зонд может выходить из строя, но в большинстве случаев автомобиль остается на ходу, при этом динамика его движения значительно ухудшается, и расход топлива возрастает, из-за чего транспортное средство нуждается в срочном ремонте. Поломки λ-зонда происходят по следующим причинам:

Механическая поломка при повреждении или дефекте корпуса, нарушении обмотки датчика, и т. д.
Плохое качество топлива, при котором железо и свинец забивают активные электроды устройства.

Попадание в выхлопную трубу масла при плохом состоянии маслосъемных колец.
Попадание на устройство растворителей, моющих или любых других эксплуатационных жидкостей.
«Хлопки» из двигателя из-за сбоев системы зажигания, разрушающие хрупкие керамические части устройства.
Перегрев из-за неверно выставленного угла опережения зажигания или богатой топливной смеси.
Применение герметика при установке прибора, содержащего силикон, или вулканизирующегося при комнатной температуре.
Многочисленные неудачные попытки запуска мотора в течение короткого времени, что приводит к накоплению в выхлопном коллекторе топлива и его воспламенения, вызывающего ударную волну.
Замыкание на «массу», плохой контакт или его отсутствие во входной цепи прибора.

Симптомы неисправности лямбда зонда

Основные неисправности λ-зонда проявляются в следующих признаках:

Повышение общей токсичности выхлопных газов.

Двигатель на небольших оборотах работает неустойчиво.
Наблюдается перерасход топлива.
При езде ухудшается динамика движения автомобиля.
При остановке авто после движения, от катализатора в выпускном коллекторе слышно характерное потрескивание.
В области каталитического нейтрализатора повышается температура или происходит его разогрев до раскаленного состояния.
Сигнал лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» во время установившегося режима движения.

Способы проверки лямбда зонда

Проверка лямбда зонда мультиметром

Для самостоятельной проверки λ-зонда необходим цифровой вольтметра и руководство по эксплуатации автомобиля. Последовательность действий при этом следующая:

От колодки зонда отсоединяются провода и подключается вольтметр.
Двигатель автомобиля запускают, устанавливают частоту вращения 2500 об/мин, после чего снижают до 2000 об/мин.
Извлекают вакуумную трубку из регулятора топливного давления и фиксируют показания вольтметра.

При значении 0,9 В датчик исправен. Если вольтметр никак не реагирует, или показание ниже 0,8 В – λ-зонд неисправен.
Для проверки в динамике, зонд подсоединяют к разъему, параллельно подключив вольтметр и поддерживая вращение коленчатого вала двигателя на 1500 об/мин.
Если датчик исправен, вольтметр покажет 0,5 В. Отклонение от данного значения говорит о поломке.

Ремонт лямбда зонда

При поломке λ-зонда, его можно просто отключить, при этом блок управления перейдет на средние параметры впрыска топлива. Это действие сразу даст о себе знать в виде повышенного расхода горючего и появлением ошибки в ЭБУ двигателя. При поломке лямбда-зонда, его необходимо заменить. Но существуют технологии «оживления» неисправного датчика, которые позволяют с определенной долей вероятности вернуть его в работоспособное состояние:

Ремонт лямбда зонда отмачиванием в ортофосфорной кислоте

1. Промывка прибора ортофосфорной кислотой при комнатной температуре в течение 10 мин. Кислота разъедает нагар и осевший свинец на стержне. При этом важно не переусердствовать, чтобы не повредить платиновые электроды. Устройство вскрывают, срезая на токарном станке колпачок у самого основания, и окунают стержень в кислоту, после промывают в воде и приваривают колпачок на прежнее место аргоновой сваркой. После процедуры сигнал восстанавливается спустя 1-1,5 ч. работы двигателя.

Старый и новый лямбда зонд

2. «Мягкая зачистка» электродов ультразвуковым диспергатором в эмульсионном растворе. Во время процедуры возможно появление электролиза вязких металлов, отложившихся на поверхности. Перед зачисткой учитывают конструкцию зонда и материал его изготовления (керамика или металлокерамика), на которую нанесены инертные материалы (цирконий, платина, барий, и т. д.). После восстановления датчик испытывают при помощи приборов и возвращают в автомобиль. Процедуру можно повторять многократно.

voditelauto.ru

Лямбда-зонд. Как он работает и из чего состоит?

С каждым годом вводятся все более жесткие ограничения на количество небезопасных выбросов из автомобилей. Основным параметром контроля принято считать значение СО в выхлопе работающего двигателя. Для уменьшения значения этого параметра в выхлопную систему начали устанавливать каталитический нейтрализатор (сокращенно – катализатор). При этом становится необходимым измерять параметры работы двигателя и нейтрализатора. Для измерения применяется лямбда-зонд. На современных моделях их устанавливают в двух местах: один датчик сразу после соединения выхлопных труб в одну и второй – после катализатора.

Устройство и принцип измерений датчика

Лямбда-зонд состоит из корпуса с отверстиями для движения выхлопных газов, отверстия для доступа наружного воздуха и гальванического элемента с керамическим покрытием. С одной стороны элемента всегда находятся только выхлопные газы, с другой – только атмосферный воздух. Датчик используется для измерения наличия кислорода в выхлопе. При определенном соотношении кислорода в выхлопе и наружном воздухе гальванический элемент начинает вырабатывать ток.

Работает лямбда-зонд только при нагреве до 300-400 градусов, поэтому при пуске холодного двигателя и некоторое время после запуска показания датчика не учитываются. В некоторых двигателях могут быть установлены датчики с принудительным подогревом.

Как лямбда-зонд регулирует режим работы двигателя?

Датчик подает сигналы о наличии несгоревшего кислорода в выхлопе. Фактическое значение не измеряется. Технология позволяет лишь судить о наличии или отсутствии некоторого количества несгоревшего кислорода. Название датчика получилось как раз из названия символа «лямбда», обозначающего в уравнении коэффициент переизбытка кислорода в смеси топлива и воздуха. Идеальным принято считать значение 14,7 частей воздуха к части топлива. При этом оно достижимо лишь в моменте, и не может удерживаться постоянно. График работы датчика похож на синусоиду: при уменьшении количества кислорода в выхлопе дается команда на уменьшение впрыска топлива и, наоборот, при слишком бедной смеси (кислород не полностью сгорает) подача топлива увеличивается.

Работа двигателя зависит от огромного количества параметров и показания лямбда-зонда могут быть не основными факторами влияния. И если даже двигатель работает на постоянных оборотах, а автомобиль стоит на месте, ЭБУ непрерывно регулирует количество впрыскиваемого топлива. На современных моделях, в зависимости от показаний лямбда-зонда, меняется, также, момент включения форсунок с подачей топливно-воздушной смеси для более полного ее сгорания в цилиндрах.

Для чего устанавливают 2 датчика?

На первых версиях двигателей с лямбда-зондами он устанавливался в выхлопной трубе и показания сравнивались с датчиками расхода воздуха и зажигания. В современных моделях устанавливается 2 датчика: один сразу после совмещения всех выхлопных труб в одну, второй – после каталитического нейтрализатора, где происходит «дожигание» несгоревшего в цилиндрах кислорода и СО. Это позволяет контролировать работу катализатора и точнее регулировать работу двигателя.

Что делать, если датчик сломался?

Никто не застрахован от поломок. Датчики также могут сломаться. Либо один из них, либо оба сразу. В среднем лямбда-зонды служат от 40 до 80 тысяч километров. Использовать повторно или отремонтировать их не получится, можно только заменить новыми. Экономить на них и покупать аналоги неизвестного производителя тоже не рекомендуется – от точности показаний зависит плавная и надежная работа двигателя. Если вы разбираетесь в устройстве двигателя и расположении его деталей, располагаете схемой установки датчиков и точно уверены в его неисправности, можете заменить его самостоятельно.

Но лучше обратиться в специализированный сервис. Причиной некорректной работы датчика могут стать один или сразу несколько факторов: обрыв проводки, окисление контактов в колодке, трещины в выхлопной трубе от двигателя до места установки датчика, нарушение в герметичности отверстия, куда вкручен лямбда-зонд. В СЦ мастера проверят и сами показания датчика при подключении диагностического комплекса к ЭБУ двигателя. Также проверят показания вновь установленного элемента.

Можно ли ездить на автомобиле с неисправным датчиком? Иногда пара заправок некачественным топливом могут вывести лямбда-зонд из строя. ЭБУ в таком случае переводит двигатель в аварийный режим работы с усредненными настройками. Вероятнее всего при этом повысится расход топлива, увеличится время разгона, уменьшится мощность двигателя. Все рассчитано на то, что владелец машины сможет без проблем добраться до сервиса, однако, затягивать этот процесс не стоит.

Понравилась статья? Сохраните себе!

elm327rus.ru

что это такое, где находится и для чего нужно?

Современный автомобиль — это сложное в техническом плане устройство. Особенно поражает большое количество различных датчиков для измерения всех без исключения параметров работы двигателя.

Информация из этих датчиков поступает на электронный блок управления, в котором обрабатывается по сложным алгоритмам. На основе полученных данных ЭБУ выбирает оптимальный режим работы, передавая электрические импульсы на исполнительные устройства.

Одним из таких датчиков является лямбда-зонд, о котором мы уже несколько раз упоминали на страницах нашего автопортала Vodi.su. Для чего он нужен? Какие функции выполняет? Эти вопросы постараемся рассмотреть в данной статье.

Предназначение

Еще одно название данного измерительного устройства — датчик кислорода.

В большинстве моделей он устанавливается в выпускном коллекторе, в который под высоким давлением и при высоких температурах поступают отработанные газы из мотора автомобиля.

Достаточно сказать, что лямбда-зонд может корректно выполнять свои функции, когда он разогревается до 400 градусов.

Лямбда-зонд анализирует количество О2 в выхлопных газах.

В некоторых моделях имеется два таких сенсора:

один в выпускном коллекторе перед катализатором;
второй сразу же за катализатором для более точного определения параметров сгорания топлива.

Не сложно догадаться, что при наиболее эффективной работе двигателя, а также системы впрыска, количество О2 в выхлопе должно быть минимальным.

Если датчик определяет, что количество кислорода превышает норму, от него на электронный блок управления поступает сигнал, соответственно ЭБУ выбирает режим работы, при котором уменьшается подача воздушно-кислородной смеси в мотор транспортного средства.

Чувствительность датчика довольно высокая. Оптимальным режим работы силового агрегата считается, если смесь воздуха с горючим, поступающая в цилиндры, имеет такой состав: на 14,7 части воздуха приходится 1 часть горючего. При слаженной работе всех систем, количество остаточного кислорода в отработанных газах должно быть минимальным.

В принципе, если разобраться, лямбда-зонд практической роли не играет. Его установка оправдана лишь жесткими эко-нормами по количеству СО2 в выхлопе. За превышение этих норм в Европе предусмотрены серьезные штрафы.

Устройство и принцип работы

Устройство довольно сложное (для тех людей, которые плохо разбираются в химии). Детально мы его описывать не будем, приведем лишь общую информацию.

Принцип работы:

2 электрода, внешний и внутренний. На внешнем электроде имеется платиновое напыление, которое очень чувствительно к содержанию кислорода. Внутренний датчик сделан из циркониевого сплава;
внутренний электрод находится под воздействием отработанных газов, внешний контактирует с атмосферным воздухом;
при разогревании внутреннего датчика в керамическом основании из диоксида циркония образуется разница потенциалов и появляется небольшое электрическое напряжение;
по данной разнице потенциалов и определяют содержание кислорода в отработанных газах.

В идеально выгоревшей смеси показатель Лямбда или коэффициент избытка воздуха (L) равен единице. Если L больше единицы, значит в смесь поступает слишком много кислорода и мало бензина. Если же L меньше единицы, значит кислород не выгорает полностью из-за избытка бензина.

Одним из элементов зонда является специальный нагревательный элемент, чтобы нагреть электроды до нужных температур.

Неисправности

Если датчик выйдет из строя или будет передавать неправильные данные, то электронные «мозги» автомобиля не смогут подавать корректные импульсы на систему впрыска об оптимальном составе воздушно-топливной смеси. То есть у вас может увеличиться расход топлива, или наоборот уменьшится тяга из-за подачи обедненной смеси.

Это в свою очередь приведет к ухудшению характеристик двигателя, падению мощности, уменьшению скорости и динамических показателей. Также можно будет слышать характерное потрескивание в каталитическом нейтрализаторе.

Причины поломки лямбда-зонда:

некачественный бензин с большим содержанием примесей — для России это частая причина, так как в топливе содержится много свинца;
попадание моторного масла на датчик из-за износа поршневых колец или их некачественной установки;
обрывы проводов, замыкания;
посторонние технические жидкости в выхлопе;
механические повреждения.

Стоит также сказать, что многие водители в России производят замену катализатора на пламегаситель. На Vodi.su мы уже писали, зачем это делают. После данной операции потребность во втором лямбда-зонде отпадает (который стоял в резонаторе за каталитическим нейтрализатором), так как пламегаситель не способен очищать отработанные газы так же эффективно, как катализатор.

В некоторых моделях отказаться от лямбда-зонда вполне возможно, путем перепрограммирования электронного блока управления. В других же сделать это невозможно.

Если же вы желаете, чтобы топливо расходовалось максимально экономно, а двигатель работал в оптимальном режиме, то лучше все таки лямбда-зонд оставить.

Поделиться в социальных сетях

vodi.su

Как работает лямбда зонд.

Датчик кислорода определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах. Его количество зависит от нескольких параметров, главным из которых является зависимость отношения топлива к воздуху в смеси, которая подается в цилиндры двигателя.

Принцип действия

Всего существует и разработано две разновидности датчиков, определяющих количество кислорода в отработанных газах. Они различается основой, на которой они созданы. Первый использует двуокись циркония и носит название «циркониевый», второй – двуокись титана. Также они работают по разным принципам: первый измеряет выработку напряжения, второй – изменение напряжения.

Последний датчик практически не распространен, поэтому рассмотрим принцип действия циркониевого.

Датчик представляет по своей сути гальваническую батарею содержащий электрод цилиндрической формы, изготовленный из двуокиси циркония и покрытый внутри и снаружи платиной. Он находится на выпускном коллекторе, так что одна его сторона располагается в выхлопных газах, а вторая – в атмосфере. Принцип действия основывается на том, что две стороны, находящиеся в разных субстанциях действуют как два полюса батареи, а циркониевый электрод является электролитом. Так, прослеживается зависимость — чем выше концентрация кислорода, тем слабее разность потенциалов и напряжение на выходе.

Состав топливно-воздушной смеси не стабилен и находится в постоянно меняющемся состоянии, поэтому работает датчик по следующей схеме:

Датчик измеряет концентрацию кислорода и, если ее значение ниже предельного, передает большое напряжение на блок EFI, говорящее о том, что смесь богатая.

Блок дает сигнал в сторону уменьшения подачи топлива, тем самым увеличивая концентрацию кислорода.
Это изменения моментально фиксирует датчик низким напряжением и блок EFI в свою очередь повышает подачу топлива.
Одним из важнейших параметров датчиков кислорода является период срабатывания. Под ним понимают время, за которое изменяется значение напряжения, выдаваемое датчиком. Его большой отрезок подразумевает неисправность датчиков, что очень сложно определить, так как данные передаваемые блоку EFI находиться в рабочем диапазоне и сам определить неисправность он не может.

Контроль работоспособности и ресурс датчиков

Проверку датчиков рекомендуется проводить во время каждого технического обслуживания автомобиля, так как они имеют цельную конструкцию и не нуждаются в отдельном осмотре. Если соблюдать условия эксплуатации, то они прослужат около 70 ±10 километров пробега.

Какие основные причины поломки датчиков?

Использование марки топлива, несоответствующей двигателю.
Использование для крепления датчиков герметиков, имеющих в своем составе силикон или снижающих свою пластичность при комнатной температуре
Повышение температуры датчика из-за поломок связанных с перебоями в зажигании, концентрации воздушно-топливной смеси и др.
Неудачные многократные запуски двигателя в небольшой промежуток времени.
Отключения свечей зажигания при проверке работы цилиндров двигателя.
Обмывание наконечника датчика любой из эксплуатационных жидкостей.
Система выпускания не герметична.

Каковы признаки неисправности датчиков?

Расход топлива повышен.
Характеристики автомобиля с точки зрения динамики ухудшились.
Двигатель работает не устойчиво при малых оборотах.
Раскаленное состояние каталитического нейтрализатора и потрескивание в его районе расположения после остановки.
В некоторых случаях срабатывание сигнала «СНЕСК ЕNGINЕ» при движении.

drivedrom.ru

Запасные части и аксессуары для автомобилей ФОРД