Проверка кислородного датчика тойота
Обновлено: 18.05.2024
©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.
Кислородный датчик (лямбда зонд) обеспечивает корректную работу силового агрегата. Продолжительная эксплуатация автомобиля с неисправным датчиком может привести к крупным поломкам двигателя.
Признаки и причины неисправности лямбда зонда
Неисправности лямбда зонда проявляются так же, как проблемы с топливной аппаратурой или каталитическим нейтрализатором. Поэтому точно определить, какой элемент сломан, можно только путём диагностики в автосервисе. Есть ряд симптомов, которые косвенно говорят о выходе лямбды из строя:
Типичные причины поломки таковы:
Способы проверки кислородного датчика
Проверка проводится при заведенном двигателе. Есть несколько способов, как проверить датчик кислорода:
Как отремонтировать лямбда зонд?
В большинстве случаев отремонтировать его нельзя. Но иногда помогает чистка нагревательного элемента, которую едва ли можно считать ремонтом. Для ее выполнения необходимо полностью дать остыть выпускному коллектору. Далее:
- отключить аккумуляторную батарею;
- отсоединить клемму от датчика и вытащить его.
Иногда сделать это сложно. Деталь сильно пригорает, вытащить её удаётся, только повредив. Но пробовать нужно: залейте резьбу уксусом или керосином и оставьте на несколько часов.
Не стучите по датчику, пытаясь его демонтировать. Велик риск повредить его или резьбу. Тогда вы самостоятельно его точно не извлечете без повреждения коллектора.
Для чистки понадобится ортофосфорная кислота. Погрузите деталь в нее на 30–40 минут, потом несколько раз хорошо промойте теплой водой. Все отложения с нагревательного элемента будут смыты. Если причина неисправности в них, работоспособность датчика будет восстановлена.
Есть необычный способ ремонта, но для нужно иметь 2 одинаковых датчика. Если причины неисправности каждого из них разные, можно попытаться собрать один из двух. Так, например, один может быть неисправен из‐за обрыва сигнального провода, а второй из‐за поломки нагревательного элемента. Прозвоните мультиметром каждый, чтобы выявить тот, который с обрывом. Аккуратно распилите оба. На фото видно, что на одном из них обломан нагревательный элемент. Кроме того, повреждена керамическая оболочка.
Аккуратно извлекаем нагреватель:
Пилим следующий, на котором обрыв сигнального провода. Нам нужно очень осторожно, чтобы не сломать, извлечь его нагреватель. На фото целый и ломаный:
Протираем нагреватель чистой сухой тряпкой, аккуратно помещаем в корпус с целым сигнальным проводом.
Теперь нужно запаять корпус с помощью ювелирной горелки медно‐фосфорным припоем. Он выдерживает нагрев до 700 градусов, не течет.
Ставим на автомобиль и проверяем.
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.
Практика диагностики лямбда-зонда(датчика кислорода) на 1,2NZ-FE
Пресловутый датчик-одна из возможных причин повышенного расхода топлива, поэтому после того, как:
1. Нежно медицинским спиртом промыт ДМРВ;
2. Почищена ДЗ с КХХ со снятием;
3. Заменен топливный фильтр;
4. Почищены форсунки со снятием,
дошла очередь и до проверки этого датчика. Из "Легионовской" книжки по Фанкарго и из сети предварительно почитал про технологию проверки. Проверяли лямбды на двух машинах-моей и Евгения(QRAZ-а).
Необходимые инструменты и материалы:
1. Английские булавки (4-6 шт., т.к. они очень успешно падают вниз).
2. Тестер.(мы использовали цифровой).
3. Осциллограф. Краткое замечание по типу оборудования. Из-за того, что сигнал с датчика медленный (около секунды), необходим прибор либо с большим временем послесвечения(для ЭЛТ-экрана), либо с памятью. Наши с Евгением первые эксперименты(14 мая) с простеньким отечественным радиолюбительским осциллографом ОМЛ-3 окончились полной неудачей, т.к. не удавалось добиться стабильного запуска развертки. Поэтому в дальнейшем для анализа формы выходного сигнала использовался вот такой цифровой осциллограф:
Порядок работы:
1. Отсоединяем разъем датчика от разъема, который идет на ECU (борт.компьютер). Это нужно для измерения сопротивление цепи подогрева датчика. Перед отсоединением разъема подождите минут 10-15, чтобы выпускной коллектор хоть немного остыл.
Сказать, что этот разъем расположен неудобно-это ничего не сказать! Сама лямбда вкручена
в выпускной коллектор, справа-внизу от защитного экрана на выпускном коллекторе.От нее идет
жгут из 4 проводов, оканчивающийся искомым разъемом.
Назначение проводов от датчика:
два белых- цепь подогрева;
черный- сигнальный;
серый-сигнальный земля. Цвета проводов приведены именно от датчика до разъема.
Измеряем сопротивление цепи нагрева. По "Легионовской" книжке оно должно быть 11-16 Ом при температуре 20 градусов. У нас получилось в диапазоне 6-8 Ом, но это на горячую. Лучше работать вдвоем-один держит щупы тестера, другой человек- считывает показания.
2. Вгоняем с тыльной(задней) стороны разъема иголки на черный и серый провод и собираем разъем обратно(восстанавливаем соединение датчика с ECU). Подключаем щуп осциллографа к нашим английским булавкам и запускаем двигатель. На этой стадии наблюдаем, как буквально через минуту после запуска двигателя, появляется сигнал и выходит на 0.7-0.8 Вольт по амплитуде. Все-таки лямбда с подогревом была придумана не зря! Греем двигатель (примерно 10 мин) и осциллограф :). Пока греется машина, тренируемся на холостых с захватом сигнала, переводя синхронизацию осциллографа из авто в ждущий, подбирая уровень синхронизации, тип фронта запуска(по переднему или заднему фронту), и т.д. Идеально- добиться стабильной картинки, чтобы сигнал повторялся в определенной части экрана.
3. "Прогреваем" датчик- держим обороты в районе 2000-2500 2 мин., и записываем сигнал в память осциллографа. Итак, результаты нашего шаманства:
Сигнал с Фанкарго 2005 г.в., бралась с аука в 2008 г., пробег 114 т.км:
Сигнал с Фанкарго 2003 г.в., бралась на рынке в 2009 г., пробег 124 т.км.
Если я что про Фунта Евгения переврал, то сори- поправьте.
Теперь самое интересное- ну и что же показал наш "спектральный" анализ?
Я не профессиональный диагност, но, по-моему, фатального ничего нет.
Признаки нормально работающей лямбды на диоксиде циркония:
1. Максимальный сигнал 0.7-0.8 Вольт.
2. Минимальный сигнал 0.1-0.2 Вольта.
3. Фронт нарастания сигнала 100-120 мс.
Конечно, скорость нарастания по переднему фронту на 2 графике несколько затянута, но
в целом датчик вполне работоспособен.
Инжекторные двигатели экономичны и дружелюбны к экологии в отличии от карбюраторных моторов. Высоких показателей инженеры добились благодаря датчикам в системе питания. Один из датчиков, который непосредственно влияет на смесеобразование – это лямбда-зонд или кислородный датчик.
Если он выходит из строя, можно наблюдать потерю мощности, большой расход топлива, нестабильную работу мотора.
Зачем в автомобиле нужен лямбда-зонда, место расположения
Лямбда-зонд необходим для измерения коэффициента содержания кислорода в горючей смеси. Он устанавливается всегда в районе приемной трубы до катализатора и измеряет объем несгоревшего кислорода в продуктах сгорания. Эта информация позволит ЭБУ готовить оптимальную смесь.
Наиболее эффективно сгорает смесь, в которой содержится 14,7 частей воздуха и одна часть топлива. Это оптимальные показатели, если кислород присутствует в больших количествах, то смесь бедная, если воздуха меньше, то богатая.
Сгорание богатой смеси менее эффективно – можно наблюдать снижение мощности, повышенный расход топлива.
Так как моторы в автомобилях функционируют на совершенно разных режимах, то оптимальное соотношения воздуха и топлива может не соблюдаться. Для контроля качества смеси в системах питания применяют кислородные датчики.
На основе сигналов от лямбды ЭБУ может оценить качество смеси. Если обнаружены показатели, которые не соответствуют нормам, смесь корректируется.
Принцип работы кислородного датчика
Принцип действия кислородного датчика достаточно простой. Лямбда-зонд должен сравнивать показания с какими-то идеальными результатами, чтобы понимать, как меняется процент кислорода в смеси, поэтому замеры проводятся в двух местах – измеряется атмосферный воздух и продукты сгорания.
Такой подход позволяет датчику чувствовать разницу, если соотношения топливной смеси меняется.
ЭБУ должен получать от лямбда-зонда электрический импульс. Для этого датчик должен уметь преобразовывать замеры в электрические сигналы. Для измерения применяются специальные электроды, которые могут вступать с кислородом в реакцию.
В работе лямбды используется принцип гальванических элементов – смена условий химических реакций приводит к изменению напряжения между двумя электродами. Когда смесь богатая, а содержание кислорода за нижним порогом, тогда напряжение растет. Если смесь обедненная, напряжение будет падать.
Далее импульс, который возникает на этапе химических реакций, отправляется на ЭБУ, где параметры сравниваются с записанными в памяти топливными картами. В результате корректируется работа системы питания.
Датчик кислорода работает на химических реакциях, но при этом конструкция его относительно простая. Главный элемент – специальный наконечник из керамических материалов. В качестве сырья используется диоксид циркония, а реже – диоксид титана.
Наконечник покрыт напылением из платины – именно этот слой и вступает в реакцию с кислородом. Одной стороной этот наконечник контактирует с выхлопными газами, другой стороной – с воздухом в атмосфере.
Электроды лямбда-зонда имеют одну особенность. Так, чтобы реакция проходила эффективнее и показатели были точными, замеры содержания кислорода в выхлопе производятся при условии определенных температур.
Для того, чтобы наконечник вышел на рабочие характеристики и нужную электропроводимость, температура среды должна составлять 300-400 градусов.
Для обеспечения нужного режима температур изначально лямбда-зонд устанавливался в непосредственной близости к выпускному коллектору. Это обеспечивало нужную температуру после прогрева ДВС. В работу датчик вступал не сразу. До того, как лямбда достаточно нагреется и начнет выдавать точные параметры, ЭБУ использовало сигналы других датчиков. Оптимальная смесь в процессе прогрева не приготавливалась.
Некоторые модели кислородных датчиков оснащены электрическими нагревателями. Благодаря им лямбда может быстрее выходить на рабочие температурные режимы. Подогрев использует энергию бортовой сети автомобиля.
Признаки и причины неисправности датчика
При неисправном лямбда-зонде выхлопные газы становятся более токсичными. Определить это можно при помощи специального диагностического оборудования. При этом никаких внешних признаков не будет, также, как и не будет никакого особенного запаха.
Вырастает расход топлива. Водители, как правило следят за тем, насколько наполнен топливный бак, стараются определить скорость, при которой расход минимален. Повышенный расход будет сразу же заметен. В зависимости от серьезности поломки датчика кислорода, расход вырастет в пределах от 1 л до 4 л.
Перегрев каталитического нейтрализатора. Если лямбда неисправна, то в ЭБУ подается неверный сигнал. Это может приводить к неправильной работе катализатора. Он перегревается вплоть до красного цвета и выходит из строя.
Автомобиль будет дергаться, и водитель сможет услышать хлопки. Лямбда перестает формировать правильные сигналы, в результате – нестабильный ХХ. Обороты могут колебаться в очень широких диапазонах.
Снижаются динамические характеристики. Автомобиль теряет мощность. Эти признаки можно наблюдать в сильно запущенных случаях. Датчик не работает на холодном моторе, а автомобиль всячески сигнализирует о неисправности.
Среди причин поломок можно выделить:
- Повреждения, вызванные сильными ударами, ДТП, наездами на бордюр;
- Некорректную работу ДВС и проблемы в работе системы зажигания, когда элемент перегревается и выходит из строя;
- Засор системы и некачественное топливо. Чем больше в бензине тяжелых металлов, тем быстрее лямбда выйдет из строя;
- Поршневая группа – часто из-за изношенной ЦПГ в выпускной коллектор попадает масло, а продукты его сгорания забивают зонд;
- Замыкания в электропроводке;
- Бедная или слишком богатая смесь;
- Попадание лишнего воздуха в выхлопную систему;
- Пропуски зажигания;
- Топливные присадки.
Проверка лямбда-зонд с помощью диагностического устройства
В большинстве случае ДВС сам подсказывает есть ли неисправности в работе датчиков. Самым быстрым и эффективным способом диагностики в таком случае будет подключение ODBII сканера.
Из доступных на рынке вариантов рекомендуем обратить внимание на модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition.
Сканер достаточно прост в использовании, имеет широкий функционал и совместим с большинством автомобилей начиная с 1993 года выпуска.
Если все плохо, то в ЭБУ будет выдавать следующие ошибки – это P0131, P0134, P0171. Более подробно о них в видео ниже.
Как проверить лямбда-зонд мультиметром
Когда наблюдаются рывки при движении, повышенный расход горючего, и горящий “чек”, то стоит провести диагностику. Эти признаки могут говорить и о других неисправностях, но если есть мультиметр, то можно проверить кислородный датчик своими руками. Специалисты рекомендуют проверять лямбду через измерение напряжений.
Но прежде любых измерений нужно прогреть ДВС. Если лямбда холодная, она не будет работать. Также рекомендуется по возможности снять датчик и осмотреть его и проводку на предмет грязи и повреждений. Если датчик деформирован, электрод поцарапан или покрыт сажей, нагаром, то лучше его заменить.
Измерения напряжения в цепи подогрева
Включают зажигание, щупами протыкают провода, которые идут к нагревателю. Можно также втыкать щупы мультиметра в разъем. Напряжение будет примерно равно напряжению в бортовой сети. Если двигатель не запущен, то напряжения может и не быть.
Обычно плюс приходит к нагревателю напрямую. Минус подает блок управления. Если отсутствует плюс, следует проверить цепи от аккумулятора до датчика. Если отсутствует минус, тогда нужно проверить цепь от ЭБУ до датчика.
Проверка нагревателя
Можно проверить работоспособность кислородного датчика при помощи омметра. Очень часто поломка связана со спиралью подогрева или проводкой к ней.
Для проверки омметр присоединяют между контактами нагревателя. Если нагреватель исправен, то омметр покажет сопротивление от 2 до 10 ОМ. В цепи подогрева сопротивление будет от 1 кОм до 10 мОм. Если сопротивления нет, то стоит поискать обрыв в проводке.
Опорное напряжение
Имея под рукой мультиметр, можно проверить опорное напряжения. Для этого включают зажигание, затем измеряют напряжение между проводом сигнала и массой.
В правильно работающей лямбде напряжение будет в пределах 0,45 В. Если имеются отличия хотя-бы на 0,2 В, то проблемы с сигнальной цепи или плохая масса.
Проверка сигнала с датчика осциллографом
Двигатель необходимо прогреть. Осциллограф подключают между сигналом и массой. Затем поднимают обороты до 3000 и наблюдают за изменениями показаний. Сигнал должен меняться в пределах от 0,1 В до 0,9 В. Если осциллограф точный и видно, что изменения в более узком диапазоне, то лямбда неисправна.
Также стоит засечь время, в течении которого показания опускаются от большего уровня к меньшему. За 10 секунд показания должны меняться 10 раз. Если смены происходят реже, тогда может появиться ошибка под датчику.
Двигатели
Увеличившийся расход топлива – признак неисправности электронной системы впрыска. Иногда причина повышенного расхода кроется в поломке или загрязнении лямбда зонда. Каков принцип работы этого элемента? Как проверить его исправность и произвести при необходимости очистку? Ответы на эти вопросы представлены в нижеследующей статье.
Проверка кислородного датчика с помощью самодиагностики
Выявляют причину повышенного расхода путем проверки лямбда зонда 3S-Fe в режиме самодиагностики. Соблюдение следующих изначальных условий обязательно:
Для получения проверочного кода нужно выполнить следующие действия:
Если действия выполнены правильно индикатор сначала погаснет, а затем начнет мигать. Отсутствие мигания – признак того, что разъемы не были замкнуты должным образом. Читается код по количеству миганий индикатора.
Идентификация кода
При отсутствии неисправности лямбда зонда 3S-Fe индикатор будет загораться и гаснуть с интервалом в четверть секунды. При наличии неполадок кислородного датчика индикатор будет мигать каждые полсекунды, причем количество вспышек соответствует одному из чисел кода. Они двухзначные, поэтому после первой последовательности миганий (первое число) через полторы секунды начинается вторая последовательность (второе число).
Если неисправностей больше, временной промежуток между выводимыми кодами составит 2,5 секунды. После высвечивания всех ошибок через 4,5 секунды цикл повторяется, причем индикация идет по возрастающей (к примеру, сначала высветится 21, затем 25 и т.д.).
Проверка кислородного датчика 3S-Fe на неисправность завершается снятием перемычки с диагностического разъема. Хранимые в памяти коды ошибок могут быть обнулены (стерты).
Стирание ошибок
Поскольку код не удаляется из памяти автоматически после замены или очистки лямбда зонда, его нужно стирать. Для этого при выключенном зажигании из блока предохранителей извлекается тот, что отвечает за электронную систему впрыска топлива (EFI). От погодных условий зависит время отключения – чем холоднее, тем дольше предохранитель не возвращается в посадочное место.
Обнуление ошибок кислородного датчика можно произвести и путем снятия провода с отрицательной клеммы АКБ. При этом нужно учитывать тот факт, что на авто сбросятся данные других систем с памятью. Проверка после установки предохранителя покажет либо код нормальной работы, либо присутствие все той же неисправности. Дальнейшие действия автовладельца – повторная чистка или замена элемента на новый.
Самостоятельная очистка лямбда зонда
О необходимости чистки кислородного датчика 3S-Fe говорит увеличившийся расход топлива. Снимается деталь при помощи рожкового ключа на 22 (предварительно потребуется открутить гайки защитного кожуха выпускного коллектора). Может понадобиться плоская отвертка, чтобы снять с лямбда зонда контактную группу.
Деталь замачивается в купленной заранее ортофосфорной кислоте примерно на 7 минут. Легкое потрескивание и слетающая грязь – верный признак очистки. Можно попробовать поместить лямбда зонд в ультразвуковую ванночку, но больший эффект принесет использование технического фена, который выдает струю воздуха с температурой 480°C. Деталь необходимо окунать в кислоту и высушивать феном. Процедура повторяется несколько раз, после чего нужно сполоснуть кислородный датчик водой и тщательно высушить тем же феном. Качественно выполненная чистка должна снизить расход топлива.
Принцип работы кислородного датчика
Свое название лямбда зонд получил благодаря тому, что в сфере автомобилестроения греческая буква λ обозначает коэффициент остаточного воздуха в топливно-воздушной смеси (сокращенно ТВС). Главная задача кислородного датчика 3S-Fe – производить замер остатка кислорода в отработавших газах и передавать электрический сигнал на блок управления двигателем.
Избыток кислорода свидетельствует о бедной, недостаток о богатой смеси. Лямбда зонд позволяет блоку управления двигателя 3S-FE скорректировать состав ТВС, что существенным образом сказывается на расходе топлива (экономичность возрастает).
Кислородный датчик 3S-Fe начинает функционировать только при нагреве до 300-400°C, поэтому при работе на холодную он неактивен. Усиливает чувствительность лямбда зонда в холодное время года и сразу после пуска установленный внутри нагревательный элемент. Он запитан на электросеть авто.
Читайте также: