Что такое лямбда-зонд или кислородный датчик
Согласно строгому определению, лямбда-зонд или кислородный датчик – это устройство, оценивающее концентрацию кислорода в отработавших выхлопных газах. Казалось бы, зачем «мозгам» двигателя знать, что вылетает наружу? Очень просто – чтобы приготовить оптимальную топливно-воздушную смесь и снизить токсичность выхлопных газов.
При чем тут лямбда?
Название «лямбда-зонд» не случайно происходит от греческой литеры «лямбда» (λ) – в автомобилестроении она обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (соотношении топлива и воздуха). Когда ее состав оптимален – а таким принято считать 14,7 кг воздуха к 1 кг топлива – то коэффициент избытка воздуха равен единице, а смесь считается стехиометрической и обеспечивает полное сгорание топлива. В зависимости от коэффициента существует три вида топливно-воздушной смеси – это упомянутая выше оптимальная стехиометрическая, «богатая» с избытком топлива (в данном случае λ < 1) и «бедная» с не оптимально большим содержанием воздуха (λ > 1).
Если датчик увидел наличие свободного кислорода, не вступившего в реакцию, то это означает, что топлива должно быть больше. В противном случае, когда воздуха наоборот мало, требуется сократить подачу горючего.
Двигатели способны работать не только на оптимальной топливно-воздушной смеси, но также на «богатой» или «бедной» – все зависит от целей и задач, к которым относится динамика, экономичность и снижение вредных выбросов. Наименьшее потребление топлива и чистота выхлопа будет при лямбде, равной единице, а на обогащенной смеси двигатель будет развивать оптимальную мощность. Отметим, что заметные отклонения от стехиометрической смеси могут привести к поломкам как выпускной системы, так и двигателя. Раз уж зашел разговор об идеальной топливно-воздушной пропорции, то следует отметить следующее. Двигатель нечасто работает на стехиометрической смеси, но при этом постоянно стремиться к ней. Удерживать «идеальный» состав длительное время невозможно, поскольку на смесеобразование влияет масса факторов. Таким образом, электронный блок управления постоянно регулирует его, удерживая в условно оптимальных рамках.
Где расположен кислородный датчик
Лямбда-зонд находится в выпускном тракте (проще говоря, он вкручен в систему) и соседствует с каталитическим нейтрализатором. У современных автомобилей кислородный датчик установлен как перед ним (называется верхний лямбда-зонд), так и на выходе катализатора (нижний лямбда-зонд). Конструктивно они идентичны, но выполняют несколько разные замеры. Так, верхний датчик отслеживает, сколько кислорода содержится в отработавших газах. Сигнал с него отправляется в электронный управляющий блок двигателя и тот считывает характеристики топливно-воздушной смеси – проще говоря, понимает, стехиометрическая ли она, обогащенная или обедненная. В зависимости от результата, происходит корректировка объемов подаваемого в цилиндры топлива для приготовления смеси с оптимальным составом. Что касается нижнего кислородного датчика, то он нужен для контроля работы каталитического нейтрализатора и более точной корректировки. Отметим, что в стародавние времена гораздо менее строгих экологических норм нижние лямбда-зонды не применялись.
Как устроен кислородный датчик
Наиболее популярны устройства на основе диоксида циркония. Выглядят они как металлический стержень, конец которого скруглен, с проводом. Непосредственно с выхлопными газами контактирует наружный электрод (для этого в защитном кожухе предусмотрены отверстия), в то время как с атмосферой взаимодействует внутренний. Между ними как раз и находится двуокись циркония или твердый электролит. Оба электрода имеют платиновое напыление. Есть и нагревательный элемент, который призван как можно скорее выводить лямбда-зонд на высокую рабочую температуру в районе 300 °С.
Неисправности кислородного датчика
Датчик работает в крайне неблагоприятных тяжелых условиях, находясь в потоке горячих отработавших газов. Водитель узнает о неисправности и дело не в загоревшейся контрольной лампе Check Engine на приборной панели. Выход лямбда-зонда из строя сопровождается увеличением расхода топлива, неустойчивой работой двигателя на холостых оборотах и снижением мощности, а также характерным «бензиновым» запахом из выхлопной трубы – резким и «токсичным». В общем, автомобиль подаст сигнал.
Причины неисправностей кислородного датчика редко провоцируются механическими повреждениями – все-таки он сравнительно неплохо защищен. Наиболее часто лямбда-зонд требует замены из-за износа в процессе эксплуатации, либо загрязнения или обрыва электрической цепи нагревательного элемента. Прикончить датчик может некачественное топливо, технические проблемы, например, сгорание масла из-за плохого состояния маслосъемных колец или антифриз в топливе. Правда, в этом случае проблемы с лямбда-зондом будут наименьшей из сложностей. Бывает, что он работает с перебоями из-за электрического питания и окисления контактов, что отражается на топливно-воздушной смеси и, соответственно, поведении автомобиля.
Можно ли заменить самостоятельно
Как видите, неисправность кислородного датчика не только делает езду на автомобиле проблематичной, но в ряде ситуаций способна повлечь за собой другие поломки. Поменять датчик можно самостоятельно, если до него получиться добраться. Перед этим следует обесточить автомобиль и снять с датчика колодку. Дальше – самое интересное: далеко не всегда удается выкрутить прикипевший лямбда-зонд с первого раза, поэтому следует проявить осторожность, чтобы не сломать. Если вывернуть удалось, то не забудьте перед установкой нового очистить резьбу в выпускной системе.
autorambler.ru
Вся правда про лямбда-зонд — DRIVE2
Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!
Коэффициент избыточности воздуха — L (лямбда) характеризует — насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной (14,7:1). Если состав смеси — 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L < 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 — 0,95. Если L > 1, значит налицо избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 — 1,3 падает, но зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85 — 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке воздуха в 10-20%% (L=1,1 — 1,2). Таким образом соотношение L при работе двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 — 1,1 является рабочим диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.
Датчик кислорода — он же лямбда-зонд — устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) — гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х — начала 90-х годов, может быть низким (0,1…0,2В) или высоким (0,8…0,9В). Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями «Больше» и «меньше» очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.
Лямбда-зонды б
www.drive2.com
функции, неисправности и их устранение, видео
Далеко не всем современным автолюбителям известно, что лямбда-зонд выполняет одну из основных функций в работе ДВС и выхлопной системы. Без него фактически невозможна нормальная работа мотора. Предлагаем вам узнать, что это такое, зачем нужен, где находится и за что отвечает первый или верхний лямбда-зонд, почему он выходит из строя и как его почистить.
Содержание
[ Раскрыть]
[ Скрыть]
Что такое лямбда-зонд?
Какой лучше, для чего нужен верхний лямбда-зонд и где находится? Для начала стоит разобраться в том, что же это такое. Подробнее о назначении и принципе работе будет сказано ниже.
Назначение
Место монтажа лямбда-зондовЛямбда-зонд представляет собой кислородный датчик – это такое устройство сопротивления, которое находится в выпускном коллекторе. Благодаря информации, которую отправляет лямбда-зонд, блок управления двигателем может поддерживать определенный состав горючей смеси. Кислородный датчик посылает электрический приборам сигнал, если в камеру поступает слишком богатая или бедная топливно-воздушная смесь. В результате информации, которую отправил лямбда-зонд, бортовой компьютер авто корректируется подачу горючей смеси.
По теоретическим данным, которые часто бывают далеки от практических, для сгорания одного килограмма горючей смеси необходимо около пятнадцати килограмм кислорода. Соответственно, если кислородный датчик работает не корректно, то это напрямую повлияет на то, как будет работать мотор в целом. Кроме того, это может отразиться на расходе топлива.
Что такое универсальный лямбда-зонд и для чего он нужен – понятно, но как же он выглядит? Ведь далеко не каждый автолюбитель понимает, что с виду представляет собой это устройство. Тем более, если вы планируете произвести самостоятельную диагностику устройства,то необходимо разобраться в принципе его работы. С этой информацией вы ознакомитесь ниже.
Устройство и принцип работы
Устройство кислородного датчикаИтак, для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле и какой его принцип работы? Перед тем, как ответить на эти вопросы, лучше будет разобраться в устройстве элемента.
Универсальный кислородный датчик состоит из следующих компонентов:
- Непосредственно сам корпус. Универсальный лямбда-зонд сопротивления имеет металлический корпус, оснащенный нарезной резьбой для правильного монтажа.
- Керамический изолятор.
- Уплотнительное кольцо.
- Керамический наконечник.
- Провода, а также манжеты для их правильного уплотнения.
- Для того, чтобы обеспечить вентиляцию устройства, применяется специальный корпус, оснащенный дополнительным отверстием.
- Контакт, по которому проходит ток.
- Дополнительный щиток, именующийся защитным, поскольку оснащен специальным отверстием, необходимым для выпуска выхлопных газов.
- Также универсальный датчик оснащается спиралью, установленной в отдельном резервуаре (автор видео – Витя Крякушкин).
Следует отметить, что отличительной особенностью, которой характеризуется первый или второй лямбда-зонд в автомобиле, является то, что для изготовления используются термостойкая основа. Применение таких материалов необходимо потому, что само устройство всегда работает при высоких температурах. На сегодняшний день в современных автомобилях используются один из четырех типов датчиков, их различие зависит от числа подводящих к устройству проводов – от одно- до четырехпроводного.
Что касается принципа работы, то диагностический датчик концентрации кислорода представляет собой элемент обратной связи. Это устройство позволяет системе правильно рассчитать необходимую дозировку топлива для определенного количества подаваемого воздуха. Оптимальный расчет горючей смеси актуален не только с экологической, но и экономической точки зрения. Поскольку сегодня требования к экологической безопасности при производстве транспортных средств очень велики, то новые машины комплектуются обычно только катализаторами. Также двигатели автомобилей оснащаются двумя датчиками кислорода.
Благодаря использованию катализатора и двух лямбд, экологический вред при функционировании транспортного средства будет минимальный, то есть машина будет наносить минимальный вред окружающей среде. Однако при появлении неисправности в одном из элементов системы автомобилист может столкнуться с серьезными проблемами, которые ударят по его бюджету, поскольку такая поломка будет дорого стоить.
Причины и симптомы поломок
Вышедший из строя лямбда-зондЕсли универсальный диагностический датчик концентрации кислорода выходит из строя, то причины могут быть следующие:
- Произошел разрыв проводки в месте подключения.
- Произошло замыкание цепи.
- В результате использования некачественного топлива, обогащенного различными октаноповышающими присадками, произошло загрязнение устройства.
- Если система зажигания работает некорректно, то датчик может сломаться из-за термических перегрузок.
- Регулярная эксплуатация транспортного средства по сельской местности или бездорожью может привести к появлению механических повреждений в работе устройства.
- Кроме того, способствовать выходу из строя датчика может неудовлетворительное состояние маслосъемных колец.
- Если в цилиндры и впускные трубопроводы попадает охлаждающая жидкость, лямбда-зонд также скоро выйдет из строя.
- Постоянно обогащенная горючая смесь также приведет к поломке элемента.
Если содержание монооксида углерода повышается до 3-7% вместо положенных 0.1-0.3%, то это может свидетельствовать о выходе из строя зонда. Чтобы избавиться от проблемы, необходимо будет только менять элемент, поскольку запаса хода может быть не достаточно. Если транспортное средство оснащено двумя зондами, то при поломке второго устройства наладить оптимальную работу мотора будет невозможно (автор видео – Александр Сабегатулин).
Что касается основных симптомов, по которым можно будет узнать о поломке регулятора:
- во время движения на автомобиле начинают проявляться рывки;
- вполне ощутимый увеличенный расход бензина;
- катализатор начинает работать некорректно;
- обороты двигателя начинают плавать;
- в выхлопных газах начинает увеличиваться концентрация токсинов.
Как почистить?
Диагностика
Перед тем, как отключить и почистить универсальное устройство, следует правильно произвести диагностику, иначе чистка может быть нецелесообразной. Чтобы наиболее эффективным образом произвести проверку остаточного кислорода, датчик должен быть разогрет минимум до трехсот градусов. В этом случает циркониевый электролит сможет быть проводимым, а благодаря разнице кислорода и атмосферного кислорода на устройстве появляется выходное напряжение. Соответственно, напряжение можно будет проверить только при включенном и прогретом моторе. При несоответствии уровня напряжения следует осуществить замену устройства.
Измерение напряжения производится с помощью осциллографа, так как благодаря этому прибору можно получить наиболее точный результат. После замера напряжения необходимо проверить уровень сопротивления нагревателя устройства, при этом штекер необходимо заранее отключить. Уровень сопротивления должен составлять от 2 до 14 Ом, в этом случае все зависит от производителя.
Перед тем, как поставить диагноз, также следует измерить уровень напряжения, которое подводит к нагревателю лямбда-зонда. Напряжение должно быть не меньше 10.5 вольт, при этом зажигание должно быть включено, а разъем датчика – подключен. В том случае, если напряжение будет более низким, следует также проверить места соединения разъемов, проводов, а также само напряжение АКБ.
Очистка
Определенных технологий по ремонту таких устройств нет, поскольку при выходе из строя регулятор нужно менять на новый. Но перед тем, как поменять универсальный датчик, можно попробовать его почистить. Разумеется, отключение разъемов и чистка будут актуальны только в том случае, если под защитным колпачком лямбда-зонда образовались отложения. Как показывается практика, если отключить разъем и произвести чистку датчика, то в большинстве случаев это помогает избавиться от проблемы (автор видео – Авто новости).
Чистка чувствительного элемента производится с применением ортофосфорной кислоты. Если вы поместите этот элемент в кислоту на 10-20 минут, то это позволит уничтожить все отложения, при этом не воздействуя негативным образом на электроды. Наиболее эффективным вариантом будет отсоединение разъема и чистка элемента после демонтажа защитного колпака, перед этим колпачок нужно снять на токарном станке. Для снятия регулятора можно использовать съемник кислородного датчика, а после очистки его также можно будет промыть.
Когда устройство промыто, его необходимо обработать водой и высушить. В том случае, если прочистка не помогла, то датчик придется менять. При замене важно проследить, чтобы разъемы на регуляторах были идентичные. Если же вы не обращаете внимания на показания, которые предоставляет датчик, ведь устройство может работать некорректно, то можно использовать обманку. Обманка предназначена для монтажа вместо катализатора, благодаря которой можно будет избежать появления ошибок.
Обманка может быть выполнена из бронзы, но размер обманки должен соответствовать размерам катализатора. В обманке необходимо высверлить небольшое отверстие – через него выхлопные газы будут попадать в обманку. В результате концентрация вредных элементов в газах будет снижена, однако при этом блок управления не будет тревожить водителя новыми ошибками, принимая соответствующий сигнал за нормальную работу катализатора.
Видео «Правильная очистка лямбда-зонда»
О том, как правильно произвести прочистку датчика в домашних условиях, узнайте из видео ниже (автор видео – Своими руками).
Загрузка …avtozam.com
Для чего нужен лямбда зонд?
Кратко:
Лямбда зонд устанавливается в любых транспортных средствах, приводимых в движение с помощью двигателей внутреннего сгорания. Лямбда зонд:
• Регулирует смесеобразование, удерживая расход топлива на максимально низком уровне.
Подробно:
Подробное понимание того, как устроен и для чего нужен лямбда зонд никак не повлияет на обнаружение и устранение неисправности этого датчика, если вы внимательно будете следовать тем советам, которые мы даём в наших статьях.
Даже простое чтение статьи будет для вас пустой тратой времени, поскольку, когда у вас перегорает лампочка, вы не стремитесь понять, как она работает, а просто меняете её на новую. Ведь всё, что на самом деле нужно вам, это исправный автомобиль. Поэтому, смело пропускайте эту статью и переходите к статьям, которые непосредственно расскажут вам, как проверить, подобрать и заменить ваш датчик.
Функция лямбда зонда в современном автомобиле.
На все автомобили, начиная с конца 80-х годов прошлого века, устанавливаются катализаторы, задачей которых является очищение выхлопных газов от вредных примесей. Для оптимальной и эффективной работы катализатора необходимо подготовить строго определённое качество воздушно-топливной смеси для двигателя и проконтролировать качественные характеристики выхлопных газов, возникших в результате её сгорания. Эту функцию выполняет лямбда зонд.
Лямбда зонд – также называемый кислородным датчиком или датчиком кислорода – измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах. Отсюда пошло основное название этого датчика – кислородный. Исходя из количества остаточного кислорода, датчик посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, который, в свою очередь, регулирует количество подаваемого топлива или, другими словами, изменяет качество воздушно-топливной смеси. Именно поэтому так важна герметичность выхлопной системы в местах установки этих датчиков, поскольку, в результате подмеса воздуха извне параметры этих измерений нарушаются. Идеальное соотношение воздуха и топлива в смеси обозначается греческой буквой λ (лямбда) и равняется приблизительно 15 к 1, где 15 частей это воздух, а 1 часть это топливо. Отсюда и пошло наиболее распространённое в России название датчика – лямбда зонд.
Лямбда зонд установлен в трубы выхлопной системы автомобиля так, чтобы его рабочие поверхности обтекали выхлопные газы. Эти рабочие поверхности состоят из многослойных материалов обеспечивающих тестирование смеси. Тестирование смеси эффективно идёт только при высокой температуре рабочей поверхности, поэтому все современные датчики снабжены функцией принудительного прогрева. Для подробного рассмотрения конструкции датчика обратитесь к схеме 1.
Первый (верхний, регулирующий) лямбда зонд.
До начала 2000-х годов на автомобиль устанавливался только один датчик. Этот датчик устанавливался на отрезок выхлопной трубы между двигателем и катализатором и впоследствии, после появления второго датчика, получил свои нынешние названия: первый датчик или верхний или регулирующий. В задачу этого датчика входил вышеописанный процесс измерений и поскольку он устанавливается выше, чем второй этот датчик был назван верхним. Регулирующим он был назван по причине того, что именно он несёт основную нагрузку по регулированию воздушно-топливной смеси. Этот же датчик принимает на себя главный удар раскалённых токсичных газов двигателя, ещё не очищенных от ядовитых примесей катализатором. За счёт этого он и выходит из строя в среднем в 5-7 раз чаще, чем второй датчик.
Второй (нижний, диагностирующий) лямбда зонд.
После 2000-х годов, дополнительно к Первому датчику, в автомобилях стали устанавливать ещё один, при этом местоположение Первого не изменилось. Второй датчик стали устанавливать на отрезок выхлопной трубы от катализатора до глушителя. Задачей этого дополнительного датчика стала проверка качества очистки выхлопных газов, прошедших через катализатор. Он получил название «Второй» или «Нижний», поскольку устанавливался под днищем автомобиля. Другим названием этого датчика стало «Диагностирующий», оно отражало его функциональную отличие от Первого датчика – проверять качество очистки выхлопных газов. После появления Второго датчика блок управления рассчитывает параметры идеальной воздушно-топливной смеси на основании показаний их обоих. В результате удалось добиться дополнительного снижения расхода топлива и высочайшей степени очистки выхлопных газов от ядовитых примесей — 95%.
Следует заметить, что поскольку Второй датчик установлен после катализатора, где газы уже очищены от агрессивных примесей, он выходит из строя значительно реже и то в результате либо разрушения катализатора, либо в результате механического или термического повреждения.
Конструктивно оба датчика очень похожи. Тем не менее они имеют ряд различий, обусловленных их функциональностью. В последние годы первые и вторые лямбда зонды стали также отличаться и конструктивно. В качестве регулирующих датчиков всё чаще применяются сложные и дорогостоящие широкополосные датчики, в то время как в качестве диагнотических по прежнему используют циркониевые лямбда зонды.
Схематичное обозначение местоположения лямбда зондов на современном автомобиле.
Все автомобили объёмом двигателя более 2-х литров имеют по два Первых датчика и два Вторых датчика. Установка четырех датчиков продиктована большей мощностью таких двигателей требующих наличия двух катализаторов. В последние годы, в связи с введением более строгих требований по выбросам, стали устанавливать до трёх катализаторов, а соответственно понадобился и пятый кислородный датчик.
Разновидности лямбда зондов.
Лямбда зонд из диоксида циркония является самым распространённым на сегодняшний день типом кислородных датчиков.
Менее распространёнными датчиками является широкополосные датчики и датчики воздух — топливо.
Совсем редкими являются лямбда зонд их диоксида титана, которые постепенно вытесняются из-за своей дороговизны.
lambdazond.ru