Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и как он работает? Где находится датчик кислорода? Как проверить датчик кислорода? Что такое лямбда в автомобиле.

В любой современной машине имеется лямбда-зонд и многие водители не придают ему (и выходу его из строя) значения, а зря. И дело даже не в чистоте воздуха, который от роста количества автомобилей не становится чище, а в том, что без лябда-зонда, двигатель автомобиля уже не работает как надо, и уже не экономичен. Поэтому очень важно при выходе из строя лямбда-зонда, уметь восстановить его как можно раньше. Как это сделать самому, мы и разберёмся в этой статье.

Нормы токсичности выхлопа автомобилей с каждым годом стремительно ужесточаются (особенно в европейских странах), и конструкторы постоянно под это подстраивают двигатели современных автомобилей (под экономичность и чистый выхлоп). От этого теряется часть мощности и усложняется двигатель. А делать выхлоп максимально чистым, каталитический нейтрализатор может только при соблюдении ряда условий. И одно из них — это соотношение топливной смеси, когда на каждую часть бензина приходится 14,7 части воздуха (на карбюраторных машинах немного другое соотношение).

У хорошо настроенного исправного двигателя впрыскового автомобиля, расход бензина зависит в основном от длительности импульсов форсунок. Эту длительность (время в открытом состоянии) задаёт электронный блок управления двигателем, так называемая «эфишка», название у ремонтников появилось от заглавных букв блока — EFI. Когда двигатель впрысковой машины запущен и работает, блок управления считывает необходимую информацию с датчиков, затем обрабатывает её, и исходя из этих показателей открывает форсунки. Но определить точное количество впрыснутого топлива не просто — инжекторы засоряются, может поменяться давление топлива в магистрали или плотность воздуха и много чего ещё. Поэтому для очень точной работы системы и чёткой работы мотора, электронному мозгу (блоку управления) нужна обратная связь. То есть просто необходимо знать, как прошло сгорание топлива в цилиндрах мотора. Вот за эту важную информацию и отвечает лямбда-зонд или как его ещё называют — датчик кислорода.

И если сигнал на нём слабый, то в выхлопных газах машины переизбыток кислорода, это значит, что топливо-воздушная смесь бедная. От этого блок управления моментально увеличит время открытия форсунок и этим естественно обогатит смесь до нужного соотношения. Ну и наоборот, при чрезмерно богатой топливо-воздушной смеси, время открытия форсунок снизится. Так работает исправная система впрыска современных машин, то есть состав топливо-воздушной смеси в работающем моторе корректируется каждую долю секунды.

Более того, на многих современных автомобилях и мотоциклах, на заводе устанавливают несколько лямбда-датчиков (в выпускном коллекторе каждого цилиндра). В этом случае, электронный мозг системы впрыска не просто изменяет длительность открытия всех форсунок, но и контролирует состав горючей смеси в каждом цилиндре отдельно. К тому же блок управления следит за состоянием каталитического нейтрализатора или катализаторов, так как их тоже бывает несколько. Таким образом, на многих современных автомобилях, может быть установлено более десятка лямбда-зондов (чем больше цилиндров в моторе, тем лямбда-датчиков больше). И выходят из строя они примерно одновременно. Но переживать по этому поводу небогатому автовладельцу не стоит, так как на большинстве рядовых и не новых иномарок, которыми пользуется у нас в стране рядовой водитель, лямбда-зонд всего один.

Из-за чего может выйти из строя лямбда-зонд, стоимостью в 200 -300 долларов, за считаные километры. Это и изношенные поршневые кольца (а тем более поршневая группа), изношенные сальники клапанов и их направляющие, этилированный или некачественный бензин, а так же всевозможные непроверенные составы из бутылочек с яркими этикетками, которые водители-чайники так любят заливать в бензобак своей машины. От этих неблагоприятных факторов, уровень сигнала с лямбда-зонда снижается с каждым пройденным километром, а электронный блок решает, что смесь обедняется и соответственно обогащает её (как мы уже знаем, увеличивая длительность импульса открытия форсунок). От этого расход топлива стремительно растёт, а катализатор постепенно забивается.

Многие Кулибины (в кавычках) с толкнувшись с острой проблемой неуёмного аппетита двигателя, догадываются, что виноват датчик кислорода, ну и поступают весьма просто (зачем им думать) : сдёргивают с датчика провод. И теперь сигнала с датчика естественно нет вообще!!! Электронный блок управления «видит», что датчик якобы вышел из строя, зажигает лампочку на панели приборов (Check — но не на всех моделях) и подключает обходную программу. Отмечу особо (особенно для Кулибиных), что основная функция (задача) этой программы, несмотря ни на что, даже на большой расход топлива, помочь автомобилю добраться до ремонтного сервиса. При попытке сымитировать сигнал от датчика, электронный мозг обнаружит, что сигнал с датчика не меняется со временем, и тоже решит, что он вышел из строя, и естественно включит обходную программу. Произойдёт то же самое, как и с обрывом проводов. Теперь держите бумажник всегда наготове, так как вам потребуется для каждой поездки довольно много бензина.

Любой водитель в такой ситуации, задастся вполне естественным вопросом: что же делать, если расход бензина резко повысился? Для начала, если у вас нет своего газоанализатора, съездить в автосервис и замерить уровень СО (во всех режимах работы мотора). И если уровень укладывается в нормы именно вашей машины, а не ГОСТа (для впрысковых машин технические требования ГОСТа по СО не очень то подходят), то мотор вашего автомобиля в перерасходе топлива невиновен. Ищите другие причины, например расход топлива может повысится, если заклинены тормозные колодки, или вы просто ездите на недостаточно накачанных шинах. Многие водители довольно резко стартуют с каждого светофора, а потом удивляются, почему их автомобиль так прожорлив.

Но часто, поездка за замером СО не нужна, так как и так видно всё, как говорится невооружённым глазом. Например если холодный двигатель неустойчиво работает на холостом ходу, постоянно пытаясь заглохнуть, свечи чёрного цвета, но прогревшись мотор начинает работать нормально, то виноват в большинстве случаев наш пресловутый лямбда-зонд. Прогреваясь, он начинает работать нормально. Реже, но всё же могут быть и другие причины описанной неисправности двигателя. И убедиться в чём дело (в датчике или в чем то другом) можно только проверив сам лямбда-зонд. А для этого необходимы специальные приборы, так как сигнал с датчика слишком слаб, и измерить его обычным тестером невозможно. Как проверить работоспособность других датчиков впрысковой машины, причём с помощью обыкновенного тестера, я уже писал и почитать об этом весьма желательно вот в .

В развитых странах обеспеченные водители поступают очень просто: покупают новый лямбда-зонд, а это как я уже говорил примерно в пределах трёхсот долларов, и выкинув старый, устанавливают на его место новый. У наших отечественных водителей, особенно не богатых, имеются как всегда другие пути решения распространённой проблемы. Например можно приобрести датчик подешевле (от другого автомобиля, например от отечественного). Ведь устройство всех лямбда-зондов одинаковое, и один от другого может отличаться только посадочными размерами да ещё и электро-разъёмом. Главное при покупке учесть посадочный размер (что бы был одинаковый), а электро-разъём можно переделать (продаётся великое множество различных клемм и колодок).

Многие покупают на разборке оригинальный (родной) датчик, но бэушный, что делать не советую, так как неизвестно сколько времени он проработал на машине доноре, и в любой момент он может выйти из строя.

Но есть всё таки способ, как оживить ваш родной, но неисправный лямбда-зонд. И описать этот способ для меня (ну и естественно для вас) на этом блоге просто необходимо, так как блог рассчитан на людей, которые …. . Впрочем чего это я, на кого рассчитан этот блог, можно прочитать на страничке «обо мне». Не будем отвлекаться, а идём дальше.

Во многих крупных городах, технология восстановления лямбда-зонда уже давно отработана и не отличается сложностью. Ведь чтобы вернуть работоспособность датчика, достаточно подержать его всего десять минут в ортофосфорной кислоте (она входит в состав преобразователя ржавчины) при обычной комнатной температуре, а затем хорошенько промыть его водой с мягкой колонковой кисточкой и можно устанавливать его на место — он снова готов к работе. Естественно сигнал восстановится не сразу, а через час или полтора работы мотора (электронному мозгу надо адаптироваться).

Для более тщательной промывки, лямбда-зонд нужно будет вскрыть. Аккуратно (через алюминиевую фольгу) зажав датчик в патрон токарного станка, тонким резцом срезаем у самого основания защитный колпачок (с отверстиями). Далее уже оголённый датчик, который представляет собой керамический стержень (на стержень напыленны платиновые полоски, отсюда его немалая цена) окунаем на 10 минут в кислоту. Ортофосфорная кислота разрушает свинцовую плёнку и нагар на поверхности керамического стержня. Как я уже говорил, держим его в кислоте не более 10 минут, так как если передержать, то могут испортиться токопроводящие платиновые электроды. По этой же причине ни в коем случае нельзя зачищать стержень наждачной бумагой или надфилем. Далее, когда кислота очистит стержень от токопроводящей плёнки, остаётся промыть его в воде и вернуть на место колпачок. Теперь аккуратно капнув аргоновой сваркой, закрепляем колпачок на своём родном месте.

Есть ещё более сложный способ, который недоступен обычному автомобилисту, и я его опишу лишь для общего развития. Ну и для того — вдруг он появится в автосервисе вашего города, и кто-то захочет им воспользоваться, так как он очень эффективен и его можно использовать многократно. Его удалось разработать учёным из дальневосточного РАН отделения. Суть его известна из физики — плотность тока в различных газах определяется концентрацией ионов, величиной их заряда, а так же из подвижностью. А в отработанных газах автомобиля ионы образуются от повышения температуры. И если температура, а от неё и подвижность ионов известны (напряжённость поля тоже известна, так как на неё подаётся 1 вольт), то выходные характеристики зависят только от концентрации ионов. Их измеряют частотомером и осциллографом. Затем на ультрозвуковом стенде в эмульсионном моющем растворе проводят отчистку загрязнённых электродов. При этом возможен электролиз вязких металлов осевших на поверхности (например свинца). При очистке учитывается материал стержня (металлокерамика или фарфор) с напылением металлов, таких как платина, цирконий, барий и др. В итоге восстановленный лямбда-зонд испытывают специальными приборами и устанавливают на машину. И самое главное, как я уже говорил, операцию восстановления можно проводить многократно.

Это ещё раз подтверждает, что наши учёные на много превосходят забугорных, для которых основная идея — это как что-то разработать, а вот как восстановить какую то деталь, им с нашими не сравниться.

Лямбда – что это? В данном случае речь идет не о букве латинского алфавита. При появлении признаков повышенного расхода топлива, выхлопных газах черного цвета и нестабильной работе двигателя одной из наиболее частых причин становится поломка лямбда зонда. Что такое лямбда зонд в автомобиле и для чего нужен лямбда зонд вы узнаете из этой статьи.

Это особый датчик кислорода, который отвечает за правильные пропорции объемов воздуха в топливной системе. Иными словами лямбда зонд это регулятор, который собирает и передает информацию для подготовки оптимальной топливной смеси.

Но когда эта деталь выполняет свои обязанности стабильно и отлажено, автомобиль экономит топливо, катализаторы, снижающие выбросы вредных веществ в атмосферу служат дольше. Поэтому о принципах ее работы и диагностики стоит знать и помнить каждому автолюбителю.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Как работает датчик кислорода

Итак, измерение кислорода в топливной системе происходит в выпускном коллекторе. Здесь обязательно располагается датчик, который определяет кислородные объемы. Второй датчик лямбда зонда может находиться на выходе катализатора для дополнительной точности измерения уровня кислорода.

Чтобы разобраться с механизмом функционирования датчика лямбда зонда рассмотрим алгоритм его работы.

1. Запустившийся движок прогревается без участия этого элемента. Система автомобиля пользуется другими источниками информации.

   А вот когда температура достигает 300 градусов по Цельсию в штатный режим входит кислородный датчик лямбда зонд. Дело в том, что лишь при достижении этой температуры электролит получает проводимость, возникает выходное напряжение на электродах.

   В холодное время, например, зимой достичь необходимой температуры бывает очень сложно. На помощь приходит система дополнительного прогрева, которая в любом случае создаст необходимый уровень температуры.

   В зависимости от вида используемого датчика концентрации кислорода различает принцип сбора информации.

Принцип работы лямбда зонда двухточечного зависит от электродов. Уровень кислорода влияет на их напряжение. Если уровень напряжение свидетельствует об избытке кислорода, то информация формируется одна, при недостатке кислорода другая.

Широкополосный lambda зонд — более сложная конструкция из двух элементов. На электродах этого датчика имеет постоянное напряжение, которое становится меньше или больше в зависимости от содержания кислорода.

Результаты проверки топлива в каждом случае передаются в другие системы автомобиля для формирования оптимальной смеси для дальнейшего впрыска.

Иллюстрация работы

По каким причинам может быть нарушена работоспособность датчика

Что такое лямбда зонд? — это сложное механическое устройство, которое подвержено поломкам. Они возникают по следующим причинам.

Некачественный или очень старый корпус устройства может потерять свою герметичность. Вследствие этого происходит проникновение внутрь газов, грязи, воздуха, которые делают корректную работу невозможной.

Несмотря на то, что зонд работает при высоких температурах, он также может быть подвержен излишнему перегреву. Чаще всего это происходит при увеличении заводской мощности мотора техническими энтузиастами.

Существует установленный гарантийный срок работы. После его прохождения зонд может потерять свои свойства.

Использование некачественного дизеля или бензина, а также этилированного топлива разоряет рабочую поверхность датчика и также приводит к его выводу из строя.

Одна из наиболее актуальных причин для нашей страны. Вследствие езды по плохим дорогам внутренние элементы датчика могут быть повреждены. Дальнейшая эксплуатация становится невозможной.

Внешний вид

Как определить неисправный датчик

Рассмотрим основные признаки неисправности лямбда зонда.

Симптомы неисправности лямбда зонда чаще всего заявляют о себе нестабильным функционированием ДВС. Обороты сильно «гуляют». Даже на холостом ходу в теплое время они могут резко увеличиваться без объяснимых причин.

Необходимость заправляться чаще обычного и средний расход топлива выше установленного нормой одни из самых верных показателей.

При этом, если автолюбитель, выжимая педаль акселератора до конца, чувствует, что машина существенно хуже разгоняется, велика вероятность, что неисправен датчик.

Ну и самое распространенное – появление света индикатора «Чек инжин» тоже может быть по причине неисправности регулятора кислорода. На технической станции точную причину обязательно установят. Или же можно проверить все самостоятельно. О том, как это сделать укажем далее.

Иные признаки неисправности кислородного датчика всегда будут связаны с нарушением нормальной работы двигателя.

Внешний вид неисправного устройства

Как проверить исправность лямбда зондов с одним проводом, двумя, тремя и с 4 проводами самостоятельно: мультиметром, своими руками, тестером и т.д.

Что такое лямбда зонд на машине и для чего нужен лямбда зонд, мы выяснили в первой части статьи.

Сейчас рассмотрим способы диагностики его состояния. Датчик нужно достать. Показать датчик кислорода сможет любой авто слесарь, а вот рядовому автолюбителю, чтобы его найти, придется заглянуть в инструкцию завода – изготовителя. В любом случае доступ к нему чаще всего можно получить, просто открыв капот.

Иногда достаточно визуального осмотра, чтобы сразу выявить неисправность. Визуальный осмотр необходим для исключения механической деформации и попадания внутрь посторонних веществ. Если устройство повреждено, то это будет сразу заметно. Замена потребуется и в случае обволакивания датчика сажей или серым налетом – это признаки порчи датчика из-за заправки некачественным топливом.

Второй способ также не требует использования какого-либо прибора. Достаточно переставить датчик на другой, такой же автомобиль. Если неисправности сохраняются – значит, проблема именно в нем.

Для проверки мультиметром нужно завести автомобиль на 10-20 минут, затем заглушить. Отсоединить кислородный регулятор и присоединить его к мультиметру. Далее завести мотор и выжать газ до 3 000 оборотов. Процедуру лучше проводить вдвоем. Один давит на газ, а второй смотрит показания – они должны быть на уровне 0,9 Вт. Любое значение, меньше этого означает неисправность.

Использование тестера с 4 проводами для проведения замера также не является сложной процедурой. Для ее осуществления минусовой провод тестера соединяют с мотором, а положительный к сигнальному проводу зонда. Тут стоит коротко упомянуть, что проводов зонда может быть до 4. С одним проводом проблем не возникает – он всегда сигнальный. А вот если их больше, без помощи инструкции не обойтись. Итак, когда тестер соединен, нужно включить мотор для работы течение 10 минут. После прогрева на достаточную температуру датчик должен включиться. Напряжение будет какое-то время меняться и составлять разные значения, примерно 0,3 – 1 вт. Однако затем оно стабилизируется на уровне 0,45 Вт. Если цифра стабильного напряжения иная – датчик придется менять.

Сколько стоит лямбда зонд и насколько опустеет кошелек автолюбителя при неисправности этого устройства? На отечественные автомобили цена не превысит 2-3 тысяч рублей. А вот на иномарки придется раскошелиться. Стоимость зондов может составлять от 4 до 10 тысяч рублей.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

У многих возникает вопрос – почему столь простая конструкция, даже на отечественных машинах стоит несколько тысяч.

Ответ кроется в составе элементов, из которых изготовлен зонд. Среди них довольно много ценных, а в некоторых случаях драгоценных металлов.

Также необходимо своевременно проводить диагностику и замену этого важного устройства.

Проверка мультиметром

Борьба за экологию постоянно находится на ножах с техническим прогрессом. В частности, самый главный враг чистого воздуха, как оказалось не так давно, никакие не химкомбинаты, ядерные отходы и миллионы тонн ракетного
топлива, которое распыляется над планетой ежедневно. Самый коварный враг экологии - это наши автомобили. Довольно спорное утверждение, тем более что последние исследования это категорически опровергают. Тем не менее каждый двигатель должен пройти сертификацию на соответствие экологическим нормам, поэтому год от года растет количество приборов и устройств, которые душат двигатель в угоду экологии. Главным препятствием для крутящего момента стал каталитический нейтрализатор.

Что такое катализатор и лямбда-зонд?

Каталитический нейтрализатор представляет собой целую систему, интегрированную в организм автомобиля. Он призван контролировать и оптимизировать количество вредных выбросов, которые появляются в результате работы двигателя. Это и копоть, и несгоревшее топливо, и химически активные вещества - продукты сгорания, словом, все, что выходит за пределы экологических норм, катализатор должен нейтрализовать любой ценой. Цена такой нейтрализации довольно высока как в плане стоимости элементов системы катализатора, так и мощностью приходится платить за чистый воздух.

Если пунктирно обозначить принцип действия катализатора, то картина выглядит следующим образом. В выхлопной системе установлено несколько датчиков кислорода. Они следят за тем, чтобы количество СО не превышало норму, которую уже знает электронный блок управления двигателем. Называются эти датчики лямбда-зондами, и приносят они массу проблем, когда не работают корректно, да и в рабочем состоянии радости от них мало. Именно с этими датчиками нужно столкнуться вплотную, чтобы обезопасить себя и свой автомобиль от поломок, а кошелек от ненужных трат.

Зачем нужен лямбда-зонд?

Лямбда - маленькая греческая буковка, которая в автомобильной инженерии обозначает коэффициент избытка воздуха в отработанных газах. Избыток - это превышение нормы O в топливовоздушной смеси на любом участке впускного или выпускного тракта. Его еще называют датчиком кислорода, а остаточный О говорит о характере сгорания топлива в конкретный момент времени. Датчик нужен для того, чтобы передавать на электронный блок управления полную информацию о составе отработанных газов, в частности, о количестве кислорода, которое через него проходит. В принципе, это нужно для того, чтобы каталитический нейтрализатор функционировал исправно, то есть дожигал остатки топлива и препятствовал их выбросу в атмосферу.

Дело в том, что нормальным соотношением воздуха и топлива считается такое, когда топливо сгорает безостаточно. Тогда и уровень выброса вредных веществ в атмосферу минимальный. В цифрах это выражается так - для сгорания 14,6 кг воздуха необходим 1 кг топлива. В коэффициенте лямбда это выглядит в виде цифры 1. А вот чтобы обеспечить такую точную пропорцию (14,6:1), нужно очень точно дозировать воздух и подачу бензина. Это стало возможным с применением инжекторных систем питания, поэтому только с появлением инжектора стали поголовно на все автомобили устанавливать катализаторы. В принципе, лямбда-зонд - контроллер этой пропорции.

Где установлен и устройство лямбда-зонда?

Идеальное место для установки лямбда-зонда - как можно ближе к двигателю в выпускной системе. Это связано с тем, что в связи с конструктивными особенностями, датчик работает только при температурах от 300°C и выше. Только в этих условиях он может генерировать электрический импульс и подавать его на ЭБУ. В некоторых системах выпуска установлено по несколько зондов, но их не стоит путать с датчиками температуры. В автомобилях, которые сертифицированы по старым стандартам Евро, установлен только один датчик, в новых системах ставят два: один — до катализатора, второй — после.

Схема и устройство лямбда-зонда приведены на чертеже, а принцип работы его заключается в следующем. Задача любого датчика проста - выдать электрический импульс на головное устройство. Вот и датчик кислорода тоже посылает импульс в пределах 0,5 В в том случае, если содержание кислорода в выхлопных газах ниже нормы. При высоком содержании О в газах датчик меняет показания и снижает напряжение до 0,1 вольта. Причем, чем быстрее он отреагирует на смену количества кислорода, тем быстрее ЭБУ внесет коррективы в состав смеси. А, следовательно, расход топлива станет меньше, а выхлоп — чище. Рабочий диапазон напряжения датчика в среднем колеблется от 0,1 до 1 вольта, но при этом скорость срабатывания должна быть не ниже 120 миллисекунд. Проверить такие точные параметры не удается даже ЭБУ, поэтому для точной проверки работоспособности датчика его необходимо снимать и проверять на специальном оборудовании.

Причины неисправности датчика кислорода

Отказы и нарушения в функциональности датчика чаще всего связаны с банальными обрывами и окислениями контактов. Выводят систему из строя:

• разрыв цепи;
• окисление контактных групп вследствие коррозии или оплавления;
• загрязнение датчика и рабочего циркониевого органа продуктами сгорания топлива;
• перегрев при не настроенном зажигании или богатой смеси;
• механические дефекты;
• замыкание.

Сильно влияет на состояние лямбда-зонда количество специальных присадок в топливо. Дело в том, что их состав никто не регламентирует, а они могут содержать химически агрессивные вещества, которые убивают циркониевый или титановый рабочий орган. Также очень не нравится зонду ситуация, когда в топливо попадает масло из-за плохого состояния маслосъемных колец и попадание в бензин антифриза. Переобогащенная длительное время смесь тоже может привести к смерти зонда.

Содержание СО в выхлопных газах при неисправном лямбда-зонде может составлять до 3%. Повлиять на этот параметр без замены датчика практически невозможно даже в двигателях старой конструкции, на которых установлен один зонд. Можно попытаться отрегулировать СО регулятором качества смеси, но его диапазона практически всегда не хватает. На автомобилях с двумя кислородными датчикам без замены зонда вопрос можно решить только вмешательством в электронику, но для этого необходимы крепкие знания и правильная диагностическая аппаратура. Или чистка зонда специальными препаратами, в ультразвуковой ванне.

Симптомы неисправности зонда определяются и без замера СО и такая диагностика проводится своими силами. Как правило, это выражается в:

• нестабильных холостых;
• низком уровне сигнала с датчика;
• высоком расходе при исправном зажигании и системе впрыска;
• разгонная динамика падает, а уровень СО растет.

В нормальных условиях лямбда-зонд имеет большой ресурс и требует замены каждых 50-70 тысяч км. Для датчиков с подогревом ресурс составляет около 100 тысяч км. Замененный вовремя датчик позволит сэкономить топливо на 10-15%, а также продлить ресурс дорогущего катализатора. Само собой, изменится и динамика, и расход, и токсичность выхлопа.

Как проверить и правильно снять/установить зонд?

При первых признаках неработающего лямбда зонда определенная категория публики начинает ставить обманки, пытаться обойти датчик и думать, как отключить датчик. Обманку своими руками сделать проще простого. Только после этого придется вносить существенные коррективы в настройки системы управления двигателем, и не факт, что они будут выполнены правильно, а ресурс мотора не уменьшится. К этому подталкивает цена датчика, потому что многие, посмотрев, сколько стоит новый зонд, не спешат его устанавливать. Так, полная замена катализатора на универсальный (то есть не потребуется прошивка ЭБУ под евро) будет стоить от 12 тысяч, установка электронной обманки для удаления ошибок в системе управления - около 5 тысяч. А новый лямбда-зонд от Бош стоит 2,5 тысячи. Причем на новых моторах их ставят два, а в автомобилях с двумя катализаторами - четыре.

Толком проверить лямбда-зонд можно только при наличии осциллографа, поскольку ЭБУ не в состоянии оценить степень повреждения или работоспособности датчика, а своими руками без прибора ничего выяснить не получится. Любая проверка стоит денег, но мы настоятельно не рекомендуем тратить их впустую, поскольку работа датчика на нашем бензине приводит к смерти его через 3-4 года при умеренном пробеге и редко дотягивает до номинальных регламентных замен. Замена датчика своими руками не представляет никаких сложностей, единственное, что нужно учесть - снимать его на прогретом двигателе. На новых датчиках резьбовая часть уже промазана специальной смазкой, если нет - мажем графитовой. После замены датчика необходимо, от греха подальше, сбросить ОЗУ в блоке управления. Чистка памяти осуществляется отключением ЭБУ от питания на 15 минут.

Кислородный датчик — устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля. Он расположен в выпускной системе вблизи катализатора. На основе данных, полученных кислородником, электронный блок управления двигателем (ЭБУ) корректирует расчет оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха в ее составе обозначается в автомобилестроении греческой буквой лямбда (λ) , благодаря чему датчик получил второе название — лямбда-зонд.

Коэффициент избытка воздуха λ

Прежде чем разбирать конструкцию датчика кислорода и принцип его работы, необходимо определиться с таким важным параметром, как коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси: что это такое, на что влияет и зачем его измеряет датчик.

В теории работы ДВС существует такое понятие как стехиометрическое отношение – это идеальная пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание топлива в камере сгорания цилиндра двигателя. Это очень важный параметр, на основании которого рассчитывается топливоподача и режимы работы двигателя. Оно равняется 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива (14,7:1). Естественно, такое количество топливовоздушной смеси не поступает в цилиндр в один момент времени, это всего лишь пропорция, которая пересчитывается под реальные условия.

Зависимость мощности (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха (λ) – это отношение действительного количества воздуха, поступившего в двигатель, к теоретически необходимому (стехиометрическому) для полного сгорания топлива. Говоря простым языком, это «на сколько больше (меньше) воздуха поступило в цилиндр, чем должно было бы».

В зависимости от значения λ различают три вида топливовоздушной смеси:

• λ = 1 — стехиометрическая смесь;
• λ < 1 — «богатая» смесь (избыток — топливо; недостаток — воздух);
• λ > 1 — «бедная» смесь (избыток — воздух; недостаток — топливо).

Современные двигатели могут работать на всех трех типах смеси, в зависимости от текущих задач (экономия топлива, интенсивное ускорение, снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах). С точки зрения оптимальных значений мощности двигателя, коэффициент лямбда должен иметь значение около 0,9 («богатая» смесь), минимальный расход топлива будет соответствовать стехиометрической смеси (λ = 1). Наилучшие результаты по очистке отработавших газов будут также наблюдаться при λ = 1, поскольку эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Назначение датчиков кислорода

Расположение кислородных датчиков в системе выхлопа

Стандартно в современных автомобилях используется два датчика кислорода (для рядного двигателя). Один перед катализатором (верхний лямбда-зонд), а второй после него (нижний лямбда-зонд). Различий в конструкции верхнего и нижнего датчиков нет, они могут быть одинаковыми, но выполняют разные функции.

Верхний или передний кислородный датчик определяет содержание оставшегося кислорода в отработавших газах. По сигналу с данного датчика блок управления двигателем «понимает», на каком типе топливовоздушной смеси работает двигатель (стехиометрической, богатой или бедной). В зависимости от показаний кислородника и требуемого режима работы, ЭБУ корректирует количество топлива, подаваемого в цилиндры. Как правило, топливоподача корректируется в сторону стехиометрической смеси. Следует отметить, что при прогреве двигателя сигналы с датчика игнорируются ЭБУ двигателя до достижения им рабочей температуры. Нижний или задний лямбда-зонд используется для дополнительной корректировки состава смеси и контроля исправности работы каталитического нейтрализатора.

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

Конструкция кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них — датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

• Наружный электрод — осуществляет контакт с выхлопными газами.
• Внутренний электрод — контактирует с атмосферой.
• Нагревательный элемент — используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
• Твердый электролит — расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
• Корпус.
• Защитный кожух наконечника — имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.

Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов. Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области: от 100 до 450 мВ — бедная смесь, от 450 до 900 мВ — богатая смесь, значение 450 мВ соответствует стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

Виды лямбда-зондов

Помимо циркониевых используются также титановые и широкополосные датчики кислорода.

• Титановые. Этот вид кислородников имеет чувствительный элемент из диоксида титана. Рабочая температура такого датчика начинается от 700 °C. Титановые лямбда-зонды не требуют наличия атмосферного воздуха, поскольку принцип их работы основан на изменении выходного напряжения, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопе.
• Широкополосный лямбда-зонд представляет собой усовершенствованную модель. Он состоит из цикрониевого датчика и закачивающего элемента. Первый измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, фиксируя напряжение, вызванное разницей потенциалов. Далее происходит сравнение показания с эталонной величиной (450 мВ), и, в случае отклонения, подается ток, провоцирующий закачивание ионов кислорода из выхлопа. Это происходит до тех пор, пока напряжение не станет равным заданному.

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд — один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности «Check Engine». Диагностировать неисправность в данном случае можно с помощью специального диагностического сканера.

Сигнал исправного кислородного датчика

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

• износ в процессе эксплуатации («старение» датчика);
• обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
• загрязнение.

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Датчик кислорода - это устройство в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, позволяющее оценить сколько свободного кислорода осталось в выхлопной смеси.

Этот датчик имеет еще и другое название. Лямбда зонд что это за конструкция и откуда появилось это название. Основу датчика составляет твердый керамический электролит выполненный из диоксида циркония, который в свою очередь покрыт оксидом иттрия. Поверх всего по керамическому элементу произведено напыление пористых, токопроводящих электродов из платины.

Принцип действия у него как у гальванического элемента. После установки в выпускной коллектор он разогревается в потоке выхлопных газов до 300 - 400 градусов. Именно в разогретом состоянии циркониевый электролит получает проводимость и обеспечивается его нормальное функционирование. Установлен лямбда зонд таким образом, что один из электродов дышит наружным воздухом, второй - смесью выхлопных газов. Когда на одном из электродов меняется количество кислорода, возникает разница потенциалов передающаяся в виде сигнала на управляющую систему двигателя, которая регулирует подачу топлива на впрыск.

В науке о соотношениях элементов в природе, стехиометрии, лямбда означает соотношение реального количества воздуха к необходимому.

Теоретически оптимальное соотношение - это когда лямбда равна 1, то есть реального воздуха в смеси столько же, сколько необходимого.

Если лямбда больше единицы - это бедная смесь, если это значение меньше единицы - богатая смесь, то есть в смеси избыток бензина, не хватает кислорода для его сжигания.

Для силового агрегата автомобиля оптимальным считается лямбда равное 14,7: 1, то есть бедная смесь. Это объясняется тем, что для эффективного сжигания СО и СН на катализаторе требуется определенное количество кислорода. Современный лямбда зонд ВАЗ 2114 работает как пороговый элемент.

Датчик кислорода ВАЗ 2114, конструкция и особенности применения

Поскольку датчик кислорода включается в работу после нагрева рабочего элемента до 350 градусов, первые его образцы старались размещать как можно ближе к выпускному коллектору. Со временем датчик модернизировали и встроили в него нагревательный элемент, который намного быстрее приводил его в рабочее состояние и теперь, вопрос — где находится лямбда зонд в выхлопной системе, не так уж важен. Конструктивно современный датчик кислорода состоит из следующих элементов.

1. Керамические наконечники с защитными экранами и отверстиями для отбора, с одной стороны выхлопных газов, с другой - атмосферного воздуха, заключенные в средней части в керамический изолятор. Они являются основным рабочим элементом всего устройства. Это как раз и есть электроды с которых снимается разность потенциалов.
2. Внутри этих наконечников размещен токопроводящий нагревательный элемент.
3. В средней части находится токосъемник электрического сигнала.
4. Все элементы, за исключением чувствительных частей керамических наконечников, заключены в металлический корпус с резьбой, который предназначен для фиксации датчика в корпусе приемной трубы.
5. В настоящее время современные датчики снабжены комплектом проводов, закрепленных уплотнительной манжетой. Такие датчики называются - четырехпроводной лямбда зонд. Два белых провода - это контакты системы подогрева, один черный - сигнальный и черный (или белый) с полосой - «земля». На более ранних образцах которые применяют до сих пор, разница потенциалов определялась между проводом, который шел от датчика к ЭБУ и массой на корпусе датчика. Для этого перед закручиванием в месте крепления датчик намазывался специфической токопроводящей смазкой. Однако от воздействия высокой температуры смазка выгорала и чувствительность датчика страдала. Теперь этот недостаток устранен.

Комплект проводов датчика кислорода своим другим концом, через штекерную коробочку, подключается к электронному бортовому устройству, которое запрашивает у лямбда зонда данные о состоянии смеси с частотой 2 раза в одну секунду на холостом ходу и чаще при повышении оборотов. Анализируя полученные данные о наличии кислорода в смеси выхлопных газов, ЭБУ корректирует количество впрыскиваемого топлива в двигатель, делая смесь богаче или беднее, в зависимости от поступающих сигналов датчика кислорода. Стремится он к оптимальному значению 14,7: 1, которое заложено в его программе.

Работоспособность датчика проверяется тестированием с измерительным прибором. Нижний уровень сигнала должен быть 0,1 - 0,2 В, верхний - в пределах 0,8 - 0,9 В. Гарантированная работоспособность этих датчиков очень высокая. Признаки неисправности лямбда зонда изготовленного в соответствие с ГОСТ начинают проявляться не раньше чем после пробега 80 тысяч километров, а в среднем они выдерживают нагрузку в 160 тысяч километров. Однако согласно сервисной книжки ВАЗ 2114 рекомендована после пробега 80 тыс. км. Дело в том что он хоть и продолжает сохранять свою работоспособность, но чувствительность его все равно существенно снижена, а значит ухудшаются показатели по расходу топлива, например.

Как влияет лямбда зонд на работу двигателя, признаки его неисправности

Датчик кислорода лямбда зонд оказывает непосредственное влияние на устойчивую работу двигателя поддерживая нужный состав смеси для работы двигателя:

• двигатель устойчиво, без колебаний, работает на холостых оборотах;
• при резком нажатии педали газа, происходит своевременная перестройка в питании двигателя смесью соответствующей изменяющимся оборотам, поэтому нет рывков и троения;
• в атмосферу выбрасываются наилучшим образом сгоревшие выхлопные газы, за счет эффективной работы катализатора, который осуществляет дожиг вредных веществ в выхлопной трубе.

Чтобы обеспечить нормальные условия для работы датчика и продлить его ресурс необходимо соблюдать ряд условий:

1. Применять только тот бензин, который рекомендован для ВАЗ 2114.
2. При работе с присадками проверять их качество и разрешение на использование.
3. Ни в коем случае не применять для крепления датчика герметики, особенно силиконовые.
4. Не допускать многократных попыток запуска за короткий промежуток времени.
5. Не отключать свечи зажигания при проверке работы цилиндров.
6. Не допускать перегрева выхлопной системы из-за скопления не сгоревшего топлива в ней, датчик выдерживает температуру только до 950 градусов.
7. Нельзя обмывать наконечники любой из химически активных жидкостей.
8. Следить за соблюдением герметичности в месте соединения датчика с трубой.

Признаками по которым можно определить, что нужна замена датчика кислорода ВАЗ 2114 могут быть:

• на малом газу двигатель работает неустойчиво, обороты плавают или двигатель глохнет;
• наблюдается устойчивый повышенный расход топлива в стандартных условиях;
• произошло ухудшение динамических характеристик автомобиля;
• характерные потрескивания в районе катализатора после выключения двигателя, а также специфический запах тухлых яиц по причине попадания в катализатор большого количества не сгоревшего бензина;
• сигнал на бортовом компьютере об ошибках связанных с отказами в работе лямбда зонда.

Чаще всего с неисправным датчиком кислорода все перечисленные признаки должны проявиться и, когда возникнет ситуация с его заменой, встанет вопрос какой датчик кислорода стоит на ВАЗ 2114. В зависимости от года выпуска автомобиля в выхлопной системе могут стоять как однопроводные датчики с массой от корпуса, так и четырехпроводные. Цена лямбда зонд ВАЗ 2114 в этом случае может колебаться от 1200 до 3000 тысяч рублей.

При замене датчика следует проверить его тестированием на соответствующем приборе, может быть произошло повреждение контактов в линии прогрева и тогда возможен ремонт датчика кислорода.

Если на датчике после снятия обнаружен сильный нагар и он показывает, что разница потенциалов не очень сильно отличается от допустимых, то можно убрать этот нагар. Для этого сильно нагреть датчик, а затем его резко охладить. Нагар должен потрескаться и облететь, обмести его мягкой косточкой.

Некоторые автомобилисты интересуются у автослесарей как отключить лямбда зонд ВАЗ 2114. Сама процедура несложная, вот только необходимость в этом под большим сомнением. В этом случае ЭБУ начинает подавать бензин на впрыск в усредненных значениях и это сразу же скажется на устойчивой работе двигателя, повышении расхода топлива и ухудшении характеристик выхлопа. Не говоря о том, что потребуется перепрошивка бортового компьютера, так как он будет постоянно выдавать ошибку связанную с отсутствием датчика кислорода.