Лямдазон что это и для чего
Датчик кислорода (Лямбда-зонд) — что это, как работает, проблемы, симптомы, замена
Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).
Где находится датчик кислорода
Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.
Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.
На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.
ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.
Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.
Как работает датчик кислорода
Существует несколько типов лямбда-зондов, но для простоты в этой статье мы рассмотрим только обычные генерирующие напряжение датчики кислорода.
Как следует из названия, генерирующий напряжение датчик кислорода генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице в количестве кислорода внутри и снаружи выхлопного газа.
Для правильной работы лямбда-зонд необходимо нагреть до определенной температуры. Типичный современный датчик имеет внутренний электрический нагревательный элемент, который питается от ЭБУ двигателя.
Когда топливовоздушная смесь (ТВС), поступающая в двигатель, бедная (мало топлива и много воздуха), в выхлопе остается больше кислорода, и кислородный датчик создает очень небольшое напряжение (0,1 – 0,2 В).
Если ТВС обогащается (много топлива и мало воздуха), в выхлопе остается меньше кислорода, поэтому датчик будет генерировать бОльшее напряжение (около 0,9 В).
Регулировка соотношения топливовоздушной смеси
Передний датчик O2 отвечает за поддержание оптимального соотношения смеси воздух / топливо, поступающей в двигатель, которая составляет приблизительно 14,7:1 или 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.
Блок управления регулирует топливовоздушную смесь на основе обратной связи от переднего датчика кислорода. Когда передний лямбда-зонд обнаруживает высокий уровень кислорода, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на бедной смеси (недостаточно топлива) и поэтому добавляет топлива.
Когда уровень кислорода в выхлопе становится низким, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива) и уменьшает подачу топлива.
Этот процесс непрерывен. Компьютер двигателя постоянно переключается между обедненным и обогащенным состоянием, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо. Этот процесс называется операцией замкнутого цикла.
Если вы посмотрите на сигнал напряжения переднего датчика кислорода, он будет циклически колебаться где-то между 0,2 вольт (бедная) и 0,9 вольт (богатая).
Когда автомобиль заводится холодным, передний кислородный датчик не прогрет полностью, и ЭБУ не использует сигнал ДК1 для регулировки топлива. Этот режим называется разомкнутым контуром. Только когда датчик полностью прогрелся, система впрыска топлива переходит в режим замкнутого контура.
В современных автомобилях вместо обычного датчика кислорода установлен широкополосный датчик топливовоздушного соотношения. Датчик соотношения воздух / топливо работает по-другому, но служит той же цели — для определения, является ли топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель, обогащённой или обеднённой.
Датчик топливовоздушного соотношения является более точным и может измерять более широкий диапазон.
Задний датчик кислорода
Задний или нижний кислородный датчик установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора. Он измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из катализатора. Сигнал от заднего лямбда-зонда используется для контроля эффективности нейтрализатора.
Контроллер постоянно сравнивает сигналы от передних и задних датчиков O2. Основываясь на двух сигналах, ЭБУ знает, насколько хорошо каталитический нейтрализатор работает. Если катализатор выходит из строя, ЭБУ включает индикатор «Check Engine», чтобы вы знали об этом.
Идентификация датчика кислорода
Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.
Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.
Типичный рядный 4-цилиндровый двигатель имеет только один блок (ряд 1 / банк 1). Поэтому в рядном 4-цилиндровом двигателе термин «Банк 1, Датчик 1» просто относится к переднему датчику кислорода. «Банк 1, Датчик 2» — это задний кислородный датчик.
Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».
Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.
Замена датчика кислорода
Проблемы с датчиком кислорода являются распространёнными. Неисправный лямбда-зонд может привести к увеличению расхода топлива, увеличению выбросов в атмосферу и различным проблемам во время вождения (провалы оборотов, плохое ускорение, плавающие обороты и т. д.). Если датчик кислорода неисправен, его необходимо заменить.
В большинстве автомобилей замена ДК является довольно простой процедурой. Если вы хотите заменить кислородный датчик самостоятельно, с некоторыми навыками и руководством по ремонту, это не так сложно, но вам может понадобиться специальная торцевая головка для датчика (на фото).
Иногда может быть трудно вытащить старый лямбда-зонд, так как они часто сильно ржавеют.
Еще одна вещь, о которой следует знать — некоторые автомобили, как известно, имеют проблемы с заменяемыми датчиками кислорода.
Например, есть сведения о неоригинальном датчике кислорода, вызывающем проблемы в некоторых двигателях Chrysler. Если вы не уверены, лучше всегда использовать оригинальный датчик.
Лямбда-зонд
Лямбда зонд— один из многочисленных датчиков автомобиля, фиксирующий объем кислорода (02), оставшегося после сжигания горючей смеси в камере сгорания. Находится в системе выпуска возле катализатора (спереди и сзади), передает данные в ЭБУ для корректировки пропорции подготовленного горючего. Ниже рассмотрим, что это за устройство, для чего оно необходимо, и как работает. Отдельно разберемся с коэффициентом лямбда (λ) и его параметром, рассмотрим основные виды и особенности узла.
Что такое лямбда-зонд (кислородный датчик), назначение
Кислородный датчик (λ-зонд) — устройство, предназначенное для определения количества 02 в выхлопных газах. Обеспечивает эффективную работу ДВС, благодаря передаче сведений о содержании кислорода в блок управления. Последний, в свою очередь, корректирует состав топливовоздушной смеси.
При дефиците воздуха в топливе окисление угарного газа / углеводородов происходит не полностью, а при избытке оксиды азота не делятся на азот и кислород.
Интересно, что до прогрева двигателя до рабочей температуры сигналы с лямбда-датчика не принимаются ЭБУ из-за высокой погрешности. При этом в конструкции машины предусмотрено два таких элемента— передний и задний.
Первый установлен до катализатора и контролирует содержание О2в выхлопе, а второй — за ним. Лямбда зонд после катализатора применяется для корректировки состава и проверки работоспособности каталитического нейтрализатора. При этом основные функции берет на себя передний кислородный датчик.
Коэффициент избытка воздуха λ
При анализе работе двигателя часто применяется термин «стехиометрическое соотношение». Под ним подразумевается оптимальное соотношение кислорода и горючего, при котором подготовленная смесь полностью сгорает. На базе этого показателя рассчитываются режимы ДВС и особенности подачи горючего.
Идеальным считается отношение 14,7 к 1. Понятно, что 14,4 кг воздуха попадают в цилиндр не сразу, а в определенный временной промежуток.
Коэффициент λ показывает отношение реального объема кислорода, поступающего в цилиндр, к идеальному параметру (указан выше). Простыми словами, он показывает отклонение текущего количества воздуха от оптимального параметра.
С учетом полученного λ выделяется три варианта:
Современные ДВС способны работать во всех случаях, но отклонение от нормы сказывается на многих параметрах: ускорение, экономичность, уменьшение концентрации вредных компонентов и т. д. Оптимально, чтобы коэффициент λ был около 0,9-1.
Конструкция и принцип работы кислородного датчика
Лямбда датчик— сравнительно простой узел, состоящий из нескольких элементов, обеспечивающих измерение нужного параметра и его передачу в ЭБУ. Для примера рассмотрим λ-зонд на базе диоксида циркония. Он состоит из следующих компонентов:
Принцип работы датчика (лямбда зонда) построен на появлении разности потенциалов между электродами с платиновым напылением, отличающимися высокой чувствительностью к О2.
Напряжение появляется при нагреве электролитической жидкости, когда через нее идут кислородные ионы от ОГ и окружающего воздуха. Параметр разности потенциалов меняется с учетом объема О2в измеряемом материале.
При измерении возможны следующие варианты:
Оптимальным значением, соответствующим стехиометрическому параметру, является 0,45 В. Полученные данные направляются в ЭБУ, который анализирует поступившие сведения, а после дает команду системе впрыска на регулирование состава.
Ресурс лямбда-зонда и его неисправности
В процессе эксплуатации автомобиля λ-зонд находится под постоянно нагрузкой и подвержен износу. Из-за измерения качества ОГ его срок службы зависит от качества заливаемого горючего и исправности ДВС. В среднем кислородный датчик служит от 70 до 120 тысяч километров с возможной погрешностью в большую или меньшую сторону.
При поломке любого из λ-зондов ЭБУ фиксирует проблему и выдает ошибку с последующим зажиганием «CheckEngine» на приборной панели. Для выявления неисправности лямбда-зонда нужен сканер для диагностики, к примеру, Scan Tool Pro BlackE dition. В его функции входит проверка разного оборудования, а не только ДВС. Главное, что он контролирует показания датчиков в онлайн-режиме.
Если λ-зонд исправен, кривая имеет вид синусоиды, меняющей полярность где-то раз в одну секунду. В случае поломки форма сигнала меняется, или скорость отклика становится много меньше. К основным поломкам датчика стоит отнести:
Причиной рассмотренных проблем может быть низкое качество бензина, перегрев, добавление неправильных присадок, замасливание детали и т. д. Распознать неисправность можно по появлению ошибки на приборной панели, снижении мощности, медленной реакции на акселератор и колебаниях оборотов при работе на холостых.
Особенность устройства в том, что оно редко подлежит ремонту, а лучший выход —замена лямбда зонда.При выборе устройства необходимо смотреть на рекомендации производителя и выбирать только совместимое оборудование.
Виды кислородных датчиков
Важность кислородного датчика в автомобиле трудно переоценить, ведь от его работы зависит правильность подготовки рабочей смеси и главные параметры авто: экономичность, динамика, приемистость и другие.
Кроме того, неисправность этого узла может привести к выходу из строя других важных элементов двигателя и необходимости дорогостоящего ремонта. Вот почему при первых признаках неисправности λ-зонда нужно провести его диагностику, а при выявлении поломки сделать замену.
Лямбда зонд. Зачем нужен?
Подробно о лямбда-зондах
Лямбда-зонд необходим для того, чтобы передавать информацию блоку управления двигателем о том, насколько полно сгорает топливовоздушная смесь. Именно лямбда-зонд отвечает за определение количества кислорода в выхлопном газе, и на основании этого определяет состав топливовоздушной смеси.
Теоретически, на кило бензина приходится порядка 14,7 килограмм воздуха. В таком случае, бензин и кислород будут выгорать на 100%, таким образом, не выделяя вредных веществ. Это положительно сказывается и на расходе топлива.
Данная пропорция – 14,7:1 носит название «фактор избыточного количества воздуха», и обозначается буквой греческого алфавита λ (лямбда).
В случае, когда лямбда меньше единицы – ТВС получается обогащенной, в ней увеличенное количество топлива.
Но если данный показатель выше единицы, то топливовоздушная смесь – бедная, в ней не хватает топлива.
По какому принципу функционирует узкополосный лямбда-зонд?
Под колпачком из металла расположен чувствительный, выполненный из диоксида циркония, элемент. Благодаря чему он является электролитом, проще говоря – пропускает через себя ток, но газ попасть в него не может. Этот элемент имеет газопроницаемое платиновое контактное покрытие, к которому подведены проводки.
В среднем, во время работы температура данного элемента достигает 350 градусов. У первых моделей датчика воздуха не было дополнительного подогрева, за это отвечали выхлопные газы. Но впоследствии их начали оборудовать подогревателем, благодаря чему лямбда-зонд прогревается в разы быстрее.
Что мы получаем: внутренняя часть керамики работает с воздухом, а внешняя – с отработанными газами. Из-за разницы в концентрации молекул провоцируется перемещение ионов кислорода из области с повышенным содержанием кислорода в область, где его не хватает. Ионы свободно проникают сквозь керамический элемент, являющийся токопроводящим. Как раз благодаря разнице в количестве кислорода и возникает сигнальное электрическое напряжение.
Так, 0,45 Вольт равны единице, т.е. лямбде. Обогащенная ТВС создает максимальное напряжение в 0,9 Вольт, а бедная только 0,1 Вольт. Именно так функционирует узкополосный датчик кислорода. Он фиксирует отклонения от стехиометрии в очень узком диапазоне (14,0 – 15,0 к 1), таким образом замечая отклонения в какую-то из сторон.
К датчику подведены провода, их может быть разное число, но не более 4. 3-4 проводка свидетельствуют о дополнительно обогреве. Белые отвечают за подпитку обогревателя датчика. По черному проводу подается сигнал к блоку управления, а серый – это масса. Если у зонда только два белых и один черный проводки, то в таких случаях зонд соединяется с массой по корпусу.
Чтобы провести диагностику данного датчика кислорода – снимается осцилограмма, либо же придется использовать специальное программное обеспечение. В нормальном состоянии сигнал изменяется минимум раз в секунду, колеблясь в рамках 0,1-0,9 Вольт. В случае, когда сигнал сменяется очень медленно, а сигнальное напряжение не достигает 0,1 Вольт, это говорит о том, что сенсор вышел из строя. Кроме этого исправный датчик кислорода оперативно реагирует на малейшие изменения состава ТВС. Чтобы «обогатить» смесь достаточно «пшикнуть» во впуск пропаном. В таком случае, сенсор сразу выдаст 0,9 Вольт. Чтобы сделать смесь «бедной» достаточно снять вакуумную трубку. На что сразу отреагирует датчик, выдав 0,1 Вольта.
Но куда проще «прогазовать», чтобы сработала дроссельная заслонка. В таком случае сразу же поменяются показания датчика кислорода, сменившись до обогащенной. Если установлена пара зондов, то вышедший из строя будет реагировать с замедлением.
Проверить, как работает обогрев датчика – проще простого. Сначала проверьте, подается ли от аккумулятора питание (9-12 Вольт). После чего проверьте сопротивление нагревательного элемента. В рабочем состоянии будет 2,3-4,3 Ом на 25 градусах.
Лямбда-зонд на основе оксида титана
На смену узкополосному лямбда-зонду пришли датчики на оксиде титана. Обычно, в выпускной системе устанавливался всего 1 подобный зонд, с 3-4 проводками, подведенными к нему. Его точность заметно выше, но и цена – кусается. Зонд не сообщается с атмосферой, не создает напряжение, но его измерительный диапазон – лучше. По сути, его функционал напоминает расходомер. Он запитан от блока управления и выдает сигнал в виде напряжения. Сигнал регулярно меняется, диапазон 0,4-4.5 Вольт. Чем больше напряжение – тем беднее ТВС.
Широкополосный лямбда-зонд
Наиболее современный вариант, который в среде автолюбителей носит простое название «датчик воздух/топливо». Тут уже несколько больше проводов – 5-6. Зонд отвечает за измерение ТВС во всем диапазоне. Широкополосные зонды ставят на современные бензиновые моторы, которые функционируют на обедненной смеси, на моторах с непосредственным впрыском, а кроме этого на дизелях. Рабочая температура – 650 градусов.
Блок управления, в который поступают все данные с датчиков, отвечает за изменение подачи топлива, в зависимости от поступающего воздуха. Проблема лишь в том, что датчик находится во впускной системе, довольно далеко от камер сгорания, поэтому регулировка оставляет желать лучшего. Но имеем, что имеем.
Диагностика широкополосного лямбда-зонда
Мало кто знает, но фиксируемое датчиком напряжение – выдуманное, на самом деле его просто нет. Сигнал заметен исключительно для диагностического оборудования, и получаемый показатель требуется сверить с оптимальными данными, которые указывает завод-изготовитель. Например, напряжение в 1,5 или даже в 3,6 Вольта – может быть оптимальным, тут все напрямую зависит от зонда и марки вашего авто. Главное, чтобы сигнал был постоянным, и не изменялся без коррекции. Сигнал должен меняться исключительно вовремя:
Чтобы это сделать, просто запустите во впуск пропан, или снимите с коллектора любой шланг, чтобы в него попал воздух. Обогащенная топливовоздушная смесь приводит к снижению напряжения, а бедная – увеличивает. Проще говоря, параметры смеси будут отражать топливную коррекцию.
Лямбда зонд
Лямбда зонд, так же называемый датчик кислорода или просто лямбда – это специальный контроллер, измеряющий наличие и количество остаточного кислорода в автомобильных выхлопных газах. Назначение данного устройства – предоставлять электронной системе управления впрыском топлива данные о качестве и полноте сгорания топлива. Она нужна для создания оптимальных условий работы катализатора выхлопа.
Применение катализаторов обусловлено жесткими экологическими нормами, предъявляемыми к автомобильным выхлопам, поскольку данные устройства способствуют снижению содержания там углекислоты. Но для полноценного функционирования нужно, чтобы в цилиндрах сгорало строго определенное количество воздуха с минимальной долей отклонения. Для обеспечения настолько точного регулирования сгорающего состава применяются системы питания с регулируемым электроникой впрыском. Датчик кислорода (лямбда-зонд) в них играет роль контролера в выпускном тракте.
Место установки лямбда-зонда
Для максимально эффективного измерения остатков воздуха в сгоревшей смеси датчик кислорода лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе, располагаясь как можно ближе к катализатору. Информация с него считывается электронным блоком управления топливной системой, которая при необходимости увеличивает или уменьшает интенсивность впрыска топлива в цилиндры.
Современные автомобили оборудованы еще одним лямбда-зондом, размещаемым на выходе катализатора, что позволяет еще больше повысить точность приготовления смеси.
Схема лямбда зонда
Принцип действия
По принципу работы кислородные датчики бываю нескольких типов:
На основе оксида циркония.
На основе оксида титана. При изменении состава выхлопа реагирует изменением электрического сопротивления.
Широкополосный. Изменяется напряжение и полярность тока. Реагирует не только на отклонения состава рабочей смеси, но и на его численное значение.
Работа лямбда зонда основывается на применении гальванического элемента, снабженного парой электродов. Один из них обвевается выхлопными газами, а другой – чистым атмосферным воздухом. В работу датчик лямбда зонд включается только после разогрева до 300 и более градусов, когда циркониевый электролит становится проводником, а различие в количествах поступающего кислорода из выхлопной трубы и атмосферы приводит к появлению напряжения на электродах.
Во время пуска и прогрева двигателя кислородный датчик в управлении топливным впрыском не участвует, а коррекция осуществляется через другие сигнализаторы (датчики температуры системы охлаждения, положения дросселя, числа оборотов и прочими).
Помимо нагреваемых циркониевых, существуют холодные контроллеры на основе двуокиси титана. Они не генерируют электричество, а изменяют сопротивление воздушному потоку, что и становится сигналом для систем управления впрыском. Такой лямбда датчик кислорода хорош тем, что начинает работать сразу после пуска двигателя, но он не получил широкого распространения из-за сложности конструкции и дороговизны. Встретить лямбда зонд данного типа можно на некоторых моделях Nissan, BMW и Jaguar.
Причины выхода из строя
Датчик кислорода может начать работать неправильно или вовсе сломаться по целому ряду причин, среди которых:
По мере службы датчика, замедляется его реакция на изменение состава топливной смеси. Возраст датчика наиболее заметен на моторах с непосредственным впрыском. Датчик лямбда зонд прослужит гораздо меньше положенного при плохом состоянии маслосъемных колец, а также в результате попадание в цилиндры антифриза.
Когда лямбда датчик кислорода выходит из строя, содержание углекислоты в выхлопе резко повышается от значения в 0,1-0,3% до 3%, а часто и 7%. Если кислородный датчик не работает, снизить это значение без его ремонта или замены очень сложно. Даже в моделях с двумя зонтами при выходе из строя одного из них, для нормализации работы потребуется серьезное изменение настроек электроники.
Признаки выхода лямбда-зонда из строя
О том, что датчик кислорода сломался, говорят такие признаки:
С заменой неисправного датчика не стоит затягивать, иначе чревато выходом из строя катализатора.
Чтобы лямбда зонд внезапно не вышел из строя, его нужно регулярно заменять, примерно через каждые 50-80 тыс. километров не подогреваемые датчики; 100 тыс. – подогреваемые и каждые 160 тыс. км – планарные. Но прежде чем выбрасывать старую лямбду конечно же нужно проверить лямбда-зонд и узнать его реальное состояние
Это не защитит от поломок вследствие механического повреждения или засорения, но спасет от поломки из-за износа.
Своевременная замена лямбда-зонда, это:
Кроме очистки в кислоте и проверке разъёма питания, датчик лямбда зонда, ремонту не поддается.
Устранение неисправностей
Официально технологии ремонта лямбда-зондов нет. То есть, если поломка не в контактной сети, то устройство подлежит замене. Подпольными СТО практикуется восстановление датчиков, переставших работать из-за отложения нагара под защитным колпачком, путем удаления налета. Делается это с помощью промывки датчика в ортофосфорной кислоте, не уничтожающей его электроды.
Мойка помогает далеко не всегда, и если датчик после нее не заработал, его все же придется заменить.
Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене
Еще больше полезных советов в удобном формате