Что такое лямбо зонд двигатель

Устройство лямбда-зонда (кислородного датчика)

Строгие экологические нормы (которые, к тому же, постоянно ужесточаются) требуют постоянного контроля токсичности выхлопа автомобиля. За параметрами следит блок управления двигателем, регулируя степень обогащения топливной смеси. Для правильной работы этого компьютера требуются специальные датчики.

Система, в которой установлены кислородные датчики, функционирует следующим образом:

1. В начале выхлопной трубы находится катализатор, снижающий токсичность отработанных газов.
2. Перед катализатором размещен датчик кислорода (лямбда зонд), который анализирует неочищенный состав выхлопа. Этот элемент помогает формировать правильную смесь. Если для поддержания требуемой мощности двигателя расход топлива слишком большой, компьютер дает команду на снижение количества бензина.
3. После каталитического нейтрализатора находится второй датчик О2. Он отвечает в основном за оценку токсичности выхлопа. Его показания также меняют настройки обогащения топливной смеси.

Становится понятно, что датчик лямбда зонда влияет не только на экологию, а также на мощность автомобиля и расход топлива.

Важно! Речь идет о системе с двумя лямбдами. Автомобили, в которых установлен один кислородный датчик, встречаются сейчас относительно редко. Следует знать, что пара лямбд (до и после катализатора) устанавливается на выходе из каждого выпускного коллектора. Если у вас двигатель V6, V8 или V10, с двумя коллекторами – количество датчиков удваивается.

Ресурс лямбды составляет 50-100 тысяч километров, в зависимости от условий эксплуатации, особенности самого датчика и ряда других факторов. Это достаточно дорогой расходник, его замена ощутима для кошелька.

Как работает датчик концентрации кислорода

Принцип действия рассматриваемого элемента основан на изменении электрического потенциала между электродами, при различном содержании кислорода в анализируемом воздухе. Один электрод – внешний, выполнен с применением платины (это оправдывает высокую стоимость). Второй – внутренний, из циркония. Эти металлы при прохождении атомов кислорода, формируют некоторый потенциал, увеличивающийся при повышении концентрации О2.

Для нормальной работы датчика требуется температура от 300 до 1000 °C. Пока двигатель не прогрелся, система не функционирует должным образом. Мощность силовой установки избыточна, токсичность выхлопа – высокая. Для моментальной готовности лямбды, внутренний электрод нагревается. К нагревателю подводятся дополнительные провода питания.

Универсальный кислородный датчик может иметь различную конструкцию – широкополосный, двухточечный, коаксиальный. Принцип анализа концентрации О2 один и тот же.

Неисправность лямбда зонда приводит к серьезным проблемам в работе двигателя. Поэтому не стоит игнорировать поломку. И тем более, нельзя самостоятельно пытаться отремонтировать датчики. Даже если Вы знаете, где находится лямбда зонд, его легко повредить при демонтаже. В условиях высоких температур резьба намертво прикипает. А использовать стандартный накидной ключ невозможно, по причине длинных проводов, выходящих из датчика.

Обратившись в сервис «Ваш глушитель», Вы получите грамотную диагностику и профессиональный ремонт без повреждения хрупких лямбда зондов. Наши мастера знают все неисправности датчика кислорода, и смогут устранить поломку с минимальными финансовыми затратами. Не обязательно сразу менять деталь, некоторые дефекты подлежат ремонту. Специалисты нашего сервиса по ремонту выхлопных систем помогут Вам сэкономить на ремонте.

Лямбда-зонд

Лямбда-зонд (λ-зонд) — датчик концентрации кислорода, определяющий концентрацию кислорода в электронных системах управления, например, в системе управления инжекторным двигателем внутреннего сгорания в автомобилях. Для работы двигателя внутреннего сгорания необходимо приготовить смесь, состоящую из кислорода и топлива. Чтобы двигатель работал эффективно, нужно, чтобы воздушно-топливная смесь находилась в камере сгорания в соотношении 14,7:1. При работе двигателя нужное соотношение топлива формируется за счёт управления временем включения и выключения форсунок, а нужное соотношение воздуха создается за счёт датчика массового расхода воздуха. Лямбда-зонд позволяет скорректировать нужное соотношение воздушно-топливной смеси за счёт определения количества оставшегося несгоревшего топлива либо кислорода в выхлопных газах, что также позволяет снизить количество вредных для человека побочных продуктов процесса сгорания.

Содержание

• 1 Принцип работы
• 2 Узкополосный лямбда-зонд
• 3 Широкополосный лямбда-зонд
• 4 Область применения
• 5 См. также
• 6 Примечания
• 7 Ссылки

Принцип работы [ править | править код ]

В основу работы лямбда-зонда заложен потенциал Нернста, который возникает на контактах датчика, выполненных в виде пористых платиновых толстоплёночных электродов, покрытых слоем керамической шпинели [1] .

Узкополосный лямбда-зонд [ править | править код ]

Лямбда-зонд порогового типа действует по принципу гальванического элемента/твердооксидного топливного элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO₂). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх неё напылены токопроводящие пористые электроды из платины, одновременно являющейся катализатором окислительно-восстановительных реакций. Один из электродов омывается горячими выхлопными газами (внешняя сторона датчика), а второй — воздухом из атмосферы (внутренняя сторона датчика). Эффективное измерение состава отработавших газов лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до определенной температуры выше 300°C. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а гальваническая ячейка начинает работать. Для работы датчика атмосферный кислород нужен в очень небольшом количестве, поэтому, в целом герметичный для воды, датчик делается таким образом, чтобы немного кислорода попадало внутрь со стороны проводки.

Если при работе двигателя и датчика ионы свободного кислорода присутствуют лишь с внутренней стороны элемента, то есть имеется лишь атмосферный кислород, то разогретая ячейка самостоятельно начинает генерировать ЭДС, а значит, на блок управления с датчика начинает поступать электрический ток с определённым напряжением. Это означает для ЭБУ автомобиля, что смесь была «богатой». На практике этому соответствует примерно 0,8-0,9 вольт. Если свободный кислород появляется в составе выхлопа с внешней стороны датчика, то выработка ЭДС снижается, а если кислорода достаточно много, то полностью прекращается, то есть кислород из выхлопа блокирует работу ячейки. Это означает для ЭБУ, что смесь была «бедной». На практике этому соответствует примерно 0,1-0,2 вольт. Если ЭДС стремится к нулю, то это означает что смесь абсолютно бедная, например в двигатель не поступает топливо. Напряжение с датчика 0,45 вольт считается оптимальным, и свидетельствует, что сжигаемая смесь обладает стехиометрическим соотношением топлива и воздуха.

Конструктивно датчики делятся по числу проводов и наличию подогревательного элемента. Датчики без нагревательного элемента используют 1 или 2 провода, с нагревательным элементом — 3 или 4 провода. Первое поколение датчиков разогревалось лишь от выхлопных газов, поэтому начинало давать сигнал сравнительно поздно после старта двигателя. Появившиеся позже датчики с нагревательным элементом стали выводить датчик в рабочее состояние очень быстро, что отвечало возросшим требованиям экологии, а также позволяло использовать датчик, когда температуры выхлопных газов оказывалось недостаточно.

В начале работы, после запуска мотора, лямбда-зонд не выдаёт показаний, и ЭБУ вынужден использовать только карты впрыска, прописанные в нём. Это режим работы без обратной связи, и коррекции топливной смеси по лямбда-зонду в этом режиме нет. Когда с датчика появляется сигнал, то ЭБУ автомобиля переходит в режим работы с обратной связью, при котором исходные топливные карты корректируются с учётом показаний с лямбда-зонда в режиме реального времени.

Сигнал используется системой управления для поддержания оптимального (стехиометрического, около 14,7:1) соотношения воздушно-топливной смеси.

• λ=1 — стехиометрическая (теоретически идеальная) смесь;
• λ>1 — бедная смесь;
• λ Широкополосный лямбда-зонд [ править | править код ]

Разновидность кислородного датчика.

Основная разница зонда с широким диапазоном измерения по отношению к обычным узкополосным λ-зондам — это комбинация сенсорных ячеек и так называемых накачивающих ячеек. Состав его газового содержимого постоянно соответствует λ=1, что для сенсорной ячейки значит напряжение в 450 милливольт. Содержание газа в зазоре и вместе с ним напряжение сенсора поддерживаются посредством различных напряжений, прикладываемых к накачивающей ячейке. При бедной смеси и напряжении сенсора ниже 450 милливольт ячейка выкачивает кислород из диффузионной полости. Если смесь богатая и напряжение выше 450 милливольт, ток меняет своё направление, и накачивающие ячейки транспортируют кислород в диффузионные расщелины. При этом интегрированный нагревающий элемент устанавливает температуру области от 700 до 800 градусов. Датчик типа LSU при погружении в несгоревшую смесь, содержащую одновременно и топливо и кислород, будет указывать на «избыток воздуха», в отличие от порогового, сигнал которого надо интерпретировать как «избыток топлива».

Выходной сигнал широкодиапазонного датчика зависит от его контроллера управления, может быть токовым или потенциальным. Например, выходной ток контроллера широкополосного датчика I_pn и соответствующие значения λ [2] :

Основным преимуществом широкополосного зонда по отношению к узкополосному является устранение циклического перехода дискретных показаний «бедная смесь — богатая смесь». Блок управления получает информацию о степени несоответствия смеси оптимальному значению, и это позволяет ему точнее и быстрее корректировать смесь для достижения её полного сгорания без свободного кислорода.

Как проверить лямбда зонд и заменить его

О том, что лямбда-зонд играет важнейшую роль в работе двигателя и выхлопной системы автомобиля знают многие водители. А это значит, что большинство из них интересуются вопросом, как проверить лямбда-зонд? Сделать это совсем несложно. В данной статье мы рассмотрим способы проверки лямбда-зонда и расскажем как заменить его при необходимости.

Лямбда-зонд или, другими словами, датчик кислорода – это такое специальное устройство, расположенное в выпускном коллекторе. Именно показания данного кислородного датчика позволяют электронному блоку управления инжектора поддерживать оптимальный состав топливовоздушной смеси (лямбда-зонд дает сигнал электронике, в случае поступления в камеру сгорания слишком бедной, либо чересчур богатой смеси, и компьютер корректирует ее).

Хороший видео-мануал о том, как проверить лямбда-зонд вольтметром, смотрите в конце этой статьи.

Согласно теории, для того, чтобы произошло сгорание 1 кг топливно-воздушной смеси, требуется почти 15 кг кислорода. Именно поэтому исправность лямбда-зонда напрямую влияет на работу силового агрегата и расход топлива.

Но далеко не все четко представляют себе, что же такое лямбда-зонд. Кроме того, перед тем как затевать проверку датчика, следует знать причины, по которым он выходит из строя, а также последствия, к которым может привести поломка лямбда-зонда.

Как устроен лямбда-зонд (принцип работы)

В конструкцию лямбда-зонда входят следующие комплектующие:

• корпус из металла (с нарезанной резьбой для фиксации);
• керамический изолятор;
• уплотнение (кольцо);
• проводка и специальные манжеты для ее уплотнения;
• защитный корпус, с просверленным в нем отверстием (обеспечивает вентиляцию);
• токопроводящий контакт;
• наконечник из керамики;
• спираль (помещенная в специальный резервуар);
• защитный щиток (имеет отверстие, предназначенное для выпуска газов).

Особенностью таких зондов является то, что для их производства применяются исключительно термостойкие материалы, потому как сам лямбда-зонд функционирует в условиях высокой температуры.

Существует 4 типа зондов (зависит от количества проводов, которые к нему подходят):

1. Однопроводной;
2. Двухпроводной;
3. Трехпроводной
4. Четырехпроводной.

Основные причины поломок лямбда-зонда
Причинами неисправностей могут быть как сторонние факторы, так и ненадлежащий уход за некоторыми элементами автомобиля, такие как:

1. Попадание внутрь корпуса тосола или тормозной жидкости;
2. Чистка корпуса с применением средств, которые изначально для этого не предназначены;
3. Слишком высокое содержание свинца в топливе;
4. Перегрев корпуса – данная неприятность возникает в случае заправки некачественным топливом. Это случается при неисправном датчике охлаждающей жидкости, регуляторе давления, а также изношенном топливном фильтре. Все это приводит к тому, что в камеру сгорания попадает загрязненный бензин.

Последствия выхода из строя лямбда-зонда
При поломке лямбда-зонда автовладелец сразу ощущает изменения в поведении машины:

• рывки в движении;
• повышенный топливный «аппетит»;
• некорректная работа катализатора;
• нестабильные обороты мотора;
• повышенная концентрация токсинов в выхлопных газах.

Все это заставляет внимательно контролировать работу датчика кислорода. Проводить его проверку стоит не реже чем раз в 10 000 км.

Методы проверки лямбда-зонда

Работоспособность лямбда-зонда для начала можно попробовать оценить визуально, а после этого проверить при помощи электроизмерительных приборов (вольтметра или осцилографа).

Визуальная проверка. Конечно, это не панацея, но данный метод наиболее прост и понятен, так что начинать комплексные меры рекомендуется именно с него.

Сначала стоит осмотреть разъемы, к которым подключены провода – все они должны быть надежно зафиксированы на своих посадочных местах.

Далее необходимо внимательно осмотреть непосредственно сам датчик кислорода:

1. Наличие сажи. Сажа как правило, возникает либо в случае дефектного нагревателя зонда, либо в случае сгорания обогащенной топливной смеси. Все это засоряет прибор и «тормозит» реакцию лямбда-зонда на состав выхлопа;
2. Блестящие отложения – первый признак чрезмерной концентрации свинца в топливе. В данном случае предстоит замена устройства, так как свинец повреждает сам зонд и каталитический нейтрализатор;
3. Отложения белого или серого цвета также ведут к замене датчика. Причина такой неисправности чаще всего заключается в использовании присадок для топлива или моторного масла.

Проверка с помощью приборов. Для того чтобы проверить лямбда-зонд, необходимо приготовить цифровой вольтметр, включенный в режим измерения постоянного напряжения.

На видео в конце статьи хорошо показано, как проверить лямбда-зонд цифровым вольтметром.

Для начала стоит прогреть мотор, после чего нужно найти датчик в подкапотном пространстве и внимательно осмотреть его. Если он покрыт обильными отложнениями сажи, свинца или другими подобными веществами, то продолжать проверку нецелесообразно – потребуется замена.

В противном случае, ищем причину дальше:

• Нужно убедиться в отсутствии повреждений механического характера у самого зонда и у подходящих к нему проводов.
• Если все в порядке, следует завести авто, перед этим отключив от колодки кислородный датчик, и присоединив его сигнальный провод к цифровому вольтметру.
• После этого необходимо увеличить обороты двигателя до 2500 и отпустить педаль акселератора.
• Далее идет черед вакуумной трубки, которую следует вынуть из топливного регулятора давления.

Теперь можно определить, исправен ли лямбда-зонд. Для этого надо посмотреть на показания вольтметра – если они находятся на отметке 0,8 В и менее (или вообще отсутствуют), то налицо неисправность устройства.

После этого следует провести проверку на обедненную смесь, для чего потребуется спровоцировать подсос воздуха, используя вакуумную трубку. Об исправной работе лямбда-зонда свидетельствуют показания вольтметра в пределах 0,2 В или менее. Если все тесты показали отрицательный результат, то замены датчика не избежать.

Замена лямбда-зонда

Замена лямбда-зонда выполняется исключительно при холодном двигателе и отключенном зажигании.

Покупать новый датчик следует с той же маркировкой, что нанесена на старый зонд.

Замену производят в три этапа:

1. От датчика отсоединяются провода;
2. Гаечным ключем выкручивается старый лямбда-зонд.
3. На его место вкручивается новый.

Главное – работать осторожно, чтобы не сорвать резьбу.

После замены необходимо подключить проводку и проверить корректность работы нового лямбда-зонда.

Как видно, проверка и замена кислородного датчика не слишком сложна, так что при желании с ней справится любой автолюбитель.

Как проверить лямбда-зонд вольтметром

Что такое лямбда зонд и как работает

Что это такое

Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы λ, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, это датчик для измерения состава выхлопных газов, чтобы поддерживать оптимальный состав топлива и воздуха.

При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива — лямбда равна 1. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным 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). Тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

Принцип работы

Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. 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).

Особенность циркониевого лямбда-зонда — при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 — 0,9 В.

Если не работает

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 выхлопе, снижение мощности. Но машина при этом остается на ходу.

Перечень неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше поручить специалистам.

Отметим, что попытки замены неисправного устройства имитатором или применение обманок ни к чему не приведут. ЭБУ не распознает «чужие» сигналы и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».