Устройство, принцип действия, диагностика лямбда-зондов. циркониевый. титановый. широкополосный

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

  • Циркониевые;
  • Титановые;
  • Широкополосные.

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)

Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.

Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.

Статья в тему: Как пользоваться толщиномером лакокрасочных покрытий автомобилей

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

  1. В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
  2. Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
  3. Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика — 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

  • Измерительной;
  • Насосной.

В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси — пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.

Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6

Как определить неисправность датчика кислорода

Существует ряд методов для проверки состояния лямбда датчика и его питающих/сигнальных цепей.

Специалисты компании BOSCH советуют проверять соответствующий датчик каждые 30 тысяч километров пробега, либо при выявлении описанных выше неисправностей.

Что нужно сделать в первую очередь при диагностике?

  1. Необходимо оценить количество сажи на трубке зонда. Если ее слишком много — датчик будет работать некорректно.
  2. Определить цвет отложений. Если на чувствительном элементе датчика имеются белые или серые отложения — это означает, что используются присадки к топливу или к маслу. Они негативно сказываются на работе лямбда зонда. Если на трубке зонда имеются блестящие отложения — это говорит о том, что в используемом топливе очень много свинца, и от использования такого бензина лучше отказаться, соответственно, сменить марку бензозаправки.
  3. Можно попытаться очистить сажу, однако это не всегда возможно.
  4. Проверить мультиметром целостность проводки. В зависимости от модели конкретного датчика он может иметь от двух до пяти проводов. Один из них будет сигнальным, а остальные — питающими, в том числе, для питания элементов подогрева. Для выполнения процедуры проверки вам понадобится цифровой мультиметр, способный измерять постоянное электрическое напряжение и сопротивление.
  5. Имеет смысл проверить сопротивление нагревателя датчика. В разных моделях лямбда зонда оно будет находиться в пределах от 2 до 14 Ом. Значение питающего напряжения должно быть около 10,5…12 Вольт. В процессе проверки также нужно обязательно проверить целостность всех проводов, подходящих к датчику, а также значение сопротивления их изоляции (как попарно между собой, так и каждого на «массу»).

Как проверить лямбда-зонд видео

Обратите внимание, что нормальная работа датчика кислорода возможна лишь при его нормальной рабочей температуре, равной +300°С…+400°С. Это обусловлено тем, что лишь в таких условиях циркониевый электролит, нанесенный на чувствительный элемент датчика, становится проводником электрического тока. Также при такой температуре разница атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе приведет к тому, что на электродах датчика появится электрический ток, который и будет передаваться на электронный блок управления двигателем

Также при такой температуре разница атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе приведет к тому, что на электродах датчика появится электрический ток, который и будет передаваться на электронный блок управления двигателем.

Так как проверка кислородного датчика во многих случаях подразумевает снятие/установку то стоит учесть такие нюансы:

  • Лямбда — устройства очень хрупкие, поэтому при проверке нельзя подвергать их механическим нагрузкам и/или ударам.
  • Резьбу датчика необходимо обработать специальной термопастой. При этом нужно следить, чтобы паста не попала на его чувствительный элемент, поскольку это приведет к его некорректной работе.
  • При закручивании необходимо соблюдать значение крутящего момента, и пользоваться для этих целей динамометрическим ключом.

Точная проверка лямбда зонда

Точнее всего определить неисправность датчика концентрации кислорода позволит осциллограф. Причем использовать профессиональный аппарат необязательно можно снять осциллограмму используя программу-симулятор на ноутбуке либо другом гаджете.

График правильной работы датчика кислорода

На первом рисунке в данном разделе представлен график правильной работы датчика кислорода. В этом случае на сигнальный провод поступает сигнал, похожий на ровную синусоиду. Синусоида в данном случае означает, что контролируемый датчиком параметр (количество кислорода в выхлопных газах) находится в предельно допустимых границах, и просто происходит его постоянная и периодическая проверка.

График работы сильно загрязненного датчика кислорода

График работы датчика кислорода на обедненной топливной смеси

График работы датчика кислорода на обогащенной топливной смеси

График работы датчика кислорода на бедной топливной смеси

Далее представлены графики, соответствующие сильно загрязненному датчику, использованию двигателем автомобиля обедненной топливной смеси, богатой смеси, а также бедной смеси. Ровные линии на графиках означают, что контролируемый параметр вышел за допустимые пределы в ту или другую сторону.

Симптомы неисправности

Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:

  • Повышенная токсичность выхлопных газов;
  • Нестабильная, прерывистая разгонная динамика;
  • Кратковременное включение лампы «CHECK ENGINE» при резком увеличении оборотов;
  • Нестабильные, постоянно меняющиеся холостые обороты;
  • Увеличение расхода топлива;
  • Перегрев катализатора, сопровождающийся потрескивающими звуками в его зоне при заглушённом моторе;
  • Постоянно горящий индикатор «CHECK ENGINE»;
  • Беспричинная сигнализация бортового компьютера о переобогащённой ТВС.

Нужно иметь в виду, что все эти отклонения могут быть симптомами и других поломок.

Длительность службы лямбда-зонда примерно 60-130 тыс. км. Причинами сокращения срока службы и поломки устройства может стать:

  • Применение при монтаже датчиков, не рассчитанных на высокие температуры герметиков (силиконовых);
  • Некачественный бензин (повышенное содержание этила, свинца, тяжёлых металлов);
  • Попадание масла в выхлопную систему в результате износа маслосъёмных колец или колпачков;
  • Перегрев датчика в результате некорректно выставленного зажигания, переобогащённой ТВС;
  • Множественные попытки завести мотор, приводящие к проникновению горючих смесей в систему выхлопа;
  • Нестабильный контакт, замыкание на массу, обрыв выходного провода;
  • Нарушение целостности конструкции датчика.

Основные функции лямбда-зонда

Стремительный технологический прогресс и сопутствующее ему ухудшение экологической ситуации привели к установлению четких норм, касающихся максимально допустимого количества выбросов – результата работы транспортных средств. В целях минимизации ущерба, наносимого окружающей среде, автомобили стали оснащать каталитическими нейтрализаторами (катализаторами) – специальными устройствами, уменьшающими количество вредных веществ в выхлопных газах машин с двигателями внутреннего сгорания.

Катализатор – важный элемент устройства автомобиля, но его эффективная работа возможна только при соблюдении нескольких условий. Так, без систематического контроля за составом топливно-воздушной смеси устройство быстро выйдет из строя и утратит свои рабочие функции. Избежать подобной неприятности можно посредством использования датчика кислорода, который также называют лямбда-зонд.

Что такое лямбда-зонд? Основа названия датчика соответствует наименованию греческой буквы λ (лямбда), которой в машиностроении обозначают коэффициент излишка воздуха в топливно-воздушной смеси. Если состав смеси имеет оптимальные пропорции, т. е. на 14,7 частей воздуха приходится 1 часть топлива, лямбда равна 1. Диапазон возможных отклонений, при котором работа катализатора будет оставаться эффективной, в данном случае минимален: от 0,9 до 1,1.

Поддержание такой точности возможно только посредством использования систем питания с электронным впрыском топлива и с учетом наличия лямбда-зонда (схема 1). Получается, что основная функция устройства заключается в информировании компьютера инжекторного транспортного средства о нарушениях в соотношении компонентов топливно-воздушной смеси.

Теперь попробуем разобраться, где находится лямбда-зонд. Располагается лямбда-зонд перед катализатором в выпускном коллекторе и является важнейшим элементом системы определения остаточного содержания кислорода в выхлопных газах. Сигнал датчика поступает на электронный блок управления системы впрыска топлива, который оптимизирует состав смеси в случае изменения объема подаваемого в цилиндры топлива.

В результате взаимосвязанной работы перечисленных механизмов осуществляется регулировка количества топлива относительно количества воздуха, что позволяет максимально увеличить процент сгорания топлива в цилиндрах и обеспечить эффективную работу катализатора. Стоит отметить, что многие современные модели автомобилей оснащаются дополнительным лямбда-зондом или вспомогательными датчиками (к примеру, датчиком температуры, который устанавливается на выходе катализатора). Это позволяет контролировать работу катализатора и поддерживать правильные пропорции воздушно-топливного состава.

Статьи по теме

Ремонт рулевой рейки: этапы и особенности

Можно ли мешать тосол с антифризом: мнение экспертов и автолюбителей

Диагностика рулевого управления автомобиля: почему без нее никак

Не работают дворники: причины неисправности и метода решения проблем

Течет бачок антифриза: поиск неисправности и пути устранения

Стук при повороте руля: основные причины неисправности

Сломалась рулевая рейка: причины и дальнейшие действия

Жидкая резина для автомобиля: преимущества и особенности использования

Стук в рулевой рейке: ищем причину, разбираемся с последствиями

Как поменять моторчик дворников: простые советы опытных автовладельцев

Как убрать стук рейки и продлить срок ее службы

Стук рулевой тяги: причины, диагностика, замена

Рулевой люфт автомобиля: особенности диагностики и ремонта

Шумы под капотом: что делать, если они появились

Как осуществить ремонт рулевой рейки БМВ

Часто задаваемые вопросы о подогреве лямбда-зонда

В работе мы часто сталкиваемся с различными вопросами по поводу подогрева лямбда-зонда, поэтому решили сделать небольшую подборку запросов, которые встречаются чаще всего:

— Можно ли пользоваться автомобилем если не работает нагревательный элемент кислородного датчика?

— Сильно увеличенный расход топлива может быть связан с нерабочим подогревом ДК? Можно ли починить отдельно подогрев или нужно менять целиком весь датчик?

— Какие могут быть причины того, что лямбда не прогревается?

— Можно ли установить лямбду с подогревом на место зонда без подогрева и наоборот?

— Какого цвета провода на подогреве в лямбде? Где расположен сам нагревательный элемент?

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.

Трехпроводный лямбда зонд. При нажатии на изображение, оно откроется в полном размере

Четырехпроводный лямбда зонд. При нажатии на изображение, оно откроется в полном размере

Провода лямбды. При нажатии на изображение, оно откроется в полном размере

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector