Сколько грамм платины в лямбда зонде

Обновлено: 04.07.2024

©А. Пахомов 2007 (aka IS_ 18 , Ижевск)

На написание этого материала натолкнуло обилие вопросов на нашем форуме, связанных с непониманием (или недопониманием) принципа работы датчика кислорода, или лямбда-зонда.

Прежде всего, нужно идти от общего к частному и понимать работу системы в целом. Только тогда сложится правильное понимание работы этого весьма важного элемента ЭСУД и станут понятны методы диагностики.

Чтоб не углубляться в дебри и не перегружать читателя информацией, я поведу речь о циркониевом лямбда-зонде, используемом на автомобилях ВАЗ. Желающие разобраться более глубоко могут самостоятельно найти и прочитать материалы про титановые датчики, про широкополосные датчики кислорода (ШДК) и придумать методы их проверки. Мы же поговорим о самом распространенном датчике, знакомом большинству диагностов.

Итак, датчик кислорода. Когда-то очень давно он представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся выхлопными газами и занимал весьма продолжительное время. Жесткие нормы токсичности требовали быстрого вступления датчика в полноценную работу, вследствие чего лямбда-зонд обзавелся встроенным подогревателем. Поэтому датчик кислорода ВАЗ имеет 4 вывода: два из них – подогреватель, один – масса, еще один – сигнал.

Из всех этих выводов нас интересует только сигнальный. Форму напряжения на нем можно увидеть двумя способами:

а) сканером
б) мотортестером, подключив щупы и запустив самописец.

Второй вариант, вообще говоря, предпочтительнее. Почему? Потому, что мотортестер дает возможность оценить не только текущие и пиковые значения, но и форму сигнала, и скорость его изменения. Скорость изменения – это как раз характеристика исправности датчика.

Итак, главное: датчик кислорода реагирует на кислород. Не на состав смеси. Не на угол опережения зажигания. Не на что-либо еще. Только на кислород. Это нужно осознать обязательно. Как именно это происходит, в подробностях описано здесь.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0 . 45 В. Чтоб быть полностью уверенным, можно отключить разъем датчика и проверить это напряжение мультиметром или сканером. Все в порядке? Тогда подключаем датчик обратно.

Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.

Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливо-воздушную смесь.

1 . Нужно совершенно четко отличать неисправность ЭСУД от неисправности лямбда-зонда.

2 . Проверить зонд можно, контролируя напряжение на его сигнальном выводе сканером или подключив к сигнальному выводу мотортестер.

3 . Искусственно смоделировав обедненную или, наоборот, обогащенную смесь и отследив реакцию зонда, можно сделать достоверный вывод о его исправности.

5 . Наличие ошибки, указывающей на дефект лямбда-зонда, отнюдь не является поводом для его замены.

Современные автомобили должны соответствовать всем нормам экологичности, поэтому перед выхлопной трубой устанавливается каталитический нейтрализатор (конвертер), или просто катализатор. Эта деталь состоит из множества очень мелких керамических ячеек, которые задерживают вредные вещества из выхлопных газов.

Нужен ли эмулятор кислородного датчика?

Прежде чем узнать, как делается обманка на катализатор своими руками, не помешает ознакомиться с доводами, выступающими в пользу данной операции. Автомашины, конструктивно соответствующие стандартам Euro-4 или Euro-5, предусматривают наличие двух кислородных контроллеров, установленных до и после каталитического нейтрализатора. Датчики сравнивают показания, а если они не будут совпадать, то бортовой компьютер делает вывод, что автокатализатор неисправен или вовсе отсутствует. Такая ситуация приводит к следующим последствиям:

Практически все автопроизводители рекомендуют заменить неисправный нейтрализатор. Но не каждый автовладелец пойдет на это, ведь цена некоторых экземпляров, например, для ВАЗ доходит до 60 000 рублей. Сюда же стоит добавить стоимость установки прибора. Поэтому многие автолюбители интересуются, что такое обманка катализатора своими руками и схема ее реализации.

Суть работы эмулятора сводится к изменению реальных показаний датчиков, после чего ЭБУ переходит на штатный режим работы. При этом сам нейтрализатор можно вырезать или заменить его пламегасителем. Процедура установки имитатора не сложнее, чем увеличение клиренса Renault Duster.

Несколько советов, которые позволят продлить жизнь катализатору

Но не стоит забывать, что использование подобного рода устройств существенно сказывается на экологическом состоянии планеты. Поэтому при возникновении неисправностей лучше все-таки установить на свой автомобиль не эмулятор, а новый катализатор или лямбда-зонд. Обманка должна быть временным решением.

А еще лучше старайтесь не допускать неисправностей катализатора. Чтобы каталитический конвертер служил дольше, воспользуйтесь следующими советами.

Заправляйте в бак только качественное топливо.
Не используйте неизвестные и непроверенные топливные присадки.
Старайтесь не попадать в глубокие лужи – резкое охлаждение разогретого катализатора неизбежно приведет к его разрушению.
Не допускайте механического повреждения корпуса катализатора. Въезд на скорости в глубокую яму также может разрушить его рабочие элементы.
Систематически проходите техническое обслуживание.

Способы изготовления своими руками обманки лямбда-зонда на катализатор автомобиля

Чтобы изменить показания кислородного датчика выхлопной системы, наши автолюбители пользуются несколькими методами, выбор зависит от конструктивных особенностей авто и возможностей самого автомобилиста:

Механическая проставка под лямбда-зонд.
Проставка под датчик со встроенным миникатализатором.
Использование электронных симуляторов.

Любой из способов довольно эффективно справляется с поставленной задачей. Здесь не указан еще один вариант – перепрошивка бортового компьютера. Дело в том, что для самостоятельной реализации такого проекта нужны не только специфические знания, но и оборудование, а также программное обеспечение.

Что лучше: обманка или перепрошивка?

Однозначный ответ здесь дать нельзя, оба способа имеют свои преимущества и недостатки. Перепрошивка системы, например, подразумевает только программное вмешательство и не требует монтажа дополнительных механизмов. К минусам относится высокая цена процедуры, а также то, что это нельзя сделать без потери гарантии на авто. Кроме того, некоторые модели авто вообще не поддаются прошивке.

Установка обманки лямбда-зонда при удалении катализатора обойдется дешевле, но результат будет не таким долговечным. Вполне вероятно, что чек снова загорится через 300-500 км, поскольку такое вмешательство не способно охватить весь спектр приемлемых значений.

Как изготовить механический корректор для выхлопной системы?

Для реализации своими руками механической обманки на катализатор рекомендуется использовать заготовки из теплоустойчивой стали или бронзы. Так детали не будут деформироваться от высокой температуры. Есть две конструкции, но в обеих вариантах нужен токарный станок или помощи опытного специалиста-токаря.

Первый вариант

Типовый чертеж с размерами проставки может быть изменен в габаритном отношении, это зависит от модели и марки автомашины. Оптимальный диаметр входного отверстия остается без изменений – 1,5-2 мм. В некоторых случаях длина втулки может не позволить установить ее на штатное место. В итоге приходится приваривать крепление в другом месте выхлопной трубы.

Второй вариант

Аналогичен первому, но проставка имеет встроенный миникатализатор. Платино-родиевый каталитический элемент способствует ускорению дожига ядовитых веществ. Суть метода заключается в следующем:

Выхлопные газы попадают в тело втулки через отверстие малого диаметра.
В объеме проставки излишки CH и CO подвергаются окислению кислородом, в результате чего концентрация вредных веществ уменьшается.
Протекающие процессы изменяют форму синусоиды, и электронная система считает, что каталитический нейтрализатор работает в штатном режиме.

Сделанная своими руками по приведенной схеме обманка катализатора имеет надостаток, аналогичный предыдущему варианту. Здесь штатный зонд будет поднят на 32 мм, хотя это и меньше, чем 40-100 мм.

Особенности установки проставки

Процедура установки не представляет сложности, и начинается с постановки автомашины на эстакаду или подъемник. Дальнейшие действия происходят по следующей схеме:

Отключить минусовую клемму АКБ.
Вывернуть контроллер.
Накрутить втулку на зонд.
Завернуть модернизированный узел на место.
Подключить аккумулятор.

Принцип работы устройства

Рабочее устройство кислородного датчика – гальванический элемент с твердым керамическим электролитом на основе диоксида циркония. Он легирован оксидом иттрия и имеет пористые платиновые электроды, один из которых ориентирован на содержание кислорода в окружающем воздухе, а второй – в выхлопных газах. Именно эта разница и создает выходное напряжение на датчике при прогреве его до температуры +3000С.

Электронная обманка катализатора своими руками и схема эмулятора

Настоящий электронный эмулятор представляет собой микропроцессорный прибор, состоящий из однокристальной микросхемы. Принцип его работы основан на формировании выходного сигнала, который по форме соответствует информации при рабочем нейтрализаторе. Такой вариант для самостоятельного выполнения сложен, поэтому сразу стоит рассмотреть способ попроще. Для его реализации нужно приготовить:

Электрический паяльник.
Припой и канифоль.
Нож и бокорезы.
Сопротивление 200 Ком мощностью 0,25 Вт.
Конденсатор неполярный емкостью 4,7 МкФ.

Принцип функционирования системы заключается в усреднении показаний кислородного датчика, который установлен после нейтрализатора. Способ подключения компонентов эмулятора прост и универсален. Все элементы подсоединяются непосредственно к проводникам бортовой сети автомобиля. Перед подключением своими руками электронной обманки на катализатор следует отключить клеммы аккумуляторной батареи, чтобы исключить возможность короткого замыкания.

После реализации проекта машина демонстрирует неплохую динамику. Однако может появиться эффект переобогащения горючей смеси, что вызывает отложение слоя сажи в выпускном коллекторе. Кроме этого, на некоторых моделях появляется ошибка Р0133, указывающая на низкую скорость реакции лямбда-зонда.

Перепрошивка блока управления автомобиля

Это ещё один способ обмана блока управления. После удаления или замены катализатора на пламегаситель можно перепрограммировать блок управления автомобиля, что позволит удалить ошибку неисправности катализатора или контроллера. При этом произойдёт снижение норм экологичности до Евро-2, при этих экологических требованиях устанавливался только один датчик кислорода, находящийся на выпускном коллекторе.

увеличится мощность двигателя;
станет более плавным переключение скоростей;
произойдёт снижение расхода топлива;
улучшатся тяговые показатели;
произойдёт улучшение общей динамики автомобиля;
автовладелец сможет навсегда забыть о существовании второго кислородного датчика.

Что предлагают производители запчастей?

На полках автомагазинов встречаются детали любых видов для тюнинга выхлопной системы. Производство механических имитаторов штатной работы каталитического нейтрализатора выполняется из бронзы или хромированной стали. Цена таких приспособлений находится в пределах от 400 до 800 рублей, а стандартная установка на станции СТО обойдется в сумму около 500 рублей.

Проставка с миникатализатором предлагается значительно дороже элементарного аналога, его стоимость – 1 500-4 000 рублей. Простые электронные эмуляторы промышленного производства продаются за 1 500-3 000 рублей. Разброс цен за перепрошивку программного обеспечения ЭБУ довольно широк – от 1 000 до 30 000 рублей.

Подведем итоги

У меня все, напишите в комментариях свое мнение по данному поводу, что на ваш взгляд лучше: механическая обманка лямбда зонда, электронный аналог, или все же чипование? Всем пока и до новых встреч на Вопрос Авто!

Отзывы после удаления катализатора

Отзывы по своей модели смотрите в специальном разделе нашего сайте.

Плюсы и минусы удаления катализатора

Плюсы

Значительная экономия на покупке новой запчасти;
Улучшение динамики;
Нормализуется расход топлива;
Прирост производительности, если дополнительно делать мощностной чип-тюнинг;
Об ошибках и проблемах с катализатором можно забыть навсегда.

В зависимости от состояния некоторые катализаторы можно выгодно продать

Минусы

Повышается токсичность выхлопа (переход на стандарт E2). Если вы сторонник экологического движения, покупайте новую запчасть;
При прогреве-старте автомобиль будет больше дымить, при движении — всё по-прежнему;
Изменится звук выхлопа — станет громче. Отчасти корректируется установкой пламегасителя.

Не удаляйте исправно работающий катализатор ради продажи:

Покупка готового эмулятора

Как уже упоминалось ранее, если самостоятельно сделать обманку вам не под силу, купите готовую. Разнообразие их достаточно велико, ассортимент и цены по Москве выглядят следующим образом:

Типы лямбда-зондов, устройство, принцип действия, причины и признаки неисправности? Как определить неисправность датчика кислорода по внешнему виду. Методы проверки лямбда зонда осциллографом, мультиметром, тестером, как правилно подключить лямбда-зонд, назначение проводов.

Правильно писать: лямбда.

Коротко что такое лямбда-зонд: Лямбда-зонд — это датчик выхлопной системы, который определяет остаток кислорода в выхлопных газах. Зачем нужен? Лямбда-зонд передает сигнал блоку управления двигателем (ЭБУ) для управления соотношением топливо-воздушной смеси.

Функции и принцип действия датчика лямбда.

Для обеспечения идеального коэффициента конверсии каталитического нейтрализатора требуется обеспечить оптимальное сгорание топливо-воздушной смеси. В случае бензинового двигателя это достигается при соотношении воздух-топливо, равном 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива, такой состав называется стехиометрическая топливная смесь.

Стехиометрическая смесь — это состав смеси в таких пропорциях топлива и воздуха, при которых происходит полное сгорание смеси без остатка избыточного кислорода. Теоретический коэффициент избытка воздуха топливной стехиометрической смеси равен единице.

Эта оптимальная смесь обозначается греческой буквой λ (лямбда). Лямбда используется для выражения соотношения воздуха между теоретическим потреблением воздуха и фактическим потоком воздуха:

λ = поток подаваемого воздуха: теоретический поток воздуха равен единице.

λ = 14,7 кг: 14,7 кг = 1

Принцип лямбда-датчика основан на измерении сравнения кислорода. Это означает, что оставшееся содержание кислорода в выхлопных газах (приблизительно 0,3–3%) сравнивается с содержанием кислорода в окружающем воздухе (около 20,8%).

Если остаточное содержание кислорода в выхлопных газах составляет 3% (обедненная смесь), возникает напряжение 0,1 V из-за разницы по сравнению с содержанием кислорода в окружающем воздухе.

Если оставшееся содержание кислорода составляет менее 3% (богатая смесь), напряжение датчика возрастает до 0,9 V пропорционально увеличению разницы. Содержание оставшегося кислорода измеряется с помощью нескольких лямбда-зондов.

Исправность лямбда-зондов обычно проверяют во время испытания на выбросы выхлопных газов. Поскольку он подвержен определенному износу, его следует регулярно проверять, чтобы убедиться, что он работает должным образом.

Как часто нужно проверять лямбда-зонд? Ответ: приблизительно каждые 30 000 км, например, при проведении техобслуживания в автосервисе.

За ужесточением законов, направленных на сокращение выбросов выхлопных газов, последовало усовершенствование технологии последующей обработки выхлопных газов.

Типы лямбда датчиков.

Какие бывают лямбда зонды и чем отличаются? Существует два типа датчиков лямбда — платиновый и титановый. Отличаются принципом определения количества не сгоревшего кислорода в выхлопных газах — по изменению сопротивления или по скачку напряжения.

Лямбда датчик на принципе скачка напряжения.

Этот зонд состоит из полого керамического элемента из диоксида циркония в форме пальца. Характерной особенностью этого твердого электролита является то, что он проницаем для ионов кислорода при температуре выше 300 ° С. Обе стороны керамики покрыты тонким пористым слоем платины, который служит электродом. Выбросы отработавших газов проходят снаружи керамического элемента, а внутренняя часть заполнена эталонным воздухом.

Схема строения лямбда зонда из диоксида циркония

Свойства керамического элемента означают, что разная концентрация кислорода с обеих сторон вызывает миграцию ионов кислорода, что, в свою очередь, создает напряжение. Это напряжение используется в качестве сигнала для блока управления двигателем, который регулирует соотношение воздух-топливо на впрыск в зависимости от содержания остаточного кислорода в выхлопных газах.

Этот процесс измерения остатка кислорода в выхлопных газах повторяется несколько раз в секунду на основе чего создается более богатая топливом или бедная топливная смесь.

Лямбда датчик на принципе изменения сопротивления

В датчиках этого типа керамический элемент изготовлен из диоксида титана с использованием многослойной толстопленочной технологии. Одним из свойств диоксида титана является то, что его сопротивление изменяется пропорционально концентрации кислорода в выбросах выхлопных газов. При более высоком содержании кислорода (обедненная смесь λ> 1) он менее проводящий (сопротивление увеличивается), а при более низком содержании кислорода (обогащенная смесь λ 1), так и в обогащенном (λ если он старый, выработал ресурс или загрязнен, например, присадками к топливу. Это можно определить при диагностике зонда. Сигнал лямбда зонда сравнивается с сохраненным шаблоном. Медленный зонд определяется как неисправность, например, через длительность периода сигнала.

Время отклика: частота зонда слишком низкая, оптимальное управление больше невозможно.

Как проверить лямбда зонд осцилографом, мультиметром, тестером датчика кислорода, анализатором выхлопных газов: устранение неисправностей.

Как основной принцип, перед каждой проверкой должен проводиться визуальный осмотр, чтобы убедиться в отсутствии повреждений кабеля или разъема. Система выпуска не должна иметь утечек.

Для подключения диагностического устройства рекомендуется использовать переходной кабель. Также необходимо убедиться, что лямбда-контроль не активен в некоторых рабочих состояниях, например во время холодного запуска до достижения рабочей температуры и при полной нагрузке.

Проверка лямбда зонда анализатором выхлопных газов

Одним из самых быстрых и простых тестов является измерение с помощью четырехгазового анализатора выбросов.

Процедура проверки датчика выполняется так же, как испытание на выбросы выхлопных газов. При достижении двигателем рабочей температуры, то путем снятия шланга примешивается ложный воздух в качестве переменной возмущения. В результате изменения состава выхлопных газов также изменяется значение лямбда, которое рассчитывается и отображается тестером выхлопных газов. Система образования смеси должна определять это по определенному значению и регулировать его в течение определенного времени (60 секунд, как в тесте на выбросы выхлопных газов). Если переменная примешенного воздуха удалена, значение лямбды должно уменьшиться до исходного значения.

Для получения верных значений необходимо знать значения лямбды производителя, а также соблюдать условия подключения примешиваемого воздуха.

Однако эта диагностика датчика кислорода лямбда определяет только — работает ли лямбда-контроль. Электрический тест невозможен. При этой процедуре существует риск, что современные системы управления двигателем контролируют смесь посредством точного определения нагрузки, так чтобы λ = 1, несмотря на то, что лямбда-контроль не работает.

2. Диагностика лямбда-зонда мультиметром.

Для проверки датчика кислорода рекомендуется пользоваться только высокоимпедансным мультиметром с цифровым или аналоговым дисплеем.

Мультиметры с низким внутренним сопротивлением (в основном в аналоговых устройствах) перегружают сигнал лямбда-датчика и могут привести к его поломке. Из-за быстро меняющегося напряжения сигнал лучше всего наблюдать с помощью аналогового устройства.

Мультиметр подключается параллельно сигнальной линии (черный кабель, см. Принципиальную схему) лямбда-датчика. Диапазон измерения мультиметра установить на 1 V или 2 V. После того, как двигатель запущен, на дисплее появляется значение в диапазоне от 0,4 — 0,6 V (опорное напряжение). Если рабочая температура двигателя или лямбда-датчика достигнута, постоянное напряжение начинает меняться от 0,1 В до 0,9 В.

Для достижения наиболее точных результатов измерений датчика кислорода, двигатель должен удерживать обороты примерно 2500 об / мин. Таким образом рабочая температура лямбда зонда будет достигнута даже в системах с лямбда-датчиком без подогрева. Важно, чтобы на холостом ходе температура выхлопных газов была достаточной, иначе не прогретый лямбда датчик остынет и сигнал будет неверный.

Осторожно. Ни в коем случае не используйте омметр на циркониевом датчике -это может привести к его повреждению, вплоть до выхода из строя.

3. Проверка лямбда зонда осциллографом.

Сигнал лямбда-датчика лучше всего изображать с помощью осциллографа. Как при проверке зонда с помощью мультиметра, основным предварительным условием является то, что двигатель или лямбда-датчик должны иметь рабочую температуру.

Осциллограф подключен к сигнальной линии кислородного зонда. Диапазон измерения зависит от используемого осциллографа. Если устройство имеет автоматическое обнаружение сигнала, то это упрощает предварительную настройку. Для ручной регулировки установите диапазон напряжения: 1 — 5 В, а время: 1 — 2 секунды.

Частота вращения двигателя должна также удерживаться на 2500 об / мин.

Переменное напряжение на дисплее осциллографа выглядит в форме синусоиды. По этому сигналу можно оценить следующие параметры:

Высота амплитуды (максимальное и минимальное напряжение 0,1 — 0,9 V);
Время отклика и продолжительность периода (частота около 0,5 — 4 Гц).

4. Проверка лямбда зонда тестером датчиков лямбда.

Различные производители предлагают специальные тестеры для проверки лямбда-датчиков. На устройстве работа лямбда-датчика отображается с помощью LED светодиодов.

Тестер лямбда зонда подключен к сигнальной линии зонда так же, как мультиметр или осциллограф. После того, как датчик кислорода достиг рабочей температуры и начинает работать, светодиоды отображают значения на шкале, в зависимости от соотношения воздух-топливо и кривой напряжения (0,1 — 0,9 V) датчика.

Здесь все технические характеристики настроек измерительного устройства для измерения напряжения относятся к датчикам диоксида циркония (датчикам скачков напряжения). Для диоксида титана диапазон измерения напряжения изменяется до 0 — 10 V, а измеряемые скачки напряжения — от 0,1 до 5 В.

5. Проверка состояния защитной трубки

В первую очередь необходимо изучить спецификации производителя, так как именно в инструкции изготовителя указаны условия эксплуатации, которые должны соблюдаться как основной принцип. Наряду с электронными проверками состояние защитной трубки лямбда зонда автомобиля дает важную информацию о работоспособности датчика.

Признаки, причины и устранение неисправностей лямбда зонда при проверке осмотром его состояния:

Защитный кожух лямбда зонда сильно закопчен сажей
Причина: Двигатель работает на слишком богатой смеси
Устранение: Необходимо заменить зонд и устранить причину чрезмерно богатой смеси, чтобы предотвратить повторное загрязнение зонда.
Блестящие депозиты на защитной трубе
Причина: Использование этилированного топлива
Устранение: Свинец разрушает элемент зонда. Необходимо заменить датчик и проверить каталитический нейтрализатор. Замените этилированное топливо неэтилированным топливом. Выясните какие АЗС на пути регулярных поездок продают качественное топливо.
Налет белого или серого цвета на датчике кислорода
Причина: Двигатель сжигает масло, дополнительные присадки в топливе.
Устранение: Необходимо заменить зонд и устранить причину сгорания масла.
Неправильная установка лямбда зонда
Причина: Недостаточно опыта, не читал инструкцию, кривые руки. Во время монтажа необходимо использовать предписанный специальный инструмент и соблюдать момент затяжки.
Устранение: Заменить лямбда датчик на новый или рабочий.

6. Проверка функции нагрева лямбда зонда. Устранение неисправности.

Для проверки нагревательного элемента питания лямбда зонда можно проверить внутреннее сопротивление и напряжение питания.

Для этого отсоедините разъем от лямбда-датчика. Со стороны лямбда-датчика используйте омметр для измерения сопротивления на обоих проводах нагревательного элемента. Сопротивление должно быть от 2 до 14 Ом. На стороне автомобиля используйте вольтметр для измерения напряжения питания. Напряжение должно быть больше 10,5 V (бортовое напряжение).

При обнаружении обрыва цепи устраните неисправность. Ниже приведена таблица назначения проводов и цвета проводов датчиков лямбда в зависимости от типа.

Как и в любой сложной системе, от которой требуется точная и бесперебойная работа, автомобиль оснащается различными датчиками и контрольными точками. Цель этого подхода ясна: при отказе одного узла остальные начинают сбоить, и нужно сразу видеть неисправность, чтобы вовремя устранить и ее, и возможные последствия. Одной из таких контрольных точек является датчик кислорода или лямбда-зонд, служащий для контроля за работой двигателя.

Назначение

Лямбда-зонд показывает концентрацию остаточного (несгоревшего) кислорода в выхлопе автомобиля.

Чтобы полностью сжечь один литр бензина требуется 14,7 кг воздуха (±0,1 кг). Это соотношение фактического к необходимому объему воздуха называют стехиометрическим или λ=1. При недостаточном количестве воздуха значение будет λ 1 (обедненная смесь). При недостатке кислорода топливо не будет полностью сгорать, то есть вместо углекислого газа СО₂ в выхлопе будет содержаться ядовитый угарный газ СО. Это, так сказать, экологические последствия недостатка воздуха для двигателя. Есть и технические: хуже сгорает топливо – меньше мощность мотора, быстрей выходят из строя детали и компоненты двигателя. При переобогащенной топливной часть несгоревшего бензина будет попадать в выхлопную систему.

Избыток воздуха (обедненная смесь) чреват сгоранием топлива с превышением нормативной температуры, что опасно повреждением поршней, свечей зажигания, клапанов, и опять-таки снижением мощности двигателя. А ядовитый оксид азота NO_х при избытке кислорода не разлагается на безопасный азот N и кислород O_х.

Еще одной деталью, зависящей от правильно оптимального сгорания топлива, является катализатор (каталитический нейтрализатор выхлопных газов). Чем лучше сбалансирована подача топлива и воздуха, тем меньше на него нагрузка, а значит, он дольше прослужит. Стоимость катализатора сегодня стартует от 200$.

Регулировка соотношения топлива и поступающего воздуха осуществляется изменением продолжительности впрыска топливных форсунок. Этим процессом управляет ЭБУ (электронный блок управления), получающий сигнал от датчика.

Итак, лямбда-зонд предназначен для анализа количества остаточного кислорода в выхлопе двигателя. Затем в соответствии с его показаниями происходит подстройка инжекторной системы для получения идеальной насыщенности топливно-воздушной смеси.

Система обратной связи

Электроника, управляющая работой мотора, настраивается нп оптимальные параметры работы еще на конвейере. Но условия работы автомобиля всегда отличаются от идеальных (европейских, азиатских или американских). Да и в процессе эксплуатации двигатель постепенно изнашивается, а значит, необходимо контролировать и корректировать его работу. Эту функцию и выполняет лямбда-зонд в паре с ЭБУ: снятие показаний содержимого выхлопной трубы и на их основании коррекция поступающего в двигатель количества топлива. Обратная связь действует как на бензиновых инжекторных, так и на современных дизельных двигателях: в обоих случаях без нормально работающей лямбды система не сможет оптимально рассчитать расход топлива.

Конструкция лямбда-зонда

Конструкция датчика:
1. Металлический корпус с резьбой и гайкой под ключ. 2. Уплотнительное кольцо.
3. Токосъемник электрического сигнала. 4. Керамический изолятор.
5. Провода. 6. Уплотнительная манжета проводов. 7. Контакт подогрева.
8. Наружный защитный корпус с отверстием для воздуха. 9. Подогрев.
10. Керамический наконечник. 11. Защитный экран с отверстиями.

Главным конструктивным элементом датчика является пустотелый керамический наконечник из оксида циркония, внутри и снаружи которого нанесено пористое платиновое покрытие (внутренний и наружный электроды). При нагреве до 300-350°С керамика приобретает свойства диэлектрика, проводящего сигналы от наружного электрода на внутренний, возникающие при разности соотношения кислорода и выхлопных газов внутри и снаружи системы выхлопа.

Принцип работы

Циркониевая керамика при нагреве приобретает свойства проводника: ионы кислорода проходят от одного электрода к другому, от области с большей концентрацией кислорода (атмосферы) в область с меньшей концентрацией (выхлоп). Создается электрический ток, сила которого напрямую зависит от плотности кислорода с одной и другой стороны. Этот показатель фиксируется, подается на ЭБУ, который, в свою очередь, регулирует продолжительность впрыска (подачи) топлива.

Для нормальной работы датчика его внутренний электрод и наружный должны быть надежно изолированы друг от друга, а погружная часть (которая располагается выпускной системе) – от атмосферного воздуха.

Место установки

В автомобилях устанавливается одна либо две лямбды.

Если конструкцией предусмотрен один датчик, то, в зависимости от того, есть в нем подогрев или нет, он ставится рядом с двигателем (для быстрого прогрева) или дальше, в более удобном месте.

Схема размещения датчика в системе выхлопа

Две лямбды устанавливаются на автомобили с каталитическим нейтрализатором, по обе стороны от него, и дают показания не только о работе двигателя, но и об эффективности работы самого катализатора. Если ставится пара датчиков, то на входе катализатора может находиться широкополосный, а на выходе – двухточечный, либо же оба двухточечные.

Схема установки двух датчиков кислорода: до и после катализатора

Лямбда-зонд в выхлопной трубе

Виды и конструктивные особенности

Независимо от изменений и дополнений конструкции, принцип работы лямбды остается неизменным. Но производители, учитывая недостатки и слабые места зондов, постоянно вносят изменения, улучшающие их работу.

Подогрев

Одно из важных усовершенствований – искусственный подогрев керамического наконечника для ускорения его выхода на рабочую темературу.

Изначально лямбда-зонд (кислородный датчик) разогревался от раскаленных выхлопных газов, поэтому его устанавливали близко к двигателю, где наиболее высокая температура. Но все равно, для прогрева керамического корпуса до 350-400°С требовалось время, в течение которого датчик не работал. Сейчас в большинстве из них установлен электрический нагреватель, ускоряющий выход датчика на рабочий режим. Эта функция не только оптимизирует расход бензина, но и продлевает срок эксплуатации катализатора.

Двухточечный и широкополосный

Простейшая схема работы, описывающая принцип действия лямбда-зонда, относится как раз к двухточечному датчику. Именно он фиксирует разность концентрации кислорода в атмосфере и выхлопе.

Широкополосный датчик является следующим шагом эволюции этого устройства. В основе его работы лежит принудительная закачка кислорода, содержащегося в выпускной системе, в специальную камеру под действием силы тока (в норме 450 мВ). Чем ниже кислорода содержится в отработавших газах, тем выше нужна сила тока для закачки, и перемены данного параметра фиксируется датчиком.

Схема работы широкополосного датчика кислорода

Количество проводов

В зависимости конструкции и наличия дополнительных функций, на выходе лямбды может находиться от 1 до 5 проводков.

Двухточечные датчики без подогрева

Двухточечные датчики с подогревом

Схема проводов широкополосного датчика: Ip(+) - сигнал тока накачки,
Vs(+) - сигнал измерительной ячейки, Ip(-) и Vs(-) - заземление

Разные производители выпускают свои цвета проводов, но, как правило, темные (черные) всегда идут на сигнал.

Циркониевый или титановый?

Керамика для наконечника лямбда-зонда может изготавливаться не только на основе оксида циркония, но и на основе оксида титана. Принцип действия такого датчика несколько отличается: он измеряет не напряжение, а электрическое сопротивление кислорода в выхлопе: чем больше концентрация кислорода (обедненная смесь), тем ниже сопротивление. И наоборот, чем меньше кислорода (переобогащенная смесь), тем сопротивление будет выше.

Титановый датчик намного быстрей реагирует на изменения состава выхлопа, дольше служит, дает более точные показания. Но и цена его выше, чем циркониевых моделей: за качество и длительную работу приходится раскошеливаться.

Циркониевые датчики, хоть и уступают титановым, пользуются большим спросом: они дешевле, а работают вполне приемлемо, особенно при условии соблюдения правил эксплуатации.

Взаимозаменяемость

В случаях, когда по какой-то причине невозможно купить подходящий датчик, его приходится заменять подобным, подбирая наиболее близкий по параметрам.

При замене соблюдается такое правило: если на автомобиле стоял неподогреваемый датчик, вместо него можно поставить подогреваемый, если правильно подключить провод от нагревательного элемента. Но не наоборот! Если система рассчитана на подогрев датчика, ставить зонд без подогрева нельзя, на старте, когда он еще холодный, компьютер будет воспринимать его сигналы как неисправность.

Для тех, кто ездит на старых автомобилях, замена лямбды на более современную возможна, если грамотно переделать соединение с источником питания для нагрева, заземлением и т.д. Некоторые умельцы делают это самостоятельно, однако лучше обратиться в сервис, где мастера выполнят эту работу профессионально. Главное, чтобы резьба на новой лямбде совпала с резьбой гнезда под нее.

Сейчас производители выпускают огромное количество модификаций датчиков, так что найти подходящий по параметрам несложно. В любом случае лучше ставить тот, что подходит к конструкции автомобиля без дополнительных плясок с бубном.

Датчик кислорода для дизельных двигателей

Когда на дизельных автомобилях начали применять электронное управление системой питания (вместо ТНВД), лямбда-зонды начали использоваться и на них. Цель та же: уменьшение вредных выхлопов, оптимизация работы двигателя, и в конечном итоге – экономия средств.

Использование лямбда-зонда особенно эффективно в режиме высоких нагрузок, при котором увеличивается дымообразование. И, как и в бензиновых двигателях, применение датчика кислорода помогает более эффективно использовать каталитический нейтрализатор.

Неисправности, их причины, диагностика, последствия и устранение

Лямбда-зонд – один из самых уязвимых датчиков в автомобиле. Его минимальная рабочая температура 350 ⁰ С, а во время работы он может нагреваться до 900 ⁰ С и выше. Выхлопные газы – среда агрессивная, что тоже не упрощает рабочую задачу. Отчего и как ломаются кислородные датчики?

В каждом из этих случаев датчик бесповоротно выходит из строя, и система начинает работать в аварийном режиме. Симптомы поломки лямбда-зонда неоднозначны: они также могут свидетельствовать и про другие проблемы.

Поломка датчика сопровождается такими проблемами:

повышение расхода топлива (следствие тог самого аварийного режима работы);
увеличение токсичности выхлопа;
неровная работа мотора на холостых оборотах;
снижение мощности двигателя;
черный дым из выхлопной трубы;
перегрев самого датчика;
изменение цвета датчика, потрескивание после остановки автомобиля;
появление сигнала "СНЕСК ЕNGINЕ".

Причем, если "СНЕСК ЕNGINЕ" загорелся, найти причину неисправности лучше как можно скорей: неработающий лямбда-зонд тянет за собой поломки других деталей, после чего стоимость комплексного ремонта уходит в стратосферу.

Самостоятельно можно определить исправность лямбды простым способом: заменить ее на заведомо рабочую и посмотреть на результат. Если неполадки исчезли, лямбду придется менять.

Ремонт датчика кислорода

Отремонтировать испорченный датчик возможно лишь в том случае, если проблема с проводами и если к месту обрыва есть доступ. Во всех остальных случаях этот прибор восстановлению не подлежит: ни промывка в кислоте, ни оттирание нагара зубной щеткой не дадут сколько-нибудь эффективного результата. Испорченная лямбда подлежит замене. И, конечно, вместе с установкой нового датчика лучше разобраться и устранить ту причину, которая привела к поломке предыдущего. Тогда у нового будут все шансы откатать свои законные 100 тыс. км до регламентной замены.

В наших условиях кислородные датчики ломаются в процессе естественного старения: присадки в топливо и затрудненный пуск двигателя на морозе – главные враги лямбды. Лучше проверять датчик, как и сказано в регламенте, каждые 30 тыс. км, чтобы не пропустить момент замены. Как и с другими запчастями, своевременный сервис является статьей экономии средств и нервов.

Современный автомобилист хочет владеть мощным, но в тоже время экономичным автомобилем. У экологов другое требование – минимальное содержание вредных веществ в выхлопе машины. И в данных вопросах интересы автомобилистов и экологов в итоге совпадают. И вот почему.

Известно, что когда двигатель не сжигает все топливо, расход горючего возрастает, растут затраты и на эксплуатацию автомобиля. Мощность двигателя (или ДВС) в условиях неполного сгорания топлива неизбежно падает, а крутящий момент снижается. Одновременно с этим увеличивается уровень вредных веществ в выхлопе автомобиля.

В этой связи одной из основных задач современного автомобилестроения является максимально полное сжигание топливной смеси в двигателе.

На сжигание смеси прямым образом влияет ее состав. Идеальной ситуацией является стехиометрический состав топлива. Говоря более простым языком, должна быть соблюдена пропорция – на 14,7 кг воздуха должен приходиться 1 кг топлива. Именно такое соотношение позволяет оптимально использовать и то, и другое. Владелец автомобиля получает больший крутящий момент и, как следствие, - адекватное ускорение автомобиля, равномерную работу двигателя во всех режимах работы. Также падает расход топлива, и автомобиль перестает загрязнять окружающую среду.

Отклонения от правильного состава топливной смеси – богатая и бедная смесь. Богатая топливная смесь образуется, когда в цилиндрах мало кислорода, но много топлива, которое, конечно же, из-за недостатка кислорода, полностью сгореть не сможет. Следовательно, автомобиль, работающий на богатой смеси, будет больше расходовать топливо, а избыток несгоревшего топлива, в этом случае, охладит камеру сгорания, мощность двигателя при этом будет падать, несгоревшое топливо попадет в атмосферу, загрязняя ее.

Другая ситуация: двигатель получает обедненную топливную смесь. В этом случае топливо в цилиндрах будет сгорать не полностью из-за недостатка топлива. Об экономичности, ради которой и разрабатывались такие двигатели, в этом случае также придется забыть. Ведь бедная смесь плохо горит, и это автоматически приводит к падению крутящего момента. Водителю приходится больше нажимать на газ, что в свою очередь, ведет к перерасходу топлива.

Таким образом, основное назначение лямбда- зонда заключается в том, чтобы компенсировать неизбежно возникающие в процессе эксплуатации автомобиля отклонения в составе топливной смеси.

Однако нужно понимать, что лямбда-зонд как таковой не является панацеей от всех бед, он лишь позволяет вернуть состав топливной смеси в состояние стехиометрии. Но это не устранение дефектов, а только их компенсация.

Рассмотрим осциллограмму работы лямбда- зонда. Датчик сам по себе не может отличить состояние стехиометрии от состояния богатой топливной смеси, так как и в том, и в другом случае кислорода в выхлопе нет. При отсутствии кислорода в топливе блок управления (ЭБУ – электронный блок управления) немного уменьшает количество подаваемого в цилиндр топлива. Как следствие, в выхлопе появляется кислород.

И в этом случае показания лямбда-зонда находятся ниже отметки 0,4 В, что для датчика является признаком того, что топливная смесь обеднела (LEARN). При низких показателях лямбда-зонда (ниже 0,4 В), блок управления увеличивает подачу топлива на несколько процентов, смесь становится богатой и показания датчика достигают уровня выше 0,6В. ЭБУ воспринимает это как признак того, что в топливной системе находится богатая смесь (RICH). Подача топлива уменьшается, показания лябда-зонда падают, цикл повторяется - состав смеси начинает колебаться. В такт изменению состава смеси меняются показания лямбда-зонда. Такие колебания ЭБУ понимает как нормальное явление, указывающее на то, что состав топливной смеси находится в зоне стехиометрии.

Вспомним также, что в катализаторе автомобиля обязательно есть цирконий, этот металл способен накапливать кислород. И в фазе бедной смеси кислород запасается в катализаторе, а в фазе богатой смеси он расходуется. В результате на выходе топливной смеси катализатор дожигает все ее остатки.

На холостом ходу такие колебания возникают с частотой одно колебание примерно в одну секунду. Время такого переключения – еще один важный показатель для лямба-зонда. В нашем случае (см. осциллограмму, Рис. 1) время переключения составило 88 мс, при этом нормой является – 120 мс.

Величины, при которых появляется эта ошибка, определяются, главным образом, настройками программного обеспечения блока управления.

То есть важно помнить, что показатель топливной коррекции и работа лямбда-зонда – это комплексный параметр, он указывает на наличие дефекта, но не указывает конкретную причину, которую придется найти и устранить на автосервисе.

Подводя итог, еще раз отметим, что при проверке лямбда-зонда необходимо обращать внимание на колебания датчика, если они есть, датчик исправен; если же система лямбда регулирования не совершает колебаний, это может указывать или на неисправность лямбда-зонда или на бедную или богатую топливную смесь. То есть сначала надо проверить сами датчики. Для этого нужно принудительно обогатить или обеднить смесь, чтобы получить колебания лямбды и убедиться в том, что он исправен.

Принципы их работы и особенности диагностики автомобиля по показаниям широкополосных лямбда-зондов будут рассмотрены в следующих публикациях.

Написать комментарий

Ваш комментарий: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Читайте также: