Avtovoz54.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает?

Автоликбез 25 августа 2017

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

Принцип работы

Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. Разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала).

Особенность циркониевого лямбда-зонда — при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 — 0,9 В.

Что такое лямбда-зонд?

Лямбда-зонд расположен внутри выпускного коллектора рядом с двигателем. В автомобилях с системой бортовой самодиагностики EOBD II (европейские автомобили после 2001 г.) в каждом каталитическом нейтрализаторе есть еще один датчик, который проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора. Этот датчик измеряет процент несгоревшего кислорода, проверяя, чтобы его не было слишком много (слишком бедная воздушно-топливная смесь) или слишком мало (слишком богатая воздушно-топливная смесь). Результаты передаются в электронный блок управления двигателем (ECU), который регулирует количество топлива, подаваемого в двигатель, чтобы обеспечить оптимальное соотношение всех компонентов воздушно-топливной смеси. Соотношение компонентов постоянно изменяется в зависимости от различных факторов, включая нагрузки на двигатель (например, при подъеме), ускорение, температуру двигателя и длительность прогрева.

На рынке встречаются лямбда-зонды трех типов. Самые ранние по технологии и самые распространенные — лямбда-зонды на основе оксида циркония. Датчики этого типа есть в разных конфигурациях (с одним, двумя, тремя и четырьмя проводами). Это зависит от того, есть ли в датчике предварительный нагрев или нет. Второй тип — это лямбда-зонды на основе оксида титана. Они тоже бывают четырех видов (см. на рисунке). Датчики этого типа легко отличить, поскольку диаметр резьбы у них меньше, чем у датчиков на основе оксида циркония (визуально у таких датчиков есть желтый и красный провода). И, наконец, третий тип — это так называемый широкополосный лямбда-зонд, который также имеет название «датчик с 5 проводами». Это самый технологически новый и самый точный датчик. Широкополосный лямбда-зонд чаще других используется в новых автомобилях, оснащенных двумя лямбда-зондами в каталитическом нейтрализаторе.

Как работает лямбда-зонд?

Лямбда-зонд используется для регулировки воздушно-топливной смеси. Блок управления двигателем получает данные от датчика и определяет необходимое количество топлива. Это означает, что воздушно-топливная смесь постоянно колеблется между бедной и богатой, позволяя каталитическому нейтрализатору работать максимально эффективно, одновременно обеспечивая сбалансированность воздушно-топливной смеси и уменьшая вредные выбросы.

Читать еще:  Какие сиденья подходят на ваз 2114

Если блок управления двигателем не получает данные от датчика, например, когда двигатель только что запустился или датчик неисправен, то блок управления двигателем использует постоянную богатую смесь, что увеличивает расход топлива и токсичность выбросов. Если лямбда-зонд или электропроводка неисправны или изношены, автомобиль будет постоянно работать на богатой смеси, что увеличит расход топлива и подвергнет возможной неисправности другие элементы системы снижения токсичности выбросов, такие как каталитические нейтрализаторы.

Когда нужно проверять лямбда-зонды?

Как правило, лямбда-зонд служит долго, но может также выйти из строя. Если вы заметили один из следующих признаков, разумно будет проверить лямбда-зонд:

  • Неравномерность холостого хода
  • Жесткий звук работы двигателя
  • Высокий расход топлива и низкая эффективность
  • Высокая токсичность выбросов
  • Черный дым и сажа вокруг выхлопной трубы
  • Неисправность лямбда-зонда может иметь различные причины, в том числе:
  • Использование герметизирующей пасты с силиконом на элементах выпускной системы перед лямбда-зондами
  • Загрязненное топливо или присадки, содержащие свинец
  • Двигатель начал сжигать масло, от чего на датчике появляются отложения сажи
  • Внешнее загрязнение, например, соль с дорожного покрытия, материалы антикоррозионной защиты или химические вещества
  • Срок службы датчика закончился

Как проверить лямбда-зонд на основе оксида циркония

Для этого проверьте напряжение на сигнальном проводе (обычно черного цвета). Как правило, когда двигатель прогрет и работает нормально, измерения должны показывать значение в диапазоне от 0,1 до 0,9 В примерно два раза в секунду при 2000 об/мин.

Если лямбда-зонд с нагревом (три или четыре провода), измерьте сопротивление цепи нагрева датчика при помощи омметра. Цепь нагрева датчика — это два провода одного цвета, обычно белого или черного. Рекомендуется всегда сверяться со схемой электрооборудования автомобиля и проводить измерения при нормальной рабочей температуре двигателя.

Как проверить лямбда-зонд на основе оксида титана (легко определить, поскольку диаметр резьбы меньше, чем у датчика на основе оксида циркония, и всегда присутствует желтый и красный провод)

Измеренное напряжение на сигнальном проводе аналогично напряжению датчика на основе оксида циркония. Низкое напряжение соответствует бедной смеси, а высокое напряжение (около 1 В) соответствует богатой смеси. В некоторых блоках управления двигателем измерения проводятся другим способом, в зависимости от их конструкции.

Как диагностировать широкополосный лямбда-зонд

Для диагностики широкополосного лямбда-зонда вам понадобится сканер или осциллограф.

Как снять и заменить лямбда-зонд

Используйте специальный ключ для облегчения демонтажа лямбда-зонда. Проверьте правильность подбора по каталогу. Похожие элементы могут иметь другое время отклика, т. е. они не одинаковы. Нанесите смазку вокруг резьбы нового датчика, чтобы его легко было установить сейчас и демонтировать позднее. Датчик можно вкрутить на место рукой и затянуть специальным ключом с необходимым усилием, указанным в руководстве по обслуживанию автомобиля.

Смотрите больше с Garage Gurus

Узнайте больше об этой процедуре: специалист Garage Gurus покажет вам точно, как проверить, снять и установить лямбда-зонд.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них – датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

  • Наружный электрод – осуществляет контакт с выхлопными газами.
  • Внутренний электрод – контактирует с атмосферой.
  • Нагревательный элемент – используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
  • Твердый электролит – расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
  • Корпус.
  • Защитный кожух наконечника – имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.
Читать еще:  Регулятор напряжения ваз 2105

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ – бедная смесь, от 450 до 900 мВ – богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Как почистить лямбда-зонд

Сразу отметим, официально деталь неремонтопригодная, то есть ремонт лямбда-зонда не предполагается и датчик нужно менять. Однако, часто элемент выходит из строя именно по причине нагара на чувствительном элементе. Этот элемент стоит под защитным колпачком.

Сложность в том, что эффективно очистить датчик кислорода можно, сняв защитный колпачок. Если наружная мойка не помогает, колпачок снимают на токарном станке. Далее, после очистки, колпачок нужно повторно закрепить. Обычно его крепят при помощи аргонной сварки. Если же такая чистка не дала результатов, выходом остается только замена лямбда датчика.

А если неисправен лямбда-зонд

Лямбда-зонд – один из элементов системы питания инжекторных автомобилей, который в наших условиях эксплуатации может создавать проблемы. Как их избежать?

Лямбда-зонд – один из элементов системы питания инжекторных автомобилей, который в наших условиях эксплуатации может создавать проблемы. Как их избежать?

Назначение

Греческая лямбда в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливовоздушной смеси. Отсюда и пошло название датчика, который измеряет этот коэффициент, а точнее – остаточный кислород (О2) в отработавших газах (другое название – датчик кислорода). Назначение датчика – предоставить ЭБУ двигателя информацию, позволяющую определить характер сгорания топлива. Это необходимо для создания нормальных условий работы каталитического нейтрализатора отработавших газов. Дело в том, что «окно» эффективной работы катализатора очень узкое, когда в цилиндрах сгорает 14,6–14,8 части воздуха и 1 часть топлива (при сгорании такой смеси лямбда = 1±0,01). Обеспечить такое точное регулирование состава топливо-воздушной смеси возможно только с помощью систем питания с электронным впрыском топлива. Лямбда-зонд в этих системах выполняет функцию контролера в выпускном тракте.

Лямбда-зонд: причины и симптомы поломок

Нарушения в работе или даже отказ лямбда-зонда может произойти из-за:

разрывов электроцепей подключения;
замыкания;
загрязнения продуктами сгорания бензина с повышенным содержанием октаноповышающих присадок;
термических перегрузок вследствие перебоев зажигания;
механических повреждений (например, при езде по бездорожью).

Сильно сокращают срок службы лямбда-зонда плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливо-воздушная смесь.

При неисправном лямбда-зонде содержание СО в выхлопе возрастает с 0,1–0,3% до 3–7%. Уменьшить его значение в большинстве старых моторов без замены датчика сложно, т. к. запаса хода регулятора качества смеси потенциометра может не хватить. В автомобилях с двумя лямбда-зондами в случае отказа второго датчика добиться нормальной работы двигателя без серьезного вмешательства в электронику невозможно.

Читать еще:  Какой двигатель можно поставить на ваз 2110 от иномарки

Признаки неисправности лямбда-зонда:

Интервалы замены датчиков:

Лямбда-зонд: лечение неисправности

Технологии ремонта неисправных лямбда-зондов не существует – в случае поломки они подлежат замене. Однако наши «дяди Васи» все-таки разработали методику восстановления этих датчиков, но эффективна она не во всех случаях. Чаще всего он перестает работать из-за отложений нагара на чувствительном элементе под защитным колпачком. Если налет удалить, работоспособность «лямбды» восстанавливается. Очистить чувствительный элемент датчика можно, промыв его в ортофосфорной кислоте, которая за 10–20 минут разъедает загрязнения, не уничтожая электроды с редкоземельными металлами. Эффективнее чистить лямбда-зонд после снятия защитного колпачка на токарном станке и мойки с использованием тонкой кисточки. Но делать это целесообразно, если есть возможность закрепить колпачок с помощью аргоновой сварки. После промывки датчик следует ополоснуть водой и просушить. Если мойка не помогает, значит, «лямбду» нужно менять. Стоимость мойки значительно меньше, чем стоимость нового лямбда-зонда (от 300 грн.). Можно заменить неподогреваемый датчик на подогреваемый (но не наоборот!). При несовместимости разъемов недостающую электроцепь подогрева проложите самостоятельно, а вместо разъема используйте универсальные автомобильные контакты.

Зачем вовремя менять лямбда-зонд:

Лямбда-зонд: диагностика

Специалисты Bosch рекомендуют проверять лямбда-зонд и систему регулирования топливной смеси каждые 30 тыс. км пробега.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после его разогрева до температуры 300–400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения. Поэтому сигнал лямбда-зонда проверяется при включенном и прогретом двигателе. Для измерения лучше подходит осциллограф, чем мультиметр, поскольку с его помощью наиболее точно оценивается форма и частота сигнала.

Затем измеряется сопротивление нагревателя датчика (при отсоединенном штекере), составляющее при комнатной температуре от 2 до 14 Ом (согласно требованиям производителя). Далее проверяется напряжение, подведенное к нагревателю: при включенном зажигании и подсоединенном разъеме зонда оно должно составлять не менее 10,5 В. Если это значение ниже, необходимо тщательно проверить напряжение батареи, кабели и соединения.

Лямбда-зонд: тонкости монтажа

Датчики должны устанавливаться и демонтироваться только при помощи соответствующих инструментов.
Если лямбда-зонд используется повторно, резьбу необходимо обработать специальной монтажной пастой. При этом следует избегать попадания пасты на защитную трубку, так как это может привести к сбоям в работе датчика. Новые лямбда-зонды ведущих производителей заранее обработаны пастой.
Соблюдайте указанный производителем момент затяжки, обычно составляющий от 40 до 60 Нм.
Лямбда-зонды требуют осторожного обращения во избежание механических повреждений (например, из-за падения).
Поскольку датчики всасывают наружный (эталонный, для сравнения) воздух через соединительный разъем, его нельзя обрабатывать контактным спреем или смазкой. При промывке двигателя и днища разъем лямбда-зонда следует тщательно изолировать.

Вадим Долгий
Технический консультант компании «Роберт Бош Лтд.»

При выходе лямбда-зонда из строя возникает вопрос, где купить новый. Это не проблема, так как созданы универсальные лямбда-зонды для установки на любой автомобиль. Они отличаются от «обычных» только способом подключения. Для подключения универсального лямбда-зонда компания Bosch разработала специальный переходник, который подключается к штатной проводке штекера старого зонда. Переходник обеспечивает точный и устойчивый сигнал, водонепроницаем, не подвержен влиянию перепадов температур и вибрации, обеспечивает поступление чистого воздуха на измерительный элемент.

Юрий Дацык
Фото Bosch, GM

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector