Замена лямбда зонда, первый и второй лямбды датчики

Назначение и принцип работы

Лямбда зонд – это устройство, предназначенное для контроля состава выхлопных газов. С помощью него определяется объем кислорода, оставшийся после сгорания топлива, а полученные данные по сигнальным проводам передаются на ЭБУ автомобиля. Для чего это нужно?

Дело в том, что работа систем выпуска отработанных газов и топливной тесно взаимосвязаны.

Связующим звеном в этой цепи является электронный блок управления, который не только получает данные от датчика кислорода в виде электрических импульсов, но и передает на его сигнальный вывод опорное напряжение 0.45 вольт (это важно). ЭБУ, получая данные от датчика кислорода, корректирует, в зависимости от режимов работы двигателя (на холодную, в прогретом состоянии, под нагрузкой и без нее, и т.д.), качество топливовоздушной смеси поступающей в цилиндры двигателя, которая может быть обогащённой, бедной, обедненной и т.д

Корректировка происходит за счет изменения времени открытия топливных форсунок

ЭБУ, получая данные от датчика кислорода, корректирует, в зависимости от режимов работы двигателя (на холодную, в прогретом состоянии, под нагрузкой и без нее, и т.д.), качество топливовоздушной смеси поступающей в цилиндры двигателя, которая может быть обогащённой, бедной, обедненной и т.д. Корректировка происходит за счет изменения времени открытия топливных форсунок.

Правильное соотношение топлива и воздуха для определенных условий работы двигателя, при которых горючая смесь сгорает полностью, называется стехиометрической топливовоздушной смесью.

Также существует такое понятие как коэффициент избытка воздуха или уровень лямбда.

В идеальных условиях, когда все пропорции топлива и воздуха соблюдены правильно (14,7 частей воздуха и 1 часть топлива) этот коэффициент равен 1.

Если смесь обедненная (15:1 и выше), то уровень лямбда будет больше 1, если обогащенная (ниже 14:1), меньше.

Представим, что лямбда зонд неисправен и передает ошибочные данные на ЭБУ. В результате для разных режимов работы двигателя будет формироваться неправильная топливовоздушная смесь, а это минимум большой расход топлива и потеря мощности.

Дальше идет экологическая составляющая, без которой на современных автомобилях никуда, речь идет про каталитический нейтрализатор.

При сгорании топлива образуется ряд токсических компонентов, увеличенное количество которых в выхлопных газах негативно влияет на эффективность работы катализатора.

К основным токсическим веществам можно отнести:

Несгоревшие углеводороды — CH;
Угарный газ и окись кислорода — CO;
Окись азота – Noх.

Ошибки в работе лямбда зонда, и как следствие, неправильное сгорание топлива, приводит к увеличению содержания вредных веществ в выхлопных газах, а с таким количеством катализатор уже не в состоянии справиться.

Существует такое понятие, как «медленный датчик», это когда время его срабатывания превышает 120 мСек и по этой причине ЭБУ не успевает подготовить правильную топливную смесь, отсюда и повышенная токсичность отработанных газов. Но об этом ниже.

Получается, что лямбда зонд является важным устройством, от работы которого зависит насколько правильно будет формироваться стехиометрический состав топливовоздушной смеси при тех или иных режимах работы силового агрегата.

Когда он исправен погрешность в формировании стехиометрического состава равна ±1% и это очень важно, а когда нет, эта цифра увеличивается

Неисправности лямбда зонда: признаки и причины

Выход из строя лямбда зонда может повлечь за собой сбой в работе топливной системы, увеличение расхода топлива, уменьшение тяги и др. Сбой в работе топливной системы приведет к снижению эксплуатационных характеристик двигателя автомобиля: пропала мощность, ухудшение динамики и т. д.

Срок службы датчика кислорода зависит от эксплуатационных условий работы ДВС автомобиля и составляет в среднем 60-80 тысяч километров пробега.

Основные признаки неисправности лямбда зонда:

перерасход топлива;
нехарактерный запах из выхлопной трубы, повышение токсичности выхлопных газов;
переход ДВС в аварийный режим, ухудшение динамики, снижение мощности (сильно заметно при движении на больших скоростях);
нестабильный холостой ход, загорается лампочка «check engine»;

Неисправность лямбда зонда, причины:

топливо низкого качества (большое содержание примесей, в частности, свинца);
нарушение целостности электроцепей подключения (замыкание);
механические повреждения или загрязнение датчика кислорода продуктами сгорания топлива по причинам проблем с мотором;
температурные перегрузки (перебои в работе системы зажигания).

Еще стоит отметить, что поломка датчика кислорода может привести к собою в работе ЕGR cиcтeмы (нарушение функциональности вакуумного клапана системы).

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.

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.

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.

Виды

Чтобы датчик получил электронный сигнал о составе выхлопного газа, внутри него встроен специальный твёрдый электролитический элемент. И в зависимости от того, из какого материала состоит эта деталь, лямбда-зонды бывают следующих видов.

Циркониевый

Это самый популярный тип кислородного датчика. Изготавливается на основе диоксида циркония (ZrO₂). Также в состав этого датчика входит керамическая составляющая, легирована оксидом иттрия. Сверху он покрыт платиновыми электродами, которые играют защитную роль, а также проводят электрические импульсы. Платиновые пористые электроды дополнительно являются катализатором окислительных восстановительных реакций.

Внешняя часть циркониевого датчика взаимодействует с нагретыми выхлопными газами, а внутренняя – с окружающим воздухом. Лямбда-зонд хорошо защищён от воды, но в него попадает немного воздуха (это необходимо для корректной работы).

Принцип работы циркониевого лямбда-зонда основан на работе гальванического (либо твёрдооксидного) топливного элемента с твёрдым электролитом. Такой датчик может выявить только относительное количество кислорода в топливе.

Обращу ваше внимание, что такой датчик начинает проводить импульсы только при его нагреве более 300-400°C. И таким образом, если указанная температура не будет достигнута, то циркониевый датчик будет выдавать ошибку, пока не прогреется

Керамический изолятор с нагревателем позволяет лямбда-зонду прогреться быстрее. Датчик из циркония устанавливается перед каталитическим нейтрализатором.

Титановый

Такой лямбда-зонд визуально похож на вышеуказанный, но начинка здесь сделана из диоксида титана. При изменении количества кислорода в смеси изменяется проводимость титанового наконечника. Сигнал об этом поступает в электронный блок управления.

Отмечу, что титановый датчик начинает работать при температуре от 700°C, поэтому здесь установлен нагреватель. Титановый лямбда-зонд работает без доступа кислорода из атмосферы.

Поскольку титановый кислородный датчик имеет сложный механизм, он стоит дорого, поэтому этот датчик среди автолюбителей не так популярен. Но, несмотря на это, их включают в конструкцию многих продаваемых машин.

Далее рассмотрим, чем отличаются лямбда-зонды по своей конструкции.

Узкополосный и широкополосный

Узкополосный не может выявить малые отклонения в содержании кислорода. По-другому он называется двухточечным. Он определяет количество кислорода в выхлопном газе. Он применяется только на входе и выходе, когда как широкополосный устанавливается только на входе.

Широкополосный датчик – это более современный тип кислородного датчика. Он может не только выявлять, богатая или бедная смесь подаётся в двигатель, а также величину отклонения от эталонных значений.

А широкополосный тип датчика дополнительно имеет 2 ячейки: измерительную и насосную. Конструкция датчика держит постоянное напряжение. В измерительном блоке имеется газ, коэффициент избытка кислорода (λ) в котором равен единице. Когда ДВС работает на обеднённой топливной смеси, то насосная камера выносит лишний кислород наружу, а если на обогащённой, то происходит пополнение смеси кислородом из внешней атмосферы. То есть, когда в смеси – избыток кислорода, то напряжение возрастает, а при недостатке O2 — уменьшается. Значение силы тока здесь является детектором коэффициент избытка кислорода в отработавших газах. Напряжение здесь всегда стремится к эталонному значению (450 мВ).

Воздух проходит здесь через диффузионный зазор. Для перемещения кислорода внутрь и наружу меняется направление тока, а его значение пропорционально объёму газа.

Широкополосный датчик работает только при температуре более 600°C, этому способствует установленный в него нагревательный элемент. Устройство выглядит в виде электрода с двумя концами, которые контактируют с отработавшими газами и атмосферой.

Широкополосный датчик определяет коэффициент избытка воздуха точнее и быстрее и точнее, чем узкополосный: от 0,7 до 1,6. Это обеспечивается сенсорными и накачивающими ячейками.

По конструкции

По конструкции датчики различаются по количеству проводов и наличию нагревателя. Если лямбда-зонд не имеет нагревателя, то используется один или два провода. Если с нагревателем, то количество проводов 3-4.

Более старые версии кислородных датчиков были без нагревательного элемента, они разогревались от выхлопных газов через длительное время после запуска мотора. Более новые модели датчиков имеют в наличии нагреватель, поэтому он начинает работать гораздо быстрее.

Замена датчика кислорода: интервалы замены и особенности монтажных работ

Замена кислородного датчика не является плановой процедурой, однако зачастую рекомендации сводятся к следующему:

датчики с подогревом требуют замены каждые 100 тысяч километров пробега;
датчики без подогрева – замена каждые 50 -80 тысяч километров; пробега:
планарные датчики – замена каждые 160 тысяч километров пробега.

Замена лямбда зонда производится после его проверки любым из способов, описанных выше, на предмет поломки. Ремонтные работы по устранению неполадок лямбда зонда делятся на два этапа: подготовительный и этап установки.

Подготовительный этап предполагает наличие необходимых инструментов, подбор и покупку заменяемой детали (лямбда-зонд). Далее выполняется демонтаж защиты, обработка гайки для фиксации жидким ключом или WD-40. Также нужно, чтобы не расширялся коллектор, снизить температуру двигателя до приемлемого показателя.

Что касается установки, потребуется:

отсоединить с помощью отвертки разъемы всех проводов;
открутить датчик, надев на него специальный ключ с прорезью (если датчик прикипел к другой детали, его резьбу смазывают WD-40 или жидким ключом, избегая попадания смазывающей жидкости на поверхность другой детали);
меняем датчик на новый, устанавливая его на прежнее место без перекосов, ровно, после чего затягиваем крепление, подключаем разъемы, устанавливаем на место защиту;
затем тестируем систему на работоспособность (отсутствие ошибок на панели приборов, иногда ошибку нужно предварительно сбросить).

Также замена кислородного датчика предполагает следующие особенности: при использовании датчика повторно необходимо обработать резьбу специальной монтажной пастой, избегая попадания ее на защитную трубку. Еще следует строго соблюдать момент затяжки, указанный производителем, а саму установку проводить аккуратно и не спеша, чтобы не повредить датчик.

https://youtube.com/watch?v=HkImG-inTy0

Выбор лямбда зонда

Неисправные лямбда-зонды не подвергаются никакому ремонту, поэтому в случае неисправностей возникает необходимость их замены.
Опыт показывает, чтобы выбрать зап-часть проверенного бренда, отвечающего требованиям качества, чем дешевая замена.
Надлежащая и надежная работа датчика зависит от качества материалов, используемых для его изготовления, хорошо спроектированной конструкции, точной обработки и точной сборки (лазерной сварки) компонентов. Здесь применяются очень строгие требования, так как весь датчик подвергается очень неблагоприятным условиям, существующим внутри выхлопной системы, и, следовательно, к значительным разностям температур, сильным вибрациям, влажности и химически активным веществам.
Использование более дешевых деталей может обеспечить только очевидную экономию, так как обычно ускоряет период замены. Кроме того, дешевые замены часто предлагаются как «универсальные», то есть без оригинальных разъемов на концах проводов.
Ручное изготовление повышает риск соединений с плохой проводимостью или даже совершенно неправильными, что может привести к серьезным и дорогостоящим отказам других компонентов электронной системы управления двигателем.

Как проверить датчик кислорода

Начнем с того, что ЭБУ автомобиля позволяет диагностировать причину поломки того или иного элемента или узла. Об этом будет сигнализировать горящий «чек» на панели приборов.

При появлении первых признаках неисправности датчика кислорода, описанных выше, прежде чем приступить к демонтажу, его необходимо проверить. Проверка лямбда зонда, осуществляется несколькими способами:

проведение компьютерной диагностики для выяснения причин неисправностей (подключение сканера в диагностический разъем автомобиля для снятия цифрового кода ошибки);
если нет возможности проведения компьютерной диагностики, проверку проводят самостоятельно, подключив вольтметр (при прогретом датчике до температуры 300 — 400°С, замеряют напряжение, которое он посылает на ЭБУ автомобиля);

Проверка посредством электронного осциллографа при работающем и прогретом двигателе автомобиля (выполняются замеры сопротивления лямбда зонда, сопротивление нагревателя датчика – от 2 до 14 Ом, напряжение, подведенное к нагревателю – не менее 10,5 В).
механическая проверка датчика с последующим снятием на предмет образования на нем нагара из-за неполного сгорания топлива. В этом случае датчик чистят и устанавливают обратно.

Критерии для правильной работы лямбда зонда

Условием эффективной оптимизации состава выхлопных газов с помощью катализаторов, установленных в автомобилях, является сжигание в цилиндрах двигателей, так называемых стехиометрических смесей, в которых 14,7 одинаковых единиц воздуха на 1 единицу массы топлива.

Его выполнение очень сложно из-за необходимости постоянной регулировки введенных доз топлива до текущей нагрузки двигателя, его температуры, скорости вращения и т. д. Поэтому, помимо использования датчиков, измеряющих эти количества, возникла необходимость ввести систему постоянного контроля фактического состава выработанных выхлопных газов

Это то, что использует лямбда-зонд, также известный как кислородный датчик, потому что он реагирует непосредственно на изменение содержания кислорода в выхлопных газах. Его увеличение свидетельствует о сжигании слишком плохой топливно-воздушной смеси, уменьшение — при чрезмерном обогащении композиции. Согласно этой информации, полученной зондом, контроллер увеличивает или уменьшает размер введенной дозы топлива.

Важные рекомендации

При использовании в домашних условиях подобного метода очистки всегда учитывайте следующие важные нюансы.

Ортофосфорная кислота и разные агрессивные аналоги такого средства являются опасными химическими веществами. При работе с ними следует придерживаться правил личной безопасности. Жидкости ни в коем случае не должны попадать в глаза, на слизистые оболочки и внутрь вашего организма.
При средних засорениях на очистку лямбда-зонда кислотой действительно может хватить 15-30 минут. Но если образовался устойчивый и плотный слой сажи, тогда лучше оставить кислородный датчик в агрессивной среде на более продолжительное время. Переживать не стоит, поскольку даже сутки в ёмкости с ортофосфорной кислотой сердечник не испортят. Зато загрязнения наверняка должны отпасть.
Чтобы убедиться в работоспособности контроллера после его очистки, придётся подождать некоторое время. Автомобиль может не сразу вернуться к прежнему режиму работы до возникновения проблем с кислородным датчиком. Но если после 10-20 пройденных километров расход топлива не падает до нормы, машину дёргает и валит густой дым из выхлопной трубы, то датчик лучше поменять. Если вскоре все симптомы ушли, вам удалось правильно очистить лямбда-зонд.
Если на машине после установки очищенного контроллера снова загорается лампочка проверки двигателя, то ждать от устройства восстановления работоспособности не стоит. Это сообщение при приборной панели чётко указывает на то, что очистка не дала никаких результатов. Придётся полностью менять кислородный датчик на новый.
На некоторых кислородных датчиках используются двухслойные защитные колпачки. При отсутствии станка сделать окно простым напильником не получится. Но это не означает, что почистить его невозможно. Просто придётся опускать датчик вместе с колпачком. На очистку уйдёт немного больше времени, но зачастую удаётся добиться желаемого результата.

Опираясь на эти рекомендации и особенности очистки, вы сумеете выполнить всё правильно. Отказываться от попытки реанимации лямбда-зонда не стоит. Этот элемент действительно не очень дешёвый, поэтому есть неплохая возможность сэкономить на ремонте своего автомобиля.

Установка нового датчика лямбда зонда в автомобиль

После установки правильной запасной части убедитесь, что ее связь с контроллером двигателя микропроцессора верна. Для этой цели он тестирует, запускает и настраивает различные циклы вождения, пока контроллер не распознает от 3 до 5 типичных циклов, предопределенных производителем автомобилей. Если это условие не выполняется, индикатор предупреждения MIL отключится после следующего запуска двигателя. После этой первоначальной конфигурации бортовой диагностической системы начинается надлежащее функционирование самого лямбда-зонда. Если процедуры установки не соблюдаются или несовместимый кислородный датчик, проблемы, характерные для поврежденного зонда, снова появятся, так как на самом не будет работать оптимально, что отрицательно скажется на расходе топлива и выбросах.

Замены с качеством оригинальных деталей Лямбда-зонды, разработанные для вторичного рынка, производятся в соответствии со стандартами OE, благодаря которым они идеально подходят к автомобилю. Это проверяется в нескольких тестах во время производственного процесса, так что каждый продукт соответствует 100% требований к спецификации. Кроме того, зонды покрыты специальными покрытиями для предотвращения образования сажи и других загрязнителей. Программа лямбда-зонд для вторичного рынка включает 356 частей с 3558 возможными приложениями.

Проголосуйте, понравилась ли вам статья?

Как осуществляется проверка?

Подключите осциллограф к сигнальному проводу, как его найти вы уже знаете.

Заведите автомобиль и прогрейте его до 60 – 70С. За это время прогреется О₂-датчик и включился режим обратной связи.

Уже по мере прогрева на приборе будет видно, как лямбда зонд генерирует небольшой ток в пределах 1 вольта.

По мере прогрева лямбды уровень напряжение будет расти (тоже в пределах до 1В), и по мере выхода на рабочую температуру до 300 – 400 С она начинает свои осцилляции.

На прогретом двигателе выйдите на режим 2500 – 3000 оборотов в минуту, если лямбда исправна на приборе появится такая диаграмма.

При резком опускании газа смесь должна какое-то время обогащаться, на диаграмме это выглядит так.

На холостых оборотах смесь сначала переходит в режим бедной.

А затем переходи в режим неуверенных осцилляций.

Итак, проверяется:

Время прогрева — через сколько лямбда выходит на рабочий режим;
На оборотах двигателя 2000 – 3000, проверяется вот такая картина.

Если на графике видно, что лямбда зависла в нижнем или верхнем положении, т.е. дает постоянно низкий или высокий уровень сигнала, то это значит, что датчик кислорода нужно менять. Но при условии, что двигатель прогрет, а внешний осмотр дал положительный результат.

Если вы наблюдаете такую картину, как показано ниже, то, скорее всего, лямбда зонд вышел из строя в результате перегрева.

Подведем итоги

С учетом вышесказанного становится понятно, что для максимально низкого расхода топлива и для оптимальной работы ДВС автомобиля очень важно следить за состоянием датчика кислорода (лямбда-зонда). Неисправность этого элемента может привести к перерасходу горючего, снижению КПД силовой установки и сбоям в работе ДВС

Если рассмотренные выше симптомы проявились в большей или меньшей степени, в рамках диагностики важно правильно, точно и своевременно диагностировать, а также качественно устранить неисправность.

При этом работы по замене датчика кислорода можно провести самостоятельно, так как процесс не сложный. Главное, правильно подобрать подходящий элемент, а также не допустить распространенных ошибок при снятии старой лямбды и последующей установке нового кислородного датчика.