Первые признаки неисправности лямбда-зонда или как проверить датчик кислорода

Прежде чем заменить датчик кислорода, нужно удостовериться, что именно он является причиной неправильной работы двигателя: провалы при разгоне, падение мощности, повышенный расход, троение двигателя. Для этого нам нужно проверить датчик кислорода.

Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда (датчика кислорода):

• неработающий подогрев;
• потеря чувствительности — уменьшение быстродействия (как отремонтировать датчик (востановить чувствительность)?).

Как правило, смерть датчика чаще всего на автомобиле не фиксируется, если причина находится в чувствительности датчика. Но если произошел обрыв цепи подогрева датчика, то бортовой компьютер моментально выдаст вам ошибку.

Проверка питания датчика (напряжение на датчике кислорода)

Прежде чем заменить датчик, нужно удостовериться, что на него поступает питание и исправны все цепи. Для этого открываем капот и отсоединяем разъем датчика (он прикреплен хомутом к патрубку системы охлаждения).

1. Проверяем цепь нагревательного элемента. Берём тестер и его «минус» подключаем к двигателю, «плюс» крепим на контакт «В». Включаем зажигание и смотрим на показания тестера: должно показывать 12в. Если показания тестера меньше 12в или вообще отсутствуют, то либо разряжен аккумулятор (что мало вероятно), либо обрыв цепи питания (устраняем неисправность). Так же может быть неисправна эбу, но как правило, бортовой компьютер сразу свидетельствует о данной ошибке.
2. Проверяем цепь чувствительного элемента. Измеряем напряжение между контактами «А» и «С». минус на «С» плюс на «А». Напряжение должно быть 0,45в. Если напряжение отсутствует или отличается на 0,02в и более – то неисправна цепь питания (нужно найти и устранить) или неисправен ЭБУ (что так же мало вероятно).

Полностью проверить датчик на работоспособность можно только при помощи осциллографа, чего нет у большинства автолюбителей, поэтому я не вижу смысла описывать данную ситуацию. Скажу лишь то, что для проверки нужно будет искусственно прибеднять и обогащать топливную смесь и смотреть на показания датчика. Если датчик отъездил уже не мало – более 100.000км, то его можно смело заменить. Потому что, даже если он и рабочий, чувствительность заметно ухудшилась – что ведёт к лишним затратам на бензин.

Основные признаки неисправности лямбда зонда

Основным признаком неисправности лямбда зонда служит изменение работы двигателя, так как после его поломки значительно ухудшается качество поступаемой топливной смеси в камеру сгорания. Топливная смесь, по сути, остается бесконтрольной, что недопустимо.

Причиной выхода из рабочего состояния лямбда зонда может быть следующее:

• разгерметизация корпуса;
• проникновение внешнего воздуха и выхлопных газов;
• перегрев датчика вследствие некачественной покраски двигателя или неправильной работы системы зажигания;
• моральный износ;
• неправильное или прерывающееся электропитание, которое ведет к основному блоку управления;
• механическое повреждение в следствие некорректной эксплуатации автомобиля.

Во всех вышеперечисленных случаях, кроме последнего, выход из строя происходит постепенно. Поэтому те автовладельцы, которые не знают как проверить лямбда зонд и где он вообще расположен, скорее всего, не сразу заметят неисправность. Однако, для опытных водителей определить причину изменения работы двигателя не составит никакого труда.

Постепенный выход из строя лямбда зонда можно разбить на несколько этапов. На начальной стадии датчик перестает нормально функционировать, то есть, в определенных рабочих моментах мотора устройство перестает генерировать сигнал, впоследствии чего дестабилизируется налаженность оборотов холостого хода.

Иными словами, они начинают колебаться в достаточно расширеном диапазоне, что в конечном итоге приводит к потере качества топливной смеси. При этом авто начинает беспричинно дергаться, также можно услышать нехарактерные работе двигателя хлопки и обязательно на панели приборов загорается сигнальная лампочка. Все эти аномальные явления сигнализируют автовладельцу о неправильной работе лямбда зонда.

На втором этапе датчик и вовсе перестает работать на не прогретом двигателе, при этом автомобиль будет всевозможными способами сигнализировать водителю о проблеме. В частности, произойдет ощутимый упадок мощности, замедленное реагирование при воздействии на педаль акселератора и все те же хлопки из-под капота, а также неоправданное дергание автомобиля. Однако, самым существенным и крайне опасным сигналом поломки лямбда зонда служит перегрев двигателя.

В случае полного игнорирования всех предшествующих сигналов свидетельствующих об ухудшении состояния лямбда зонда, его поломка неизбежна, что станет причиной большого количества проблем. В первую очередь пострадает возможность естественного движения, также значительно увеличится расход топлива и появится неприятный резкий запах с ярко выраженным оттенком токсичности из выхлопной трубы. В современных автоматизированных автомобилях в случае поломки кислородного датчика может попросту активизироваться аварийная блокировка, в результате которой последующее движение автомобиля становится невозможным. В таких случаях сможет помочь только экстренный вызов эвакуатора.

Однако, самым худшим вариантом развития событий является разгерметизация датчика, так как в этом случае движение автомобиля становится невозможным по причине высокой вероятности поломки двигателя и последующего дорогостоящего ремонта. Во время разгерметизации отработанные газы вместо выхода через выхлопную трубу, попадают в заборный канал атмосферного эталонного воздуха. Во время торможения двигателем лямбда зонд начинает фиксировать переизбыток молекул кислорода и экстренно подает большое количество отрицательных сигналов, чем полностью выводит из строя систему управления впрыском.

Основным признаком разгерметизации датчика является потеря мощности, особенно это ощущается во время скоростного движения, характерное постукивание из-под капота во время движения, которое сопровождается неприятными рывками и неприятный запах, который выбрасывается из выхлопа. Также о разгерметизации свидетельствует видимый осадок сажных образований на корпусе выпускных клапанов и в области свечей.

Как определить неисправность лямбда зонда рассказывается на видео:

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.

Общие правила подключения

Начиная с 1999 года на автомобили, как правило, устанавливаются циркониевые либо титановые кислородные датчики, отвечающие определенным стандартам относительно расцветки проводов. Количество проводов – обычно четыре. Чуть ниже представлены таблицы для тех и других зондов. В подавляющем большинстве случаев для проверки вам потребуется первая таблица – для циркониевых датчиков, но изредка можно встретить и титановые.

Если при сверке выявлено, что сочетание цветов в одной из колонок таблицы соответствует цветам проводов лямбда-зонда вашего автомобиля, то это означает, что зонд конструктивно устроен именно так, и распиновку следует производить в соответствии с этими данными.

Совет по использованию таблицы:

1. Проверьте провода датчика кислорода в своем авто.
2. Сравните их цвета с колонками в таблицах.
3. Если с одной из них цвета полностью совпадают, значит, у вас именно такая конструкция и от нее следует отталкиваться.

Например, ваш лямбда-зонд оснащен четырьмя проводами таких цветов: бежевый, фиолетовый и два коричневых. Такое же сочетание указано в четвертой колонке первой таблицы. Значит, у вас циркониевое устройство с такими же проводами и принципом работы. Далее смотрим первую колонку этой же таблицы и видим, что расположение проводов по схеме следующее: бежевый идет на массу (минус), фиолетовый отвечает за передачу сигнальных данных, а два коричневых нужны для работы нагревателя. Таким образом вы сможете безошибочно определить провода по их оттенкам.

Основные причины выхода из строя

Причин поломки датчика кислорода может быть много, среди них, конечно же, и качество применяемого топлива. Рассмотрим главные:

• Повреждение или встряска зонда вследствие неаккуратной езды (наезда на препятствие, яму).
• Перегрев зонда из-за неисправности в блоке зажигания.
• Засорение керамической поверхности продуктами сгорания некачественного бензина.
• Неисправность в работе двигателя (попадание масла в выхлоп).
• Замыкание в проводах датчика.

Поломка датчика может происходить постепенно, переводя работу двигателя в режим неправильной работы. На современных машинах стоит второй зонд после катализатора, что улучшает качество работы ДВС и защиту атмосферы от продуктов сгорания топлива.

Описание и назначение устройств

Кислородные датчики, чаще всего, представляют собой гальваническую систему с твердотельным электролитом, который входит в рабочий режим при нагревании свыше 300˚C. Они изготавливаются с применением различных материалов в роли электролита, имеют конструкции в зависимости от назначения.

Название λ-зонды получили из-за обозначения данной греческой буквой коэффициента, отвечающего за избыток воздуха в двигателе внутреннего сгорания. При наилучшей пропорции топлива и воздуха в цилиндре двигателя (достигается максимальный КПД при минимальном расходе топлива), отношение расхода используемой воздушной смеси к стехиометрическому (оптимальному): λ = 1. При данном показателе двигатель автомобиля работает в экономном режиме и достигается наилучшая эффективность катализатора, устраняющего вредные вещества из выхлопных газов.

Назначение датчиков – контроль кислорода либо остаточного топлива в отработанных газах для функционирования ДВС и котлов в экономном режиме и минимизации вредных выбросов угарного газа, оксида азота, углеводородов при помощи автоматики.

Классификация, устройство и принцип действия

Датчики подразделяют на виды в зависимости от материала активных элементов, наличия системы подогрева, конструктивных особенностей и принципа действия. Рассмотрим существующие типы зондов.

Циркониевые

Для данного типа датчиков в качестве твердого электролита гальванической системы – керамической, проницаемой для ионов кислорода мембраны, служит диоксид циркония, который проявляет рабочие свойства при температуре свыше 300˚С. Наконечник из твердотельного циркония покрывается тонкой прослойкой оксида иттрия для лучшей проходимости атомов кислорода, а с внешней и внутренней стороны, частично покрывается тонким слоем платины, выполняющей функцию электродов. На примере рис.1 рассмотрим λ-зонд в разрезе.

Рис.1

1. Провода: сигнальный и питания нагревателя.
2. Контактная пластина нагревательного провода.
3. Стальной корпус, соединенный с кожухом, вставляемым резьбой в гнездо отверстия выхлопной трубы.
4. Циркониевый электролит с наружной и внутренней платиновыми электродными пластинами.
5. Нагреватель.
6. Керамический теплоизолирующий элемент.
7. Контактная плоскость.
8. Металлический корпус с отверстиями для попадания уходящих газов.

Принцип работы

Он довольно прост. Во внутренней камере рабочего элемента с платиновым электродом находится обычный воздух, имеющий стандартную (эталонную) проницаемость кислорода со своим давлением на стенки циркониевого наконечника при его нагреве до 350-400˚С.

На наружный платиновый электрод поступают выхлопные газы, делающие проницаемость переменной величиной, в зависимости от объема кислорода в этих газах. Разность потенциалов на электродах появляется вследствие перемещения ионов кислорода со стороны большего давления в сторону с меньшим давлением.

Резкий перепад напряжения (примерно от 850 мВ до 75 мВ) при изменении наличия кислорода в выхлопе от смеси с излишками топлива и недостатком кислорода (богатой, где λ<1) до смеси с недостатком топлива и излишком кислорода (бедной, где λ>1), позволяет делать измерения с погрешностью около 5%.

Титановые

Рабочий элемент этого зонда – диоксид титана. Устройство датчика похоже на циркониевый, только не требует камеры с эталонной смесью воздуха. Принцип работы основан на изменении сопротивления материала при изменении объемной доли кислорода в выхлопе. Чем больше ионов кислорода, тем большее сопротивление возникает в рабочем элементе. Для функционирования системы необходима высокая температура нагрева двуокиси титана (свыше 600˚С) и постоянная подача питания на электронный блок управления – 5В.

Преимущества титановых зондов:

• Прочность, небольшие размеры.
• Отсутствие камеры с эталонной сравнительной смесью, что увеличивает их долговечность.
• Быстрое достижение нагрева и рабочего состояния.

К недостаткам можно отнести более высокую цену, чем у циркониевых, что обусловило отказ производителей автомобилей применять их в современных моделях.

Широкополосные – LSU датчики

При помощи широкого диапазона измерения в областях с различным коэффициентом избытка воздуха (λ<1; λ>1), кислородные зонды этой конструкции получили универсальное применение в разнообразных типах двигателей (газовых, дизельных, внутреннего сгорания с принудительным зажиганием) и отопительных установках. Широкополосное устройство более точно подает сигнал на электронный блок управления о соотношении наличия кислорода и топлива в уходящих газах ДВС, что позволяет лучше контролировать уровень выхлопов.

По внешнему виду зонд похож на циркониевый, но принцип действия немного другой. Работа системы основана на поддержании постоянной разности потенциалов между электродами в пределах 0,45 В, соответствующей коэффициенту избытка воздушной смеси, равной единице.

Датчик состоит из двух рабочих элементов – циркониевого, выполняющего измерительную функцию и элемента для введения либо выведения кислорода из системы. Между рабочими элементами расположено удлиненное отверстие, размером от 20 до 50 мкм. В отверстии размещены два электрода для измерения и регулировки (накачивающий) объемной доли кислорода. В измерительное отверстие вставлен барьер, отделяющий его от уходящих газов и, регулирующий закачку либо откачку кислорода из него. Циркониевый элемент соприкасается с внешней атмосферой благодаря небольшому приточному каналу.

Если смесь, подающаяся в двигатель, обедненная на топливо, то уходящие газы богаты на кислород и он выводится из отверстия для измерения с помощью плюсового напряжения на выводящий рабочий элемент. В противном случае, на элемент подается напряжение с противоположным знаком, кислород входит в измерительное отверстие.

Электронная схема стремится удержать напряжение 0,45 В через, постоянно меняющееся напряжение на электродах элемента введения/выведения кислорода из системы, чтобы концентрация кислорода в отверстии соответствовала: λ = 1. В датчик вмонтирован нагреватель для достижения температуры 700˚С и выше, в зависимости от типа зонда.

Плюсы

Преимуществом широкополосных зондов можно считать:

• Широкий диапазон измерений и регулировки кислорода в выхлопе.
• Быстрый нагрев и приведение в рабочее состояние при запуске авто.
• Широкий спектр применения.

Следует отметить, что лямбда зонды бывают с 2, 3, 4, 5 выводами. Устройства без подогрева обычно имеют 2 вывода – сигнальный и заземляющий. Широкополосные устройства имеют 5 и более выводов.

В каких системах применяются

Кислородные датчики позволяют измерять объемную долю кислорода в газах, присутствующих после сгорания топлива в ДВС и котлах, работающих на твердом топливе либо метане.

λ- зонды применяются в приборах, измеряющих долю кислорода в уходящих газах котлов на ТЭС и других промышленных предприятиях для наилучшей регулировки КПД сгорания топлива при помощи подачи воздуха в топку, в зависимости от показаний приборов.

Наиболее широкое использование датчики получили в автомобильной промышленности для автоматической регулировки подачи бензиново-воздушной смеси в цилиндры двигателя.

Принцип работы кислородного датчика

Принцип действия кислородного датчика достаточно простой. Лямбда-зонд должен сравнивать показания с какими-то идеальными результатами, чтобы понимать, как меняется процент кислорода в смеси, поэтому замеры проводятся в двух местах – измеряется атмосферный воздух и продукты сгорания.

Такой подход позволяет датчику чувствовать разницу, если соотношения топливной смеси меняется.

ЭБУ должен получать от лямбда-зонда электрический импульс. Для этого датчик должен уметь преобразовывать замеры в электрические сигналы. Для измерения применяются специальные электроды, которые могут вступать с кислородом в реакцию.

В работе лямбды используется принцип гальванических элементов – смена условий химических реакций приводит к изменению напряжения между двумя электродами. Когда смесь богатая, а содержание кислорода за нижним порогом, тогда напряжение растет. Если смесь обедненная, напряжение будет падать.

Далее импульс, который возникает на этапе химических реакций, отправляется на ЭБУ, где параметры сравниваются с записанными в памяти топливными картами. В результате корректируется работа системы питания.

Наконечник покрыт напылением из платины – именно этот слой и вступает в реакцию с кислородом. Одной стороной этот наконечник контактирует с выхлопными газами, другой стороной – с воздухом в атмосфере.

Электроды лямбда-зонда имеют одну особенность. Так, чтобы реакция проходила эффективнее и показатели были точными, замеры содержания кислорода в выхлопе производятся при условии определенных температур.

Для того, чтобы наконечник вышел на рабочие характеристики и нужную электропроводимость, температура среды должна составлять 300-400 градусов.

Некоторые модели кислородных датчиков оснащены электрическими нагревателями. Благодаря им лямбда может быстрее выходить на рабочие температурные режимы. Подогрев использует энергию бортовой сети автомобиля.

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.

Симптомы неисправности

В большинстве случаев лямбда — зонд выходит из строя из-за плохого топлива, попадания горючего или масла внутрь, или поломок в системе впрыска.

Определить неисправность устройства можно по следующим симптомам:

• Рост оборотов ДВС до максимальных с последующей остановкой двигателя;
• Нестабильные обороты на холстом ходу двигателя;
• При увеличении оборотов ДВС теряется его мощность;
• Загорается лампочка-индикатор ЭБУ (чек);
• Движение транспортного средства скачками.

Для того ,чтобы датчик снова начал правильно функционировать его нужно снять и произвести правильную очистку. Чтобы его очистить необходимо снять керамическую головку и очистить загрязнения тряпочкой с химсредством.

В случае, если эти действия не помогут его необходимо заменить на новый.