Лямбда-зонд: задачи и устройство

О чем речь? Лямбда-зонд – это важный элемент выпускной системы, который измеряет количество кислорода в выхлопе, поэтому его еще называют кислородным датчиком. От его работы зависит, как ЭБУ будет формировать топливную смесь.

На что обратить внимание? Неисправности лямбда-зонда напрямую влияют на комфорт передвижения и стоимость эксплуатации автомобиля. Поэтому важно следить за его состоянием и своевременно проводить диагностику.

Задачи лямбда-зонда

Чтобы понять, что представляет собой данное устройство, обратимся к названию датчика. С помощью греческой буквы лямбда (λ) в машиностроении обозначается коэффициент излишка воздуха в топливно-воздушной смеси.

Когда у состава смеси оптимальные пропорции – на 14,7 части воздуха используется 1 часть топлива, лямбда равна 1. Разброс допустимых отклонений, при котором функционирование катализатора останется эффективным, минимальный: от 0,9 до 1,1.

Чтобы поддерживать высокую точность, необходимо применять системы питания с электронным впрыском горючего, а также использовать лямбда-зонд.

Ключевая задача данного датчика состоит в том, чтобы передавать ЭБУ на инжекторном автомобиле информацию о неправильном соотношении компонентов топливно-воздушной смеси.

Благодаря слаженному функционированию вышеуказанных механизмов регулируется объем горючего относительно воздуха. В результате повышается процент сгорания топлива в цилиндрах, а катализатор работает с максимальной эффективностью.

Необходимо понимать, что на многих новых машинах установлен дополнительный датчик – лямбда-зонд дублируется или к нему добавляются вспомогательные устройства. К примеру, это может быть установленный на выходе катализатора температурный датчик. Такой подход обеспечивает постоянный контроль за работой выхлопной системы, обеспечивая оптимальные пропорции топливно-воздушной смеси.

Расположение лямбда-зонда

Лямбда-зонд находится в выхлопной системе авто. На новых машинах обычно установлено множество датчиков, расположенных в подкапотном пространстве и на выхлопной трубе.

Первый датчик находится около мотора. Вы быстро обнаружите его, если потребуется замена. Выполнено устройство в виде маленького цилиндра, который вкручен в выпускной коллектор (на некоторых автомобилях два таких датчика).

Цель использования данного лямбда-зонда заключается в считывании данных о количестве кислорода и вредных веществ в выхлопных газах до их очистки катализатором.

Второй датчик находится под днищем машины, он прикреплен к выхлопной трубе (до глушителя). Этот лямбда-зонд считывает информацию после каталитического нейтрализатора и передает ее в электронный блок управления. ЭБУ выполняет сравнение полученных данных, чтобы найти отличия.

На машинах старого производства установлен только один датчик – снизу. На современных авто с моторами 1,6 л и более используется система из двух лямбда-зондов.

Но если у машины двойной выхлоп, устанавливается 3 или 4 таких датчика: 2 перед каталитическим нейтрализатором, рядом с мотором и по одному на каждой выхлопной трубе.

Конструктивно датчики могут отличаться: в некоторых моделях есть дополнительная обманка. К примеру, проставка из металла либо электроэмулятор. Обычно такую обманку устанавливают на второй лямбда-зонд. Это необходимо для того, чтобы обмануть электронный блок управления об уровне кислорода и составе выхлопных газов.

Данные действия требуются, если удален либо неисправен катализатор. Если не установить обманку, на ЭБУ авто непрерывно станет передаваться информация о неисправности, и на приборной панели будет светиться индикатор Check, в результате работа двигателя ухудшится.

Виды лямбда-зондов

Рассмотрим, какие датчики бывают.

Циркониевые зонды

На большинстве автомобилей установлены датчики из диоксида циркония с опорным напряжением 450 мВ.

Это устройство функционирует по принципу гальванического элемента с платиновым напылением и керамическим твердым электролитом. Пористые платиновые экраны способны пропускать ионы кислорода, в результате чего создается напряжение.

Для данного датчика нужно поднимать температуру выше 350 ᵒС. Если это условие не соблюдается, устройство не будет функционировать. По этой причине датчик оснащен подогревательным элементом с керамическими изоляторами.

Функционирует такой лямбда-зонд просто: выхлопной газ через перфорацию наконечника попадает в датчик, контактируя с атмосферным воздухом.

Образуется разница потенциалов из-за перемещения ионов кислорода между платиновыми экранами. Появляется напряжение, его уровень свидетельствует о количестве кислорода в системе.

Читайте также!

Резкая педаль газа: причины, диагностика, устранение проблемы

Подробнее

Эти данные поступают в ЭБУ автомобиля, затем блок управления передает команду, чтобы скорректировать объем топливной смеси, которая поступает в мотор.

Оптимальное состояние – стехиометрическое, в границах 450 мВ.

Циркониевые лямбда-зонды отличаются конструктивно и бывают трех типов:

• однопроводные (один сигнальный провод), контакты проходят через корпус датчика без нагрева;
• двухпроводные с заземляющим и сигнальным проводами, нагрев не требуется;
• устройства с нагревом (3-, 4-проводные датчики с заземлением и управляющими проводами).

Титановые датчики

При замене лямбда-зонда из титана вы заметите, что он практически ничем не отличается от циркониевой модели. Единственное отличие – материал, из которого они сделаны (диоксид титана). Количественные параметры выхлопных газов влияют на значение сопротивления.

Смесь будет бедной, если характеристики составляют 20 кОм, богатой – от 1 кОм.

Эталонной атмосферы нет, в обязательном порядке используется нагревательный элемент, поскольку для нормальной работы устройства важно обеспечить температурный режим 700 ᵒС.

Конструктивно титановые датчики сложные, боятся перепадов температур, при неисправности такого лямбда-зонда потребуется крупная сумма на его замену. Поэтому данная модель используется достаточно редко.

Широкополосные модели

Данный вид датчиков имеет отличия от вышеописанных моделей, поскольку в нем есть 2 рабочие камеры: насосная и измерительная.

В измерительной ячейке состав смеси должен постоянно поддерживаться на уровне, при котором λ = 1 (рабочий диапазон 0,7-1,6). Поэтому применяется специальная электросистема.

Насосная ячейка отслеживает содержание кислорода. К примеру, если смесь обеднена, устройство устранит излишки, при богатой смеси она насыщается по принципу диффузии.

Данная модель оснащена нагревателем, чтобы поддерживать температуру в нужном диапазоне от 600 ᵒС.

Циркониевые датчики встречаются чаще всего, однако высокую эффективность показывают именно широкополосные модели. Они способны определить тип смеси, а также узнать степень отклонения.

По этой причине устройство функционирует с высокой точностью и надежностью. Также широкополосные модели быстро реагируют на изменения, поэтому мотор работает в оптимальных условиях.

Причины и признаки проблем с лямбда-зондом

Ошибка лямбда-зонда появляется в основном из-за низкокачественного топлива. Если в горючем содержится свинец и ферроценовые присадки, то датчик забьется и сломается. Также данное устройство быстро выйдет из строя, если мотор функционирует с перебоями, к примеру есть пропуски зажигания из-за старых свечей или пробитых катушек.

В результате несгоревшая смесь проникает в систему выхлопа, где происходит ее догорание. Это приводит к тому, что катализатор выжигается, так же как и лямбда-зонды. Замена датчика потребуется, если в цилиндры попадет охлаждающая жидкость либо смазка.

Как проверить лямбда-зонд: обратите внимание на индикатор Check на панели приборов. При помощи автосканера либо самодиагностики вы можете считать код ошибки и определить, какой датчик сломался. Возможно, поврежден провод устройства, тогда нужно проверить цепь, чтобы найти неисправность.

Однако в некоторых случаях индикатор ошибки не высвечивается на приборной панели, даже если датчик вышел из строя. Возможно, устройство функционирует неправильно, в электронный блок управления поступают неверные данные, в результате состав смеси корректируется неверно.

В подобной ситуации нужно обратить внимание на то, как функционирует мотор, возможно, вы заметите признаки поломки.

Если датчик кислорода работает неправильно, будет нарушена вся система обратной связи и лямбда-коррекции. В таком случае вы заметите множество симптомов поломки. Увеличится потребление горючего, выхлопные газы будут повышенной токсичности, мощность мотора упадет, холостой ход станет нестабильным. Не стоит откладывать замену лямбда-зонда, иначе произойдет поломка катализатора: он просто осыпется из-за перегрева от переобогащенной смеси.

Диагностика и ремонт лямбда-зонда

Чтобы выполнить диагностику датчика, потребуется мультиметр, осциллограф. Также можно установить новое устройство и проверить, как будет работать система.

Прежде всего нужно осмотреть лямбда-зонд. Если визуально он кажется темным, закоптившимся, значит, он сгорел и проверять его нецелесообразно. Когда внешне датчик выглядит нормально, нет обрыва проводов, подгорания, необходимо выполнить диагностику.

Если вы уверены, что датчик вышел из строя, следует проверить функционирование нагревателя. Последовательность действий следующая:

• Включаем зажигание.
• Мультиметр переключаем в режим вольтметра, подсоединяем щупы к разъемам проводов подогрева.
• Замеряем напряжение. Важно, чтобы оно соответствовало напряжению аккумулятора – 12 или 24 В.

Когда напряжение в цепи нормальное, проверяем нагреватель. Алгоритм диагностики следующий:

• Снимаем разъем.
• Мультиметр переводим в режим омметра, присоединяем щупы к контактам нагревательного элемента.
• Определяем сопротивление, оптимальное значение – 2-10 Ом.

В случае, когда нагревательный элемент функционирует нормально, нужно определить опорное напряжение:

• Включаем зажигание, но не запускаем мотор.
• Мультиметр переключаем на 2 или 20 В, щупы устанавливаем на сигнальный провод и «массу» (либо на корпус авто).

Оптимальный показатель напряжения – 0,45-0,50 В.

Теперь проверяем, как работает лямбда-зонд. Прогреваем его до оптимальной температуры, поскольку только в этом случае удастся его продиагностировать. Порядок тестирования следующий:

• Заводим мотор, он должен поработать на холостых оборотах несколько минут.
• Щупы вольтметра (мультиметра) присоединяем к сигнальным проводам. При подключении учитываем полярность: плюс на плюс, минус на минус.
• Оптимальные показания вольтметра будут находиться в диапазоне от 0,1 до 0,9 В. О проблемах в работе устройства свидетельствуют показания 0,3-0,7, скорее всего, датчик скоро выйдет из строя. Когда показания вообще не меняются, значит, следует поставить новый лямбда-зонд.

Подобную диагностику можно выполнить при помощи осциллографа, чтобы получить полную информацию о работе датчика. Если все в порядке, на 2000-3000 оборотах на экране будет отражен ровный график, в котором верхний и нижний пики расположены практически на одном уровне, при этом промежутки между ними – до 120 мс. Если есть скачки, отклонения, зависания, значит, датчик вышел из строя.

Получится ли выполнить ремонт устройства? Датчик можно очистить, промыть, восстановить. Однако даже если все сделать правильно, лямбда-зонд не будет функционировать как прежде. Если датчик поврежден, его следует заменить, подобрав подходящее для вашей машины устройство.

Мнение автолюбителей о работе лямбда-зонда

Что говорят автовладельцы о работе датчика.

Оригинальный датчик или аналог

«Если у вас машина немецкого производства, выбирайте строго оригинальные запчасти. Если установить аналог, даже опытный диагност не сможет правильно его настроить. Если у вас новый «немец», будьте готовы к тому, что придется регулярно покупать дорогостоящие датчики и менять их. Не готовы к таким постоянным расходам? Тогда меняйте машину на японскую, и не будет никаких проблем».

Проблемы с диагностированием

«Нередко наблюдал ситуацию, когда ошибки датчика кислорода не связаны с поломкой лямбды. Ошибки появляются потому, что неисправна топливная система, горючее плохого качества, изношен ЦПГ, вышел из строя катализатор, плохая масса, недостаточное напряжение по сети, искажены данные датчиков моторного масла.

Кроме того, информация из электронного блока управления может быть искажена, по этой причине даже опытные диагносты не всегда могут сразу понять, почему лямбда-зонд вышел из строя».

Функционал лямбда-зондов

«Первый датчик отвечает за образование смеси, по этой лямбде идет обратная связь. Второй датчик сообщает о поломке катализатора».

Что будет, если заменить датчик

«На моем авто поменял лямбда-зонд в марте. Появились ошибки по активности. Потребление горючего снизилось на 6 литров, раньше расход был 15-16 в городских условиях, стал – 8-9 литров. Кроме того, автомобиль быстрее набирает скорость, выхлопные газы не такие токсичные. Заметил, что, если нет катализатора, то и на холодном моторе из выхлопной трубы будет выходить катализированный запах. При включении лямбды запах выхлопа становится неприятный».

Не нужно адаптировать новый датчик

«Без адаптации после замены вполне можно обойтись, просто скидываем ошибки и проезжаем на машине несколько километров».

Лямбда-зонд является важным кислородным датчиком системы двигателя, который отслеживает ее функционирование. При поломке данного устройства двигатель быстро выйдет из строя, повысится потребление горючего. Важно регулярно диагностировать работу лямбда-зонда, при необходимости заменять неисправный датчик.