Для чего нужен лямбда зонд?

В ситуации поломки автомобиля знание принципа работы механизма не помешает никому. Во-первых, так механику будет сложнее одурачить владельца авто, приписывая к смете ненужные услуги. Во-вторых, водитель обладая знаниями технических особенностей деталей своего авто может сам поставить «диагноз», а возможно и устранить неполадку.

Так для чего же предназначен лямбда зонд? Он создает условия для работы каталитического нейтрализатора, который в свою очередь предназначен для фильтрации выхлопных газов. К слову, катализаторы обязаны своим широким распространением экологам и ярым борцам за чистоту окружающей среды. Именно катализаторы позволяют сделать выхлоп наименее вредным, а лямбда зонд осуществляет контроль за эффективной работой этого механизма.

Лямбда зонд унаследовал свое название от соответствующей буквы греческого алфавита. Также лямбдой принято называть величину количества кислорода в топливно-воздушной смеси, которая составляет 14,7 долей воздуха на 1 долю топлива. Обеспечить такую пропорциональность способен механизм электронного впрыска топлива с обратной связью с лямбда зондом.

%rtb-4%

Также предназначение лямбда зонда определяет его месторасположение – перед катализатором в выпускном коллекторе. Установленный на этом участке, лямбда зонд вычисляет объем излишек кислорода в топливно-воздушной смеси. При появлении дисбаланса прибор дает сигнал в блок управления впрыска. Но, порой одного датчика становится недостаточно, поэтому в последних моделях автомобилей все чаще предусмотрено два датчика кислорода, между которыми располагается катализатор. При такой конструкции контроля точность анализа выхлопа топлива увеличивается в разы.

В основе лямбда зонда гальванические элементы с твердым керамическим электролитом из диоксида циркония. Поверх покрытия нанесен слой оксида иттрия и напыление из токопроводящих пористых платиновых электродов. Электроды на поверхности механизма действуют по принципу забора выхлопа и воздуха из атмосферы. Лямбда зонд начинает работать только после того, как прогрев достигнет 300 градусов по Цельсию. Высокая температура приводит в действие циркониевый электролит, который пропускает сигнал об уровне выходного напряжения. При заведении непрогретого двигателя, датчики кислорода не работают, а их нагрузку при низкой температуре выполняют другие датчики двигателя.

Существуют также датчики, которые используют вместо циркония двуокись титана. Их принцип работы заключается в том, что они изменяют объемное сопротивление по количеству содержания кислорода в выхлопе. Большим минусом этого механизма является то, что они имеют сложную конструкцию и не могут генерировать ЭДС. Однако, именно они включены в конфигурацию многих самых продаваемых моделей автомобилей.

Еще одной разновидностью датчиков являются механизмы с дополнительным подогревом. Такой принцип позволяет им быстрее активизироваться, а значит, результат показателей параметров получается более точный.

%rtb-4%

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.

Лучшие инструкторы по вождению:

Причины преждевременного выхода из строя лямбда зондов и способы их устранения

• Срок службы лямбда зондов при нормальных условиях эксплуатации составляет от 50 до 250 тысяч км пробега в зависимости от типа датчика.
• Ниже перечислены наиболее распространённые причины их преждевременного выхода из строя.
• Если выявлена ошибка в работе лямбда зонда, то необходимо провести его полный внешний осмотр и проверить его работу:

1. Проверьте целостность электроразъёма и проводов датчика.2.

Внимательно осмотрите сам датчик на наличие вмятин, трещин и прочих механических повреждений.

3. Проверьте чистоту контактной группы электроразъёма, а также отсутствие на ней следов коррозии.

Типовые неисправности лямбда зондов, их причины и способы устранения

← Если двигатель работает нормально и топливо сгорает полностью, то на рабочем наконечнике датчика отсутствует налёт, а его поверхность имеет тусклый матовый тёмно-серый цвет.
Отравление чувствительного элемента датчика.
Если же вы наблюдаете на наконечнике датчика нижеуказанные изменения, значит, следует обратить внимание на необходимость проведения дополнительных ремонтных работ.

← Отравление антифризом. В случае загрязнения антифризом на наконечнике появляются зернистые отложения серого или зеленоватого цвета с белыми потёками: → Проверьте систему охлаждения двигателя и особенно прокладку головки цилиндров на протечки и провести ремонт. Лямбда зонд заменить.

← Отравление маслом. В случае избыточного потребления двигателем масла на наконечнике появляются отложения серого или черного цвета: → Проверьте двигатель на износ или утечку масла и произвести ремонт. Датчик заменить.

← Отравление сажей. В случае неправильной работы система зажигания и/или топливной системы на датчике появляется сажа темно коричневого или черного цвета. → Проверьте топливную систему, измерьте токсичность выхлопных газов. Датчик придётся заменить.

← Отравление этилированным бензином. Одна-две заправки этилированным бензином приводят к появлению на датчике блестящих отложений тёмно серого цвета. → Заменить этилированный бензин на неэтилированный и заменить датчик.

← Отравление топливными присадками. Частое использование различных топливных присадок или недавно проведённый ремонт двигателя с использованием силиконовых герметиков приводит к образованию на датчике красных или белых отложений. → Прочистить топливную систему и двигатель. Заменить датчик.

Перегорание нагревательного элемента.

Если наконечник датчика выглядит вполне здоровым , его провода и электроразъём в порядке, то выход датчика из строя наступил в результате перегорания нагревательного элемента. Нагревательный элемент мог перегореть по следующим причинам:

1. Температурный шок в результате попадания воды на датчик из-за форсирования глубоких луж или мытья подкапотного пространства.2. Неисправная электропроводка.

3. Проблемы с катализатором.

→Внимание! В случае перегорания нагревательного элемента, следует проверить катализатор, поскольку при сохранении проблем с катализатором новый лямбда зонд снова выйдет из строя в течение недолгого времени. Коррозия контактной группы электроразъёма

Коррозия контактной группы электроразъёма.

• Попадание воды внутрь электроразъёма (на контактную группу) из-за форсирования глубоких луж или мытья подкапотного пространства.→Старайтесь проезжать лужи в спокойном режиме, без брызг, особенно, если автомобиль имеет обычный дорожный просвет.

Механические повреждения датчика, кабеля датчика, электроразъёма.

• «Кривые» руки автомехаников, производящих демонтаж/монтаж датчика при проведении других работ или деталей, расположенных вблизи датчика. Повреждения происходят в результате падения датчика на твёрдую поверхность, падения чего-то твёрдого и тяжёлого (ключ, головка, деталь, болт и т.п.) на датчик или электроразъём.→ Тут уж вряд ли чем поможешь, но будьте бдительны!

• Неправильная укладка кабеля лямбда зонда после обратного монтажа. В результате этого происходит оплавление изоляции кабеля из-за его соприкосновения с горячими частями двигателя, либо, в случае со вторым датчиком, его обрыв при движении.

→ Проверяйте правильность укладки проводов после установки датчика.

Срок службы лямбда-зонда

Средняя продолжительность жизни кислородных датчиков на российском бензине 40 000–100 000 км. Для увеличения срока службы рекомендуется заливать качественное топливо с низким содержанием примесей и тяжелых металлов. Самодиагностикой определить неисправность достаточно сложно, установить причину — практически невозможно. Это может быть износ, низкое качество бензина, механическое повреждение и другие факторы.

Если у вас возникли подозрения в неисправности датчика кислорода, обратитесь к профессиональным диагностам. При помощи осциллограммы специалист определит причины неисправности и подскажет пути устранения.

Основные признаки неисправности лямбда зонда

Основным признаком неисправности лямбда зонда служит изменение работы двигателя, так как после его поломки значительно ухудшается качество поступаемой топливной смеси в камеру сгорания. Топливная смесь, по сути, остается бесконтрольной, что недопустимо.

Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:

• разгерметизация корпуса;
• проникновение внешнего воздуха и выхлопных газов;
• перегрев датчика вследствие некачественной покраски двигателя или неправильной работы системы зажигания;
• моральный износ;
• неправильное или прерывающееся электропитание, которое ведет к основному блоку управления;
• механическое повреждение в следствие некорректной эксплуатации автомобиля.

Во всех вышеперечисленных случаях, кроме последнего, выход из строя происходит постепенно. Поэтому те автовладельцы, которые не знают как проверить лямбда зонд и где он вообще расположен, скорее всего, не сразу заметят неисправность. Однако, для опытных водителей определить причину изменения работы двигателя не составит никакого труда.

Постепенный выход из строя лямбда зонда можно разбить на несколько этапов. На начальной стадии датчик перестает нормально функционировать, то есть, в определенных рабочих моментах мотора устройство перестает генерировать сигнал, впоследствии чего дестабилизируется налаженность оборотов холостого хода.

Иными словами, они начинают колебаться в достаточно расширеном диапазоне, что в конечном итоге приводит к потере качества топливной смеси. При этом авто начинает беспричинно дергаться, также можно услышать нехарактерные работе двигателя хлопки и обязательно на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Все эти аномальные явления сигнализируют автовладельцу о неправильной работе лямбда зонда.

На втором этапе датчик и вовсе перестает работать на не прогретом двигателе, при этом автомобиль будет всевозможными способами сигнализировать водителю о проблеме. В частности, произойдет ощутимый упадок мощности, замедленное реагирование при воздействии на педаль акселератора и все те же хлопки из-под капота, а также неоправданное дергание автомобиля. Однако, самым существенным и крайне опасным сигналом поломки лямбда зонда служит перегрев двигателя.

В случае полного игнорирования всех предшествующих сигналов свидетельствующих об ухудшении состояния лямбда зонда, его поломка неизбежна, что станет причиной большого количества проблем. В первую очередь пострадает возможность естественного движения, также значительно увеличится расход топлива и появится неприятный резкий запах с ярко выраженным оттенком токсичности из выхлопной трубы. В современных автоматизированных автомобилях в случае поломки кислородного датчика может попросту активизироваться аварийная блокировка, в результате которой последующее движение автомобиля становится невозможным. В таких случаях сможет помочь только экстренный вызов эвакуатора.

Однако, самым худшим вариантом развития событий является разгерметизация датчика, так как в этом случае движение автомобиля становится невозможным по причине высокой вероятности поломки двигателя и последующего дорогостоящего ремонта. Во время разгерметизации отработанные газы вместо выхода через выхлопную трубу, попадают в заборный канал атмосферного эталонного воздуха. Во время торможения двигателем лямбда зонд начинает фиксировать переизбыток молекул кислорода и экстренно подает большое количество отрицательных сигналов, чем полностью выводит из строя систему управления впрыском.

Основным признаком разгерметизации датчика является потеря мощности, особенно это ощущается во время скоростного движения, характерное постукивание из-под капота во время движения, которое сопровождается неприятными рывками и неприятный запах, который выбрасывается из выхлопа. Также о разгерметизации свидетельствует видимый осадок сажных образований на корпусе выпускных клапанов и в области свечей.

Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:

Схема устройства

Рассмотрим схему зонда, дающую представление о размещении узлов. Знание конструкции позволяет понять места расположения деталей, подверженных поломкам.

Пример конструкции зонда

Конструкция включает:

• 1 — металлический штуцер, предназначенный для установки зонда, на внешней поверхности имеются грани под ключ, ниже расположена резьба;
• 2 — керамический изолятор;
• 3 — уплотнительный элемент для ввода жгута проводов;
• 4 — сигнальные провода;
• 5 — металлический защитный колпачок, оснащенный вентиляционными продухами, предназначен для защиты измерительного элемента от повреждений;
• 6 — пружинная контактная часть;
• 7 — чувствительный элемент, выполненный из керамики;
• 8 — нагревательный стержень;
• 9 — вентиляционный канал;
• 10 — внешний металлический корпус.

Рекомендуем: 9 лучших свечей зажигания

Чем и как можно проверить лямбду

Для проверки потребуется цифровой вольтметр (лучше аналоговый вольтметром, поскольку у него время «дискретизации» значительно меньше чем у цифрового) и осциллограф если есть возможность, измерения будут более точнее. Перед проверкой следует прогреть авто поскольку лямбда правильно работать при температуре более 300C°.

Сначала ищем провод обогрева:

Заводим двигатель, разъем лямбды не разъединяем. Минусовой щуп вольтметра (обычная цешка) соединяем с кузовом автомобиля. Плюсовым щупом цешки “тыкаем” на каждый контакт провода и наблюдаем за показанием вольтметра. При обнаружении плюсового провода обогревателя, вольтметр должен показывать постоянные 12 В. Далее минусовым щупом вольтметра пытаемся найти минусовой провод подогревателя. Включаемся в оставшиеся контакты разъема датчика. При обнаружении минусового контакта, опять же вольтметр покажет 12 В. Оставшиеся провод, провода сигнальные.