Современные транспортные средства оснащены множеством датчиков, контролирующих работоспособность узлов и агрегатов. Одним из основных датчиков автомобиля является датчик остаточного кислорода (λ-зонд). Однако лишь немногие автомобилисты знают, как проверить лямбда-зонд самостоятельно, сэкономив время и финансы.
Содержание
Что такое лямбда-зонд, и где он находится
В связи с ужесточением экологических норм для уменьшения токсичности выхлопных газов машины начали оборудовать каталитическим нейтрализатором (катализатором). Качество и продолжительность его работы находится в прямой зависимости от состава топливно-воздушной смеси (ТВС). В зависимости от сигналов, передаваемых лямбда-зондом, регулируется процентное соотношение в смеси топлива и воздуха.
Лямбда-зонд — система, определяющая, какое количество остаточного кислорода содержится в выхлопных газах. Иначе его можно назвать — кислородный датчик.
Располагается лямбда-зонд в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором
Качественная очистка от токсичных выхлопов в катализаторе проводится только при наличии в них кислорода. Для контроля эффективности действия нейтрализатора и повышения точности исследования состояния выхлопных газов на многих моделях устанавливают второй лямбда-зонд на выходе катализатора.
Для повышения эффективности на современных автомобилях устанавливается дополнительный лямбда-зонд на выходе катализатора
Как работает датчик кислорода
Главной функцией лямбда-зонда считается измерение количество кислорода, содержащегося в выхлопных газах, и сравнение его с эталонным.
Электрические импульсы от кислородного датчика поступают в электронный блок управления (ЭБУ) топливной системой. Относительно этих данных ЭБУ регулирует состав ТВС, подаваемой в цилиндры.
Схема установки основного и дополнительного датчиков кислорода в автомобиле
Результатом совместной работы лямбда-зонда и ЭБУ является получение стехиометрической (теоретически идеальной, оптимальной) ТВС, состоящей из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива, при которой λ=1. У обогащенной смеси (избыток бензина) λ<1, у обеднённой (избыток воздуха) — λ>1.
График зависимости мощности (P) и расхода топлива (Q) от величины (λ)
Разновидности лямбда-зондов
Современные машины оснащаются следующими датчиками:
- Циркониевые;
- Титановые;
- Широкополосные.
Циркониевый
Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).
Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)
Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.
Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.
Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.
Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.
Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода
Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.
По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:
- В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
- Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
- Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.
Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики
Титановый
Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика — 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.
Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.
Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)
Широкополосный
Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):
- Измерительной;
- Насосной.
В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси — пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.
Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.
Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6
Симптомы неисправности
Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:
- Повышенная токсичность выхлопных газов;
- Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
- Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
- Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
- Увеличение расхода топлива;
- Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
- Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
- Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.
Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.
Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:
- Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
- Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
- Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
- Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
- Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
- Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
- Нарушение целостности конструкции датчика.
Способы диагностики кислородного датчика
Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.
Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.
Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить
Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)
Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:
- Напряжение в нагревательной цепи;
- «Опорное» напряжение;
- Состояние нагревателя;
- Сигнал датчика.
Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа
Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:
- Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
- Щупы присоединяют к цепи подогрева.
- Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе — 12В.
«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.
«—» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд — ЭБУ».
Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:
- Включают зажигание.
- Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
- Прибор должен показать 0,45 В.
Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:
- Снимают разъём с устройства.
- Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
- Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.
Важно! Отсутствие сопротивления говорит о разрыве в цепи нагревателя.
Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:
- Заводят двигатель.
- Прогревают его до рабочей температуры.
- Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
- Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
- Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.
Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.
Видео: проверка лямбда-зонда тестером
Проверка осциллографом
Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.
Очерёдность действий:
- Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
- Мотор прогревают до рабочей температуры.
- Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
- По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.
Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда
Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.
Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом
Другие способы проверки
Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.
Перечень ошибок лямбда-зонда
Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.