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.
Нередко данное устройство выходит из строя. Давайте рассмотрим, где находится в автомобиле как проверить его работоспособность. Также узнаем признаки неисправности и все об этом сенсоре.
Этот элемент можно считать самым популярным среди всех прочих датчиков и сенсоров в автомобиле. Специалисты по автомобильной диагностике часто имеют с ним дело. Датчики кислорода были и раньше, это не новинка. Первый лямбда-зонд представлял собой некий чувствительный элемент без подогревателей. Элемент нагревался от температуры выхлопных газов. Для процесса нагрева нужно было некоторое время.
Шли годы, экологическая ситуация во всем мире постоянно ухудшалась. Поэтому необходимо было принимать меры по ужесточению вредности и токсичности. Требования для автомобилей стали жестче. В этот момент сенсор начал развиваться и эволюционировать. Его оснастили специальным подогревателем.
Чтобы знать, как проверить датчик концентрации кислорода, необходимо иметь представление о том, как элемент работает. Рабочая часть детали - это некий керамический материал, который покрыт слоем из платины. Действует этот элемент при высоких температурах.
Рабочие температуры могут достигать 350 градусов и более. Пока датчик прогревается до своих рабочих температур, приготовление топливной смеси регулируется по данным, полученным с других сенсоров. Чтобы сенсор быстрее прогревался, он оснащен электрическим нагревателем. Что касается принципа работы, то он несложный. обволакивают рабочую поверхность датчика, который, в свою очередь, отмечает разность уровней кислорода, содержащегося в выхлопе и в окружающей среде. Далее лямбда посылает данные на ЭБУ. Последний дает команды по приготовлению рабочей смеси.
Итак, для моторов от "АвтоВАЗа" объемом 1,5 л лямбда-зонд находится в выхлопной системе. Точнее, на приемной трубке. Этот элемент просто вкручивается сверху, перед резонатором, либо перед проставкой в случае отсутствия предварительного глушителя.
Для моторов 1,6 л от «АвтоВАЗа» используется другая конструкция выхлопной системы. Так, здесь применяются два лямбда-зонда. Оба распложены на каталитическом коллекторе. На этих моторах монтируют один или два датчика. Если двигатель сделан под экологические нормы "Евро-2", тогда элемент один. Если под "Евро-3", тогда будет два лямбда-зонда. Так на всех автомобилях «Лада Приора». кислорода? Нужно демонтировать его и убедиться в исправности при помощи специального оборудования - мультиметра.
Причины, по которым данные элементы выходят из строя, могут быть различными. Зачастую это разгерметизация корпуса. Также возможны поломки из-за проникновения в датчик внешнего кислорода и отработанных газов. Еще одна из типовых причин - это перегрев.
Возникает из-за плохой сборки мотора или неверной работы системы зажигания. Также часто датчик ломается вследствие морального износа, неверно подающего или нестабильного электропитания. Возможны и механические повреждения.
Часто возникают неисправности, в которых главная причина - датчик кислорода. Как проверить его, зависит от симптомов неисправности. Рассмотрим их. Главный признак, который говорит о том, что лямбда-зонд неисправен, - это изменения в работе мотора. Дело в том, что после выхода датчика из строя качество топливной смеси значительно ухудшается. Если говорить проще, то за приготовление смеси никто ответственности не несет - топливная система бесконтрольна. Во всех случаях, кроме разве что последнего, датчик выходит из строя не сразу, а постепенно.
Многие владельцы не знают, где находится датчик кислорода, как проверить его работоспособность и т. д. Они не сразу поймут, что элемент неисправен. А вот для опытных автовладельцев понять и определить, почему изменилась работа мотора, не составит особого труда. Процесс выхода датчика из строя можно разделить на несколько основных этапов. На первых стадиях элемент просто престает нормально работать - в некоторые моменты работы двигателя лямбда-зонд просто не передает показания. Из-за этого дестабилизируется работа мотора - плавают обороты, наблюдается нестабильная работа на холостом ходу. Обороты могут колебаться в значительных диапазонах. Это в итоге приведет к потере правильного соотношения топливной смеси.
В данный момент машина может дергаться без веских причин, слышны нехарактерные хлопки, также загорается лампа на приборной панели. Все эти сигналы говорят о том, что лямбда выходит из строя и уже работает неправильно. Необходимо знать, как проверить датчик кислорода, чтобы вовремя устранить проблему. Далее работа лямбды полностью прекращается на холодном моторе. При этом автомобиль всячески будет сообщать владельцу о наличии проблемы. Например, сильно упадет мощность, будет наблюдаться медленная реакция на педаль газа. Из-под капота слышны хлопки, машина дергается. Но самый существенный и опасный сигнал - это перегрев мотора. Если полностью игнорировать все сигналы, которые уже кричат о неисправности, полный выход из строя датчика обеспечен. Как проверить датчик кислорода, водитель чаще не знает. Поэтому неисправность может стать причиной больших проблем.
Первым делом будет страдать сам автомобилист, так как вырастет расход топлива, а выхлопные газы будут токсично пахнуть с резкими оттенками из трубы. В случае с современными автомобилями со множеством электроники, которая знает, как проверить исправность датчика кислорода, активируется блокировка. В такой ситуации любое движение на автомобиле станет невозможным. Но самый худший вариант - это разгерметизация. Машина вообще не поедет либо с трудом заведется. Это чревато полным выходом двигателя из строя. В случае разгерметизации все газы вместо выхлопной трубы попадут в канал забора воздуха. Когда будет выполняться зонд зафиксирует токсичность и будет подавать отрицательные сигналы. Это полностью выведет из строя систему впрыска. Главный признак разгерметизации - потеря мощности двигателя. Это можно ощущать во время движения на скорости. Также из-под капота будут слышны стук и хлопки, запах. Раньше автомобилистам нужно было знать, как настраивать карбюратор. Сейчас ничего не изменилось - необходимо помнить, как проверить датчик кислорода (ВАЗ-2112 не исключение).
Выяснить, в каком состоянии находится лямбда-зонд, можно лишь при помощи специализированного оборудования. Подойдет для проверки и электронный осциллограф. Специалисты умеют проверять зонд и другими способами (мультиметр), но так можно выяснить только, работает элемент или сломан.
Перед тем как проверить исправность датчика кислорода, необходимо запустить мотор. В спокойном состоянии зонд не может полностью показать всю свою рабочую картину. Если есть незначительные отхождения от норм, деталь лучше заменить на новую.
Если есть проблемы с датчиком, система автомобиля будет всячески пытаться сообщить об этом. Можно подключить специальное устройство в и все будет видно. Электроника автомобиля точно знает, как проверить работу датчика кислорода. Даже автомобили ВАЗ оснащены диагностической системой. Ошибки начитаются с номера P130 по P141 - это все коды, связанные с лямбдой. Чаще всего появляются сообщения, которые связаны с неисправностями в цепях подогрева. Из-за этого на ЭБУ приходит неверная информация. Можно попробовать отыскать обрыв провода, но лучше заменить датчик кислорода. Как проверить его на работоспособность, вы уже знаете.
Название этого датчика происходит от буквы лямбда из греческого алфавита, в автомобилестроении она обозначает кф избытка воздуха, содержащегося в топливно-воздушной смеси. Фактически, такое устройство представляет собой датчик для определения состава выхлопных газов.
Избыток воздуха измеряется посредством измерения содержания остаточного кислорода в газах, поэтому датчик лямбда зонд размещается в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал лямбда зонда принимается электронным блоком управления (или ЭБУ) системы впрыска топлива, который оптимизирует состав смеси с помощью изменения количества топлива, идущего в цилиндры.
На некоторых моделях устанавливается еще один датчик. Он располагается на выходе катализатора, что позволяет достигать большей точности состава смеси и контролировать работу катализатора.
Принципиально лямбда зонд
обладает конструкцией с гальваническими элементами и твердым керамическим электролитом, изготовленным из диоксида циркония. На керамику нанесен оксид иттрия, сверху напыленны пористые токопроводящие платиновые электроды, из которых один «вдыхает» выхлоп, во второй поступает воздух из атмосферы.
Лямбда зонд начинает измерение после прогрева до температуры в 300-400 °C. В подобных условиях циркониевый электролит проводит сигнал, и благодаря разнице оставшегося в выхлопе воздуха и внешнего воздуха приводит к появлению на электродах выходного напряжения. Особенностью этого датчика является скачкообразное изменение напряжения при отклонениях состава смеси всего на 0,3%. Таким образом, первым, на что влияет датчик лямбда зонд, является напряжение на электродах.
Кроме датчиков на основе циркония, можно повстречать и датчики, в производстве которых использовалась двуокись титана. Такие лямбда зонды работают по принципу изменения сопротивления при изменении состава выхлопных газов. Как результат, получается, что датчики данного типа не способны генерировать ЭДС.
Также производятся датчики с дополнительным подогревом. Такое устройство способствует скорейшему входу в требуемый для работы диапазон и более точному отражению данных.
Для понимания, где искать датчик кислорода, необходимо знать, когда произведен автомобиль. В автомобилях, выпущенных до 2000 года, только в 10% случаев установлено 2 датчика. В автомобилях, созданных после 2000 года, установлено от 2 до 4 лямбда зондов.
Число лямбд в машинах, произведенных после 2000, зависит от объема силового агрегата. Если объем двигателя меньше 2,0 литров, то установлены 2 датчика:
Если объем двигателя автомобиля более 2,0 литров, то всего установлено 4 лямбда зонда:
Теперь, чтобы найти первые датчики, расположенные в подкапотном пространстве, необходимо выполнить следующие действия:
Открыть капот машины.
Существуют обманки двух видов: механические и электронные.
Если был выбран механический тип устройства, то на место катализатора обычно устанавливают «проставку». Эта деталь изготавливается из теплоустойчивой стали либо из бронзы, а ее размер строго определен. В проставке проделывают небольшое отверстие, через которое попадают выхлопные газы.
Газы взаимодействуют с керамической крошкой, помещенной внутри проставки и предварительно покрытой каталитическим слоем. И в результате подобного взаимодействия происходит окисление кислородом CH и CO, что приводит к понижению содержания вредных веществ.
Это самый бюджетный вариант датчика. Механическая обманка одинаково подходит для любого автомобиля, импортного или отечественного.
Электронные обманки лямбда зонда
значительно сложнее, причем речь не о «самопальных» способах их создания, которые практикуют автолюбители. Они сами сооружают обманку с использованием одного резистора или одного конденсатора. В продаже имеются достаточно технологичные устройства (эмуляторы) с микропроцессором.
Подобные эмуляторы позволяют обеспечивать правильное функционирование блока управления (ЭБУ), а не просто обманув его. Установленный в устройстве микропроцессор может оценить состояние состава выхлопных газов, проанализировать обработку сигнала, посылаемого первым датчиком, чтобы после этого сформировать сигнал, который будет соответствовать сигналу со второго функционирующего лямбда зонда при исправном катализаторе.
Зачем нужен "этот" лямбда-зонд
Автолюбитель пошел нынче грамотный - даже владельцев стареньких "Жигулей" не удивишь заморскими словечками ABS, ESP, Jetronic, катализатор, инжектор, лямбда-зонд... Последний термин, правда, больше волнует владельцев иномарок. Случается, в автомобиле вдруг "тяга" упала, он стал есть бензин: как не в себя, опять оштрафовали за СО, а причина всего этого неизвестна. На СТО мастера скажут: "Лямбда сдохла", предложат ее заменить, но цены! А не поможет, тогда что? Среди знакомых никто толком не знает, как к "лямбде" подступиться: "вещь в себе"... Действительно, лямбда-зонд - штука загадочная, но все же давайте попробуем в этой загадке разобраться.
Лямбда-датчик зондирует выхлоп
Зачем нужен лямбда-зонд
Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе - катализаторы) - устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам "долголетие" невозможно - вот тут и приходит на помощь датчик кислорода, он же О2-датчик, он же лямбда-зонд (ЛЗ).
Название датчика происходит от греческой буквы l (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, l равна 1 (график 1). "Окно" эффективной работы катализатора очень узкое: l=1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.
 |
 |
Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом - путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда-зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора (рис. 1).
Рис. 1. Схема l-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя
1 - впускной коллектор; 2 - двигатель; 3 - блок управления двигателем; 4 - топливная форсунка; 5 - основной лямбда-зонд; 6 - дополнительный лямбда-зонд; 7 - каталитический нейтрализатор.
Принцип работы
Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов "дышит" выхлопными газами, а второй - воздухом из атмосферы (рис.2). Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 - 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.
При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В (график 2).
Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.
Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля (рис. 3).
Рис. 3. Конструкция датчика кислорода с подогревателем
1 - керамическое основание; 2, 8 - контакты НЭ; 3 - нагревательный элемент (НЭ); 4 - твердый электролит ZrO2 с напыленными платиновыми электродами; 5 - защитный кожух с прорезями; 6 - металлический корпус с резьбой крепления; 7 - уплотнительное кольцо; 9 - выводы датчика.
Если ЛЗ "врет"
В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу. В некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке "тает" на глазах, из трубы валит черный дым, СО "зашкаливает", а двигатель "тупеет" и на ближайшую СТО вам, скорее всего, придется добираться на буксире.
Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда достаточно большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут - ЭБУ не распознает "чужие" сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту "игнорирует".
При сгоревшем или отключенном лямбда-зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 - 0,3% до 3 - 7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или "пробивки" секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя практически невозможно.
Вообще лямбда-зонд - наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 - 80 тыс. км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо - свинец "отравляет" платиновые электроды лямбда-зонда за несколько бесконтрольных заправок.
Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов
а - без подогревателя; б, с - с подогревателем.
* цвет вывода может отличаться от указанного.
Махнем не глядя!
Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда-зонд и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы. Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в машине цепи питания для нагревателя лямбда-зонда. Недостающие провода можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать стандартные автомобильные контакты.
Цветовая маркировка выводов лямбда-зондов может различаться, но сигнальный провод всегда будет иметь темный цвет (обычно - черный). "Массовый" провод может быть белым, серым или желтым (рис. 4). Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету "накального" вывода подогревателя - он всегда красный. При замене 3-контактного лямбда-зонда на 4-контактный необходимо надежно соединить с "массой" автомобиля провод заземления подогревателя и сигнальный "минус", а накальный провод подогревателя через реле и предохранитель подключить к "плюсу" аккумулятора.
Подключение напрямую к катушке зажигания нежелательно, т. к. в цепи ее питания может стоять понижающее сопротивление. Подключиться к контактам топливного насоса достаточно сложно. Лучше всего подключить реле подогревателя лямбда-зонда к замку зажигания.
Редакция благодарит специалистов фирмы "ЭСО-Автотехникс" и центра "Инжектор-сервис" за помощь в подготовке статьи.
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.
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.
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.
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.
Отказы и нарушения в функциональности датчика чаще всего связаны с банальными обрывами и окислениями контактов. Выводят систему из строя:
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:
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.
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.
