Лямбда-зонд: принципы его работы и особенности замены

Способы диагностики кислородного датчика

Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.

Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.

Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить

Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)

Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:

• Напряжение в нагревательной цепи;
• «Опорное» напряжение;
• Состояние нагревателя;
• Сигнал датчика.

Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа

Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:

1. Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
2. Щупы присоединяют к цепи подогрева.
3. Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе — 12В.

«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.

«—» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд — ЭБУ».

Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:

1. Включают зажигание.
2. Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
3. Прибор должен показать 0,45 В.

Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:

1. Снимают разъём с устройства.
2. Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
3. Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.

Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:

1. Заводят двигатель.
2. Прогревают его до рабочей температуры.
3. Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
4. Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
5. Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.

Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.

Видео: проверка лямбда-зонда тестером

Проверка осциллографом

Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Очерёдность действий:

1. Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
2. Мотор прогревают до рабочей температуры.
3. Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
4. По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.

Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда

Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.

Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом

Другие способы проверки

Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.

Перечень ошибок лямбда-зонда

Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.

Главная →

Устройство → Двигатель →

Принцип работы лямбда-зонда

Как известно, в настоящее время пока ещё не изобретено способов, как повысить КПД технического устройства до 100%. Автомобильный двигатель не является исключением – в этом сложном агрегате существует немало узлов, в которых происходят энергетические потери. В частности, сгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах происходит не полностью, о чём свидетельствует наличие в выхлопном газе остатков кислорода и углеводородов.

Так вот, лямбда-зонд как раз и представляет собой датчик, в задачи которого входит определение химсостава выхлопа. А если быть точнее – содержимого в нём кислорода. В норме этот показатель должен находиться в пределах 0.1-0.3%. Увеличение данного значения будет свидетельствовать о переобогащённой смеси, что для ДВС так же плохо, как и работа на обеднённой ТВС.

Лямбда-зонд в большинстве случаев устанавливается в оконечной части системы выпуска отработанных газов, перед и после выпускного коллектора (следует отметить, что вместо обычного глушителя в таких случаях присутствует его модифицированная разновидность – каталитический нейтрализатор).

Разумеется, прогресс не стоит на месте – конструкция лямбда-зонда постоянно совершенствуется. Двухканальная компоновка как более простая в изготовлении характерна для транспортных средств эконом-класса, а также автомобилей, производившихся, начиная с 80-х годов прошлого века. В настоящее время преобладают системы широкополосного типа – такой лямбда-зонд оказывает более положительное воздействие работу двигателя, поскольку умеет определять состав выхлопа с гораздо большей точностью.

Если перечислить, на что влияет лямбда-зонд в машине, то окажется, что улучшение качественного состава ТВС – это отнюдь не самоцель. Благодаря более эффективному горению смеси удаётся заметно увеличить общий ресурс силового агрегата, добиться ощутимого снижения расхода топлива, а также решить проблему нестабильной работы мотора на ХХ.

Если рассмотреть более детально, как работает лямбда-зонд, то оказывается, что он не может формировать однородный сигнал, поскольку сам принцип работы силового агрегата основан на генерации неоднородного количества циклов за единицу времени. Так что можно утверждать, что кислородный датчик в общем случае реагирует на отсутствие стабильности в функционировании мотора, и оповещение об этом бортового компьютера и является основной задачей этого устройства.

Проще говоря, кислородные датчики в режиме реального времени отсылают данные в ЭБУ (вернее, в блок бортового компьютера, специализирующийся на управлении работой топливной системой), а уже там происходит анализ этих данных. Он заключается в усреднении полученной информации и сравнении результата с эталонным значением. В качестве таковой принято считать стехиометрическую топливовоздушную смесь, в которой на 1 объёмную часть горючего приходится 14.7 объёмных частей атмосферного воздуха. Такое соотношение обозначается буквой λ и принимается за единицу. Если лямбда (вот и ответ на вопрос, почему устройство называется лямбда-зондом) меньше единицы – смесь обогащённая, то есть объёмная доля топлива больше единицы. В противном случае говорят об обеднённой ТВС.

ЭБУ корректирует работу топливной системы таким образом, чтобы коэффициент λ всегда был равен единице, благоприятствуя самому эффективному сгоранию топлива и повышению КПД двигателя до максимально возможного значения.

Если отключить лямбда-зонд, даже при идеально настроенном механизме подачи ТВС, со временем он будет сбиваться. А неоптимизированное сгорание горючего – это следующие неприятные моменты:

• перегрев силового агрегата;
• более быстрый износ всех компонентов системы выхлопа, включая каталитический нейтрализатор;
• увеличенный расход технических жидкостей (масла, горючего, ОЖ);
• быстрое прогорание клапанов, поршней, колец;
• заметное снижение мощности (тяги) мотора на всех режимах.

Поэтому так важно поддерживать кислородные датчики в исправном состоянии

Как продлить срок службы лямбда-зонда и когда его менять

Зная принцип работы лямбда-зонда и его взаимосвязь с другими элементами, установить нарушение функционирования датчика будет достаточно просто. Датчик лямбда-зонда однозначно требует внимания автовладельца в следующих случаях. Если:

• на холостых оборотах или на малом газу мотор работает с перебоями либо глохнет;
• в ходе работы транспортного средства расходуется повышенное количество топлива;
• резко ухудшились динамические характеристики автомобиля;
• после прекращения работы двигателя слышны шумы, похожие на потрескивание, которые сопровождаются неприятным запахом сероводорода.

Если после выключения двигателя вы услышали потрескивание рядом с нейтрализатором, то, вероятнее всего, лямбда-зонд вышел из строя, реанимировать его уже не получится. Но если не упустить время до окончательной поломки, увеличить период работы устройства можно при соблюдении следующих условий:

1. Заправляйте авто только качественным и подходящим для вашей модели топливом.
2. Отдавайте предпочтение проверенным жидкостям с присадками, которые имеют сертификаты качества.
3. Откажитесь от использования герметиков в целях фиксации датчиков.
4. Выдерживайте достаточные паузы между запусками двигателя.
5. Не отключайте свечи зажигания при проверке работы цилиндров.
6. Старайтесь не перегревать выхлопную систему машины (максимально допустимая температура для нормального функционирования лямбда-зонда составляет +950 °C).
7. Не обрабатывайте наконечники датчиков средствами, в составе которых присутствуют химически активные элементы.
8. Следите за герметичностью соединения датчика и трубы.

Придерживаясь перечисленных рекомендаций, вы сможете максимально продлить срок службы лямбда-зонда и осуществлять его замену только по мере необходимости.

Ошибочно полагать, что маленький лямбда-зонд является незначительной деталью, которая не требует вашего внимания. Кислородный датчик участвует в работе основных систем автомобиля, а каждая замена лямбда-зонда на 1 500–2 000 рублей будет уменьшать ваш бюджет. Бережное обращение и своевременная диагностика позволят не только продлить срок службы датчика, но и сэкономить ваши финансы.

Назначение и принцип работы

Лямбда зонд – это устройство, предназначенное для контроля состава выхлопных газов. С помощью него определяется объем кислорода, оставшийся после сгорания топлива, а полученные данные по сигнальным проводам передаются на ЭБУ автомобиля. Для чего это нужно?

Дело в том, что работа систем выпуска отработанных газов и топливной тесно взаимосвязаны.

Связующим звеном в этой цепи является электронный блок управления, который не только получает данные от датчика кислорода в виде электрических импульсов, но и передает на его сигнальный вывод опорное напряжение 0.45 вольт (это важно). ЭБУ, получая данные от датчика кислорода, корректирует, в зависимости от режимов работы двигателя (на холодную, в прогретом состоянии, под нагрузкой и без нее, и т.д.), качество топливовоздушной смеси поступающей в цилиндры двигателя, которая может быть обогащённой, бедной, обедненной и т.д

Корректировка происходит за счет изменения времени открытия топливных форсунок

ЭБУ, получая данные от датчика кислорода, корректирует, в зависимости от режимов работы двигателя (на холодную, в прогретом состоянии, под нагрузкой и без нее, и т.д.), качество топливовоздушной смеси поступающей в цилиндры двигателя, которая может быть обогащённой, бедной, обедненной и т.д. Корректировка происходит за счет изменения времени открытия топливных форсунок.

Правильное соотношение топлива и воздуха для определенных условий работы двигателя, при которых горючая смесь сгорает полностью, называется стехиометрической топливовоздушной смесью.

Также существует такое понятие как коэффициент избытка воздуха или уровень лямбда.

В идеальных условиях, когда все пропорции топлива и воздуха соблюдены правильно (14,7 частей воздуха и 1 часть топлива) этот коэффициент равен 1.

Если смесь обедненная (15:1 и выше), то уровень лямбда будет больше 1, если обогащенная (ниже 14:1), меньше.

Представим, что лямбда зонд неисправен и передает ошибочные данные на ЭБУ. В результате для разных режимов работы двигателя будет формироваться неправильная топливовоздушная смесь, а это минимум большой расход топлива и потеря мощности.

Дальше идет экологическая составляющая, без которой на современных автомобилях никуда, речь идет про каталитический нейтрализатор.

При сгорании топлива образуется ряд токсических компонентов, увеличенное количество которых в выхлопных газах негативно влияет на эффективность работы катализатора.

К основным токсическим веществам можно отнести:

1. Несгоревшие углеводороды — CH;
2. Угарный газ и окись кислорода — CO;
3. Окись азота – Noх.

Ошибки в работе лямбда зонда, и как следствие, неправильное сгорание топлива, приводит к увеличению содержания вредных веществ в выхлопных газах, а с таким количеством катализатор уже не в состоянии справиться.

Существует такое понятие, как «медленный датчик», это когда время его срабатывания превышает 120 мСек и по этой причине ЭБУ не успевает подготовить правильную топливную смесь, отсюда и повышенная токсичность отработанных газов. Но об этом ниже.

Получается, что лямбда зонд является важным устройством, от работы которого зависит насколько правильно будет формироваться стехиометрический состав топливовоздушной смеси при тех или иных режимах работы силового агрегата.

Когда он исправен погрешность в формировании стехиометрического состава равна ±1% и это очень важно, а когда нет, эта цифра увеличивается

Замена лямбда-зонда

Во-первых, вам необходимо его найти. Во многих автомобилях приходится прибегать технической информации производителя авто. Это позволит вам проверить, где именно находится датчик, где находится гнездо для подключения его кабеля и какие элементы необходимо демонтировать, чтобы добраться до датчика.

В Интернете вы можете найти множество очень дешевых заменителей, до 1000 рублей, которые редко бывают эффективными, так как они могут отправлять неточные сигналы.

Фирменные лямбда-зонды надежны и работают без сбоев долгие годы.

Сколько стоят эти зонды?

• Opel Astra G / Opel Corsa B — 4500 рублей (Bosch)
• Fiat Brava / Фиат Браво — 2500 рублей (NGK)
• Fiat Cinquecento — 2300 рублей (Bosch)
• Daewoo Espero / Daewoo Lanos — 1800 рублей (Bosch)
• Альфа Ромео 155 — 2800 рублей (Bosch)
• Volvo S40 — 6500 рублей (NGK)
• Opel Astra F — 4100 рублей (FAE)

Новый зонд должен идеально соответствовать конкретной модели автомобиля и его версии двигателя. Вопросы сборки также важны. Зонд должен иметь правильную разъем, диаметр и длину кабеля.

При установке зонда может оказаться, что выхлопная система настолько ржавая, что установка нового зонда невозможна. Тогда может возникнуть необходимость заменить определенный элемент выхлопной системы на новый.

Только в случае замены датчика замена не должна стоить более 1000 рублей. Вам нужен простой, но специализированный инструмент для зондов, а также высокотемпературная смазка, поставляемая производителем. Также может возникнуть необходимость стереть ошибку, сохраненную в бортовой диагностической системе автомобиля. Шнур питания датчика должен быть проложен так, чтобы он был безопасным и не касался горячих компонентов выхлопной системы.

Снятие лямбда-зонда. Компании, которые занимаются удалением катализаторов, также удаляют второй лямбда-зонд (позади катализатора). В противном случае после удаления катализатора двигатель все еще работает в аварийном режиме. Механическое удаление само по себе неэффективно. Существуют вмешательства в программное обеспечение двигателя или специальные элементы его крепления(обманки), которые позволяют датчику зонда не погрузиться в поток выхлопных газов. В результате он не обнаруживает никаких отклонений, вызванных отсутствием катализатора.

Датчик кислорода (лямбда-зонд)

Отдельно хочется остановиться вот на таком нюансе.

Принцип действия датчика кислорода или лямбда-зонда основан на сравнении концентрации кислорода в воздухе с концентрацией кислорода в выхлопных газах! А не просто измерением кислорода в выхлопе!

Поэтому для полноценной работы большинству лямбда-зондов необходим доступ свежего воздуха. Бытует мнение, что воздух иногда подаётся… по проводам!

Да. По проводам. Об этом предупреждал BOSCH.

А вот, что по этому поводу гласит TIS Шевроле:

При повреждении проводки HO2S1, разъема или клеммы, необходимо заменить весь блок HO2S1. Проводку, разъем и клеммы не ремонтировать. Для правильной работы датчика необходимо обеспечить ему опорный сигнал чистого воздуха. Данный опорный сигнал чистого воздуха обеспечивается проводом(ами) HO2S1. Любая попытка ремонта проводов, разъема или клемм может привести к созданию преграды для воздушного опорного сигнала и снизит показатели работы HO2S1

Поэтому хочется обратить внимание любителей перепаивать разъёмы, смазывать контакты и т.п. на вышеизложенную информацию! Хорошо подумайте перед такими манипуляциями

Я видел не один датчик кислорода, испорченный через разъём!!! Чаще всего при диагностике это выглядит следующим образом — график имеет практически ровную линию с опорным напряжением порядка 400 мВ и практически не реагирует на состав выхлопных газов.

Будьте внимательны и всегда отдавайте отчёт своим действиям!

Запомните эти важные моменты:

1. На датчике есть атмосферное отверстие (наружу). Поэтому: а) нельзя мыть под давлением сам датчик и разъем; б) нельзя покрывать смазкой и т.п. контакты разъема; 2. Желательно смазывать высокотемпературной смазкой резьбу датчика, но нельзя смазывать защитный корпус датчика. 3. Усилие затяжки 40 Н-м. 4. При ударе по корпусу, внутри может отвалиться измеряющий элемент. 5. Частота сигналов рабочей лямбды не менее 1 переключения за 2 секунды. 6. Сопротивление нагревательного элемента от 3 Ом до 35 Ом. 7. Напряжение нагрева подаваемое на лямбду = 10-14.5 В. 8. Напряжение сигнала с лямбды на прогретом двигателе: при бедной смеси — менее 0.4 В; при богатой смеси — более 0.6 В. 9. Период контроля параметров лямбды — каждые 30 тыс.км.

Дальше будет описан процесс замены датчиков кислорода. Если Вы хотите вникнуть в суть работы этого датчика, а также научиться его диагностировать и посмотреть реальные примеры неисправности датчиков кислорода, тогда ознакомьтесь со статьёй Лямбда зонд

На Шевроле Лачетти установлены два датчика концентрации кислорода: один на выпускном коллекторе (управляющий),…

…второй — на приемной трубе (диагностический).

Примечание! На ранние версии устанавливался только один датчик кислорода. Перед катализатором. Он имеет два провода. На более поздние авто устанавливалось два датчика. Они имеют по четыре провода (подогрев).

По сигналам датчика ЭБУ производит корректировку состава топливовоздушной смеси для оптимальной работы каталитического нейтрализатора, а по сигналам диагностического — отслеживает эффективность его работы. При неисправности датчиков концентрации кислорода ЭБУ переходит на резервную программу работы, на щитке приборов загорается контрольная лампа неисправности системы управления двигателем.

Примечание! Не все неисправности датчика кислорода приводят к появлению ошибки! Один из примеров рассмотрен в видео ниже, гдя показал неисправность датчика кислорода и его замену.

Чистка датчика кислорода

Есть два варианта почистить контроллер. Независимо от метода, перед выполнением процедуры устройство надо демонтировать из посадочного места. Для этого используется специальный съемник либо гаечный ключ соответствующего размера.

Первый способ

Данный вариант не является наиболее простым и быстрым, поскольку потребителю необходимо получить доступ к керамической составляющей регулятора. А эта основа расположена за защитным стальным колпачком, который демонтировать самостоятельно бывает проблематично. Для выполнения задачи придется использовать ножовку по металлу, но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить поверхность. Поэтому более целесообразно использовать токарный станок — с его помощью у основания регулятора можно срезать колпачок рядом с резьбой, используя резцу.

При отсутствии соответствующего оборудования допускается воспользоваться напильником. Полностью демонтировать колпачок таким инструментом не выйдет, но можно сделать небольшие отверстия длиной около 5 мм. Когда будет обеспечен доступ к основанию кислородного регулятора, можно чистить устройство, для выполнения задачи потребуется ортофосфорная кислота.

Процесс очистки:

1. Берется около 100 мл очистительного средства. При отсутствии ортофосфорной кислоты можно использовать флюс для пайки либо преобразователь ржавчины.
2. Средство очистки наливается в стеклянную емкость, для этого можно использовать обычную банку либо рюмку. В нее опускается сердечник кислородного датчика. Полностью класть регулятор в емкость нельзя.
3. Через 15-20 минут выполняется промывка основания контроллера с помощью дистиллированной воды. Затем датчик необходимо полностью высушить.
4. Процедура прочистки может повторяться несколько раз, пока налет не исчезнет с металлического основания сердечника. Если удалить загрязнения не получилось, то воздействие очистительного средства можно усилить, используя кисть, которой необходимо обрабатывать и прочищать основание.
5. Если ранее удалось демонтировать защитный колпачок, то вместо кисти допускается применение зубной щетки. Когда процедура завершена, регулятор промывается и высушивается. Вернуть колпачок на место можно, используя аргонную сварку.

При реализации этого метода надо учитывать нюансы:

1. Ортофосфорная кислота представляет собой агрессивное и химически опасное средство. При работе с ней необходимо соблюдать все правила техники безопасности. Нельзя допустить ее попадания на слизистые оболочки или внутрь организма.
2. Если кислородный контроллер сильно загрязнен, то 20 минут для его качественной прочистки будет недостаточно. Поэтому нужно подождать несколько часов, пока датчик лежит в емкости с кислотой. В запущенных случаях воздействие очистительного средства можно увеличить до 8 ч.
3. Чтобы убедиться в том, что процедура ремонта была выполнена правильно, может понадобиться определенное время. Это позволит автовладельцу оценить качество работы транспортного средства и произвести замер расхода горючего. Если на приборной панели после очистки продолжает гореть индикатор «Чек Энджин», это говорит о том, что восстановить работу регулятора не получилось.
4. В случае когда кислородный контроллер оборудован защитным колпачком с двойной оболочкой, сделать отверстия с помощью напильника не выйдет. Оптимальным вариантом будет прочистка сердечника путем его замачивания в кислоте с защитным компонентом.

Второй способ

Для реализации этого метода понадобится то же очистительное средство. Процедура восстановления будет выполняться с использованием газовой плиты либо горелки. В первом случае рекомендуется использование самой маленькой конфорки, этот вариант более удобный. С нее необходимо заранее демонтировать крышку, после чего перевернуть ее и положить, сместив в сторону и установив так, чтобы она закрывала газовую трубу от попадания кислоты внутрь.

Затем огонь зажигается, сердечник лямбда-зонда обрабатывается кислотой, а потом разогревается на конфорке. После того как кислота начнет брызгать и кипеть, на поверхности устройства появится сине-зеленая соль. Необходимо дождаться, пока очистительное средство полностью не выкипит, а затем обмыть регулятор дистиллированной водой. После этого процедура обработки кислотой и прогрева повторяется еще несколько раз до момента, пока датчик не заблестит. Прежде чем устанавливать на место резьбу, ее рекомендуется смазать графитовым средством. Затем регулятор ставится на место.

Заключение

Ремонтировать лямбда зонд не берутся, потому что нет возможности купить или заказать отдельно нагревательные элементы, которые выполнены из особых материалов. Именно поэтому кислородный датчик — недешевое устройство (от 3000 руб).

Иногда помогает промывка с помощью химии.

Можно попробовать собрать из двух сломанных кислородных датчиков один целый, но паять нужно особым припоем. Обычная пайка невозможна, ведь выпускной коллектор в процессе работы греется до температуры 300 градусов по Цельсию, а значит, весь припой просто растечется.

В большинстве случаев ремонт заключается в замене датчика на СТО. Если предполагается удаление катализатора, то датчик кислорода вообще демонтируют. На его место ставят заглушку или просто отключают проводку. Обязательно проводится перепрошивка ЭБУ автомобиля. Иначе ошибка «Check Engine» будет гореть постоянно.