Схема подсоединения лямбда зонда

Опубликовано: 22.04.2024

Лямбда-зонд — это датчик, который определяет процентное содержание кислорода в выхлопных газах и передает эти сведения на электронный блок управления. На основе полученных данных ЭБУ регулирует состав топливно-воздушной смеси. В некоторых случаях кислородный датчик нуждается в замене, но его подключение на первый взгляд выглядит сложным. Рассмотрим, какие используются в датчике лямбда провода и как правильно их подсоединить.

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.

Сочетания цветов (циркониевые зонды)

Сочетания цветов (титановые зонды)

Совет по использованию таблицы:

Проверьте провода датчика кислорода в своем авто.
Сравните их цвета с колонками в таблицах.
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.

Инструкция по подключению датчика кислорода

Данная инструкция носит ознакомительный характер. Настоятельно рекомендуется доверять такую ответственную процедуру специалисту сервисного центра, обладающего соответствующим опытом работы.

Запомнить или записать расположение проводов датчика. Отсоединить штекер от электронной составляющей авто, не повредив и не разомкнув при этом провода самого зонда. Аккуратно вытащить старую лямбду.
Подрезать проводку нового универсального датчика так, чтобы каждый следующий кабель был на 4 см короче предшествующего (начинать можно с какого угодно). Также укоротить кабели от разъема старого зонда.
Поместить на каждый из проводов специальную изоляцию и водозащиту (широким концом водозащита обращена к точке соединения провода).
Снять с каждого провода 8 мм изоляции кусачками, затем надеть контактное соединение и сжать конструкцию так, чтобы соединение было идеальным, а неизолированные провода не выступали. Начинать соединение следует с наиболее короткого провода, так проще.
Передвинуть водозащиту с обоих концов проводки к соединению, полностью прикрыть место соединения изоляционной трубкой. Закрепить конструкцию при помощи горячего фена.
Монтировать непосредственно сам датчик, сняв защитный колпак. Распиновка проводов лямбды поможет проложить новую проводку по цветам точно так, как лежала старая. Подключать и крепить проводку необходимо аккуратно, чтобы она не соприкасалась с нейтрализатором, коллектором или другими частями авто, которые нагреваются до высоких температур.

Своевременная замена лямбда-зонда очень важна. Если ЭБУ автомобиля не будет получать достоверную информацию об уровне кислорода в выхлопе, то станет работать на основе усредненных параметров, таким образом топливно-воздушная смесь не будет оптимальной — это отрицательно повлияет на состояние автомобиля.

Наш автосервис в Санкт-Петербурге специализируется на диагностике и ремонте выхлопных систем самых разных авто, от ВАЗ до иномарок. Гарантируем высокое качество ремонта и короткие сроки. Не рискуйте своей техникой — обращение к профессионалам сбережет много нервов, а в перспективе и денег, ведь самостоятельный ремонт по советам с форумов может привести только к более серьезным неисправностям.

NGK Spark Plugs стала одним из первых производителей кислородных датчиков, выпуская их под брендом NTK еще с 1980-х. Мы достигли значительных успехов в создании эффективных и экологичных решений. И сегодня мы расскажем, как правильно провести диагностику и монтаж кислородного датчика.

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Наличие в системе обратной связи, возможность самостоятельно поддерживать заданный состав топливовоздушной смеси – преимущество электронного управления впрыском топлива. Лямбда-зонд (кислородный датчик) – один из ключевых элементов обратной связи: именно по его сигналу электронный блок управления (ЭБУ) способен определить, в какую сторону нужно изменять топливоподачу.

С распространением каталитических нейтрализаторов и ужесточением экологических норм у кислородного датчика появилась новая функция: оценка эффективности работы нейтрализатора. Эту функцию выполняет диагностический (второй) лямбда-зонд, установленный за нейтрализатором по ходу движения выхлопных газов.

Для нормальной работы нейтрализатора в выхлопных газах должно всегда присутствовать некоторое количество свободного кислорода. Именно по этой причине системы впрыска стремятся сдвигать состав смеси в сторону ее легкого обеднения. После исправного нейтрализатора свободного кислорода быть не должно. По сигналу, получаемому от второго кислородного датчика, ЭБУ имеет возможность оценить работоспособность системы нейтрализации отработанных газов.
Бинарные и широкополосные датчики: отличия и тестирование

РАССМОТРИМ ДВЕ РАЗНОВИДНОСТИ КИСЛОРОДНЫХ ДАТЧИКОВ: БИНАРНЫЕ И ШИРОКОПОЛОСНЫЕ

Простейший и самый старый тип датчиков кислорода – бинарный, на основе диоксида циркония. По сей день они остаются самыми массовыми, в том числе и в линейке производителя NGK Spark Plugs. Такой датчик работает как гальванический элемент: при отсутствии кислорода в выхлопных газах (богатая смесь) в нем создается электродвижущая сила (0,7-0,9 В на сигнальном проводе), наличие же кислорода (бедная смесь) приводит к падению напряжения почти до нуля (40-50 мВ).

Ранее в автомобилестроении использовались резистивные датчики на диоксиде титана. Сейчас они считаются вышедшими из употребления, но для вторичного рынка NGK Spark Plugs по-прежнему их выпускает. Они не создают напряжение сами, а меняют внутреннее сопротивление в зависимости от наличия или отсутствия кислорода в отработанных газах.

В цепи ЭБУ они включаются в нижнее плечо резисторного делителя, то есть вновь фактически меняют измеряемое контроллером напряжение. Опорное напряжение, измеряемое на сигнальной линии ответного разъема автомобильной проводки – 5 В. Соответственно и амплитуда сигнала при работе двигателя имеет больший размах, чем у циркониевых датчиков – от 10…100 мВ до 4…5 В.

По сути бинарные датчики являются пороговыми элементами. Их состояние в момент перехода от богатой смеси к бедной и обратно меняется быстро, это не дает возможность четко выставлять состав смеси, вычислив по реальному соотношению воздух/топливо точный коэффициент коррекции.

ЭБУ впрыска приходится постоянно варьировать топливоподачу, балансируя от одного состояния датчика кислорода до другого. Именно на этом основана простейшая диагностика работы бинарного лямбда-зонда: на установившемся режиме работы двигателя (постоянные обороты и нагрузка) сигнал кислородного датчика будет периодически меняться от низкого уровня к высокому и обратно, осциллограмма исправного датчика будет напоминать синусоиду.

В отличие от бинарных датчиков, широкополосные сложнее, что заметно даже по разъему – в нем больше контактов. Широкополосные датчики кислорода (ШДК) позволяют точно определить состав топливовоздушной смеси (англ. air/fuel ratio), а не сообщают только факт обеднения или обогащения, как узкополосные датчики.

Для этого ШДК имеют дополнительную ячейку (электрохимический насос), управляемую контроллером. Варьируя приложенное к ней напряжение, создающее ток накачки, и одновременно отслеживая состояние сенсорной ячейки (такой же, как у бинарных циркониевых датчиков), ЭБУ высчитывает соотношение топливо/воздух в сгоревшей смеси. Сопоставляя измеренную величину с заданной в карте калибровок, ЭБУ сразу рассчитывает коррекцию топливоподачи, а не балансирует между «бедно–богато», как при использовании узкополосного кислородного датчика. С точки зрения диагностики, разница между бинарным ДК и ШДК принципиальна: без контроллера широкополосный датчик кислорода не работает, внешние измерения сигнала измерительной ячейки и тока электрохимического насоса не имеют практического смысла.

ПОДОГРЕВ ЛЯМБДА-ЗОНДА

Любому датчику кислорода для выхода на рабочий режим нужна достаточная температура сенсорной ячейки (

350 °C). Ранние образцы лямбда-зондов, применявшиеся в конце 1980-х – начале 1990-х, нагревались только за счет температуры выхлопных газов, то есть были неработоспособны некоторое время после запуска двигателя.

Чтобы получить возможность быстрее начать управлять составом смеси по замкнутому циклу, в конструкцию кислородных датчиков ввели дополнительный элемент – нагреватель. Напряжение на него подается еще до запуска мотора, датчик выходит на рабочий режим максимально быстро. Но это же добавило и новый источник проблем: при отказе нагревателя либо обрыве его проводов, окислении контактов в разъеме фиксируется соответствующая ошибка в памяти ЭБУ впрыска.

Исправность нагревателя проверяется обычным тестером. Сопротивление между контактами разъема, соединенными с нагревателем, должно находиться в пределах, указанных в документации датчика, от 2 до 16 Ом для массово распространенных лямбда-зондов
Замена кислородного датчика

Кислородные датчики NGK Spark Plugs производятся в двух вариантах:

• Оригинальные и аналоги оригинальных имеют уже установленный на жгуте проводов разъем, по конструкции и распиновке соответствующий ответному разъему в проводке автомобиля. Длина жгута соответствует штатной.

• Универсальные датчики поставляются с длинным жгутом, не имеющим разъема. При монтаже срезается часть жгута с разъемом от старого датчика, провода сращиваются входящими в комплект герметичными коннекторами.

В любом случае первая операция при замене – это снятие старого датчика специальным ключом. Если датчик прикипел и выходит туго, перед установкой нового лямбда-зонда резьба очищается и калибруется метчиком, соответствующим по диаметру и шагу.

УСТАНОВКА ОРИГИНАЛЬНОГО ИЛИ АНАЛОГИЧНОГО ОРИГИНАЛЬНОМУ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Датчик с установленным с завода разъемом может монтироваться сразу. Нужно учитывать, что его резьба заранее покрыта термостойкой смазкой, которая должна предотвращать прикипание его к футорке выхлопной системы. Поэтому, чтобы случайно не стереть смазку, защитный колпачок с лямбда-зонда снимается только перед самой установкой.

Датчик заворачивается исключительно от руки трещоткой и дотягивается динамометрическим ключом. Момент затяжки указывается в приложенной к нему инструкции (обычно в пределах 35-45 Нм). Превышать момент затяжки, а также использовать ударные гайковерты нельзя – это создает опасность повреждения датчика.

УСТАНОВКА УНИВЕРСАЛЬНОГО КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Универсальные лямбда-зонды перед установкой потребуют дополнительной работы. Рядом с новым датчиком укладывается снятый с автомобиля, их жгуты растягиваются в длину. Отмечая точку отреза на старом жгуте, отмечается и длина, на которую укорачивается жгут нового датчика. Не стоит делать провод чрезмерно длинным, чтобы исключить ненужные провисания.

Корректный способ установки предполагает обрезку «лесенкой»: провода обрезаются по очереди на разную длину. Таким образом на собранном жгуте коннекторы окажутся друг за другом, а не соберутся в одном месте. Сразу устанавливать коннекторы на провода, пока они обрезаны на одну длину – ошибка.

Собранный жгут универсального датчика NGK Spark Plugs по надежности не уступает цельному. При этом подобные лямбда-зонды имеют серьезное достоинство – их можно устанавливать на замену дорогих и редких штатных кислородных датчиков.

Однако нужно помнить, что все универсальные датчики являются бинарными (циркониевыми), таким образом, универсальным можно заменить только циркониевый штатный датчик. Определить тип проще всего по проводке датчика — все датчики без цепи подогрева циркониевые (1 или 2 провода). Если циркониевый датчик имеет цепь подогрева (3 или 4 провода), то два из них будут иметь изоляцию одного и того же цвета — большинство производителей придерживаются этого правила. У датчиков NTK этот цвет — белый. Если же штатный датчик имеет 4 или 5 проводов, и все они имеют изоляцию разных цветов, значит он либо титановый, либо широкополосный. Заменять такие датчики универсальными нельзя — они не будут работать.

Перед монтажом продукции важно убедиться, что у вас оригинальная продукция NGK Spark Plugs. Список наших авторизованных дилеров вы можете найти на нашем сайте в разделе «Где купить», а подобрать продукцию — в приложении «Подбор продукции».

В современном технократическом мире существует потребность применения специальных устройств, называемых датчиками лямбда зондов, контролирующих концентрацию кислорода в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания и котельных агрегатов. Тенденции к ужесточению экологических норм автомобильных выхлопов заставляют производителей автомобилей применять дублирующие датчики для более эффективной работы системы впрыскивания топлива и катализатора уходящих газов.

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.

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.

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.

Провода: сигнальный и питания нагревателя.
Контактная пластина нагревательного провода.
Стальной корпус, соединенный с кожухом, вставляемым резьбой в гнездо отверстия выхлопной трубы.
Циркониевый электролит с наружной и внутренней платиновыми электродными пластинами.
Нагреватель.
Керамический теплоизолирующий элемент.
Контактная плоскость.
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.

Методы диагностики

Диагностику датчиков желательно проводить каждые 10000 км пробега автомобиля либо при первых признаках неисправности зонда, которые описаны ниже.

Мультиметром

Очень часто причиной нерабочего состояния кислородного зонда является повреждение спирали нагревателя либо контакта с нагревателем. Так ли это, легко проверить мультиметром, переключив его в режим работы омметра. Обычно 3 и 4 контакт (в 4-х проводном датчике) подходят к нагревательному элементу. Значение сопротивления должно быть в пределах 4,5 – 5,5 Ом. Если показания превышают данное значение, то зонд требует замены, так как нагревательный элемент вышел из строя.

Для проверки сигнала, поступающего на электронный блок, нужно завести автомобиль, нажать на педаль газа, чтобы подержать двигатель в высокооборотном режиме в течение некоторого времени. Сигнальный провод зонда (обычно черный) подключаем к плюсовому щупу мультиметра, а минусовой щуп, соединяем с «землей», переключаем прибор в режим вольтметра (2000 мВ). При удержании педали газа и резком отпускании, показания прибора должны быть в пределах от 1000 мВ до 100 мВ. Если показания остаются неизменными в пределах 400 – 500 мВ при манипуляции с педалью газа, то зонд неисправен.

Осциллографом

Если на экране прочерчивается график в крайних (верхней или нижней) точках, а также в положении около 0,6 В при максимальной работе двигателя, то λ – зонд неисправен.

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.

Нюансы подключения

При поломке устройства, можно установить датчик, который рекомендует завод-изготовитель или похожий циркониевый зонд. Вот основные правила:

Цвета проводов датчика различаются, но цвет подающего сигнал на электронную схему, всегда темный.
«Земля» бывает желтого, белого, серого оттенков.
Для подключения 4-проводного зонда на место 3-проводного – соединяются с «землей» автомобиля провода заземления нагревателя и минусовой сигнальной системы. Провод нагревателя через релейную схему подсоединяется к плюсовому полюсу аккумулятора.

Подключение нового зонда лучше сделает специалист из автосервиса.

Советы и рекомендации

При первых признаках неправильной работы лямбда датчика (машина начинает резко дергаться при начале движения, не так быстро срабатывает педаль газа, на панели должны высвечиваться предупредительные сообщения, перегрев двигателя во время работы, неприятные токсичные газы из выхлопной трубы), необходимо определиться с некоторыми вопросами:

Точная установка неисправности зонда.
Правильный подбор нового датчика.
Не следует поддаваться желанию установить датчик, бывший в употреблении (неизвестен его остаточный ресурс), если хотите сберечь двигатель в хорошем состоянии.
Не нужно пытаться разобрать устройство, оно сделано герметично и не ремонтируется.

Желательно покупать оригинальный зонд либо универсальный (для двигателей определенного производителя).

Современные транспортные средства оснащены множеством датчиков, контролирующих работоспособность узлов и агрегатов. Одним из основных датчиков автомобиля является датчик остаточного кислорода (λ-зонд). Однако лишь немногие автомобилисты знают, как проверить лямбда-зонд самостоятельно, сэкономив время и финансы.

Что такое лямбда-зонд, и где он находится

В связи с ужесточением экологических норм для уменьшения токсичности выхлопных газов машины начали оборудовать каталитическим нейтрализатором (катализатором). Качество и продолжительность его работы находится в прямой зависимости от состава топливно-воздушной смеси (ТВС). В зависимости от сигналов, передаваемых лямбда-зондом, регулируется процентное соотношение в смеси топлива и воздуха.

Лямбда-зонд — система, определяющая, какое количество остаточного кислорода содержится в выхлопных газах. Иначе его можно назвать — кислородный датчик.

Располагается лямбда-зонд в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором

Качественная очистка от токсичных выхлопов в катализаторе проводится только при наличии в них кислорода. Для контроля эффективности действия нейтрализатора и повышения точности исследования состояния выхлопных газов на многих моделях устанавливают второй лямбда-зонд на выходе катализатора.

Для повышения эффективности на современных автомобилях устанавливается дополнительный лямбда-зонд на выходе катализатора

Как работает датчик кислорода

Главной функцией лямбда-зонда считается измерение количество кислорода, содержащегося в выхлопных газах, и сравнение его с эталонным.

Электрические импульсы от кислородного датчика поступают в электронный блок управления (ЭБУ) топливной системой. Относительно этих данных ЭБУ регулирует состав ТВС, подаваемой в цилиндры.

Схема установки основного и дополнительного датчиков кислорода в автомобиле

Результатом совместной работы лямбда-зонда и ЭБУ является получение стехиометрической (теоретически идеальной, оптимальной) ТВС, состоящей из 14,7 частей воздуха и 1 части топлива, при которой λ=1. У обогащенной смеси (избыток бензина) λ<1, у обеднённой (избыток воздуха) — λ>1.

График зависимости мощности (P) и расхода топлива (Q) от величины (λ)

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

Циркониевые;
Титановые;
Широкополосные.

Циркониевый

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

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

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

Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.

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

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

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

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

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

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

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

Титановый

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

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

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

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

Измерительной;
Насосной.

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

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

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

Симптомы неисправности

Основными признаками, свидетельствующими о поломке кислородного датчика, считаются:

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

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

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

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

Способы диагностики кислородного датчика

Специалисты советуют проверять корректность работы лямбда-зонда каждые 10000 км пробега, даже если проблем в работе устройства не наблюдается.

Диагностику начинают с проверки надёжности соединения клеммы с датчиком и на наличие механических повреждений. Далее выкручивают лямбда-зонд из коллектора и осматривают защитный кожух. Небольшие отложения очищают.

Если в ходе визуального осмотра на защитной трубке датчика кислорода были выявлены следы сажи, сильные белые, серые или блестящие отложения, то лямбда-зонд следует заменить

Как проверить лямбда-зонд мультиметром (тестером)

Проверка датчика на работоспособность проводится по следующим параметрам:

Напряжение в нагревательной цепи;
«Опорное» напряжение;
Состояние нагревателя;
Сигнал датчика.

Схема подключения к лямбда-зонду в зависимости от его типа

Наличие напряжения в цепи подогрева определяют мультиметром или вольтметром в следующей последовательности:

Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
Щупы присоединяют к цепи подогрева.
Показания на приборе должны совпадать с напряжением на аккумуляторе — 12В.

«+» идёт на датчик от аккумулятора через предохранитель. При его отсутствии прозванивают эту цепь.

«—» поступает от блока управления. Если он не обнаружен, проверяют клеммы цепи «лямбда-зонд — ЭБУ».

Замеры опорного напряжения проводятся теми же аппаратами. Последовательность действий:

Включают зажигание.
Замеряют напряжение между сигнальным проводом и массой.
Прибор должен показать 0,45 В.

Для проверки нагревателя мультиметр выставляют в режим омметра. Этапы диагностики:

Снимают разъём с устройства.
Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
Показания на разных кислородниках различные, но не должны выходить за пределы 2-10 Ом.

Важно! Отсутствие сопротивления говорит о разрыве в цепи нагревателя.

Вольтметр или мультиметр используются для проверки сигнала датчика. Для этого:

Заводят двигатель.
Прогревают его до рабочей температуры.
Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
Следят за замерами напряжения. Должны наблюдаться скачки в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В.

Если хотя бы при одной из проверок показатели разнятся от нормы, датчик неисправен и нуждается в замене.

Видео: проверка лямбда-зонда тестером

Проверка осциллографом

Главным преимуществом данной диагностики лямбда-зонда перед проверкой вольтметром и мультиметром является фиксация времени между однотипными изменениями выходного напряжения. Оно не должно превышать 120 мс.

Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
Мотор прогревают до рабочей температуры.
Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
По показаниям осциллографа определяют работоспособность кислородного датчика.

Диагностика осциллографом даёт наиболее полную картину работы лямбда-зонда

Превышение временного показателя или пересечение пределов напряжения нижнего 0,1 В и верхнего 0,9 В говорит о неисправном кислородном датчике.

Видео: диагностика датчика кислорода осциллографом

Другие способы проверки

Если в автомобиле есть бортовая система, то по сигналу «CHECK ENGINE», выдающему определённую ошибку, можно диагностировать состояние лямбда-зонда.

Перечень ошибок лямбда-зонда

Чтобы лямбда-зонд работал долго и эффективно, необходимо заправлять автомобиль только качественным топливом. Плановая и своевременная диагностика датчика кислорода поможет вовремя обнаружить его неисправность. Эта мера способна продлить срок эксплуатации не только самого датчика, но и катализатора.

ШАГ 1. Запомните, как проложена проводка установленного датчика. Таким же образом нужно будет проложить позже проводку универсального датчика. Отсоедините штекер старого датчика от электроники автомобиля (не размыкайте и не перерезайте проводку самого датчика). Демонтируйте старый датчик соответствующим инструментом.

ШАГ 2. Сравните старый датчик с универсальным датчиком. Проводка универсального датчика должна быть как мин. 40мм короче проводки старого датчика. При необходимости

соответственно укоротите проводку универсального датчика.

ШАГ 3. Теперь укоротите проводку универсального датчика таким образом, чтобы каждый отдельный провод был короче предыдущего на 40мм, начиная с любого провода.

ШАГ 4. Теперь укоротите проводку от разъема старого датчика.

ШАГ 5. После этого наденьте на каждый отдельный провод спец. изоляционную трубку, прилагаемую к комплекту универсального датчика.

ШАГ 6. На каждый отдельный провод наденьте водозащитную изоляцию. Обратите внимание на то, что широкий конец водозащитной изоляции показывает на конец провода (место соединение).

ШАГ 7. С помощью подходящего инструмента (изоляционные кусачки) снимите 8мм изоляции с каждого конца провода. Теперь наденьте на провода универсального датчика контактное соединение и с помощью соответствующего инструмента сожмите конструкцию. Следите за тем, чтобы не торчали неизолированные провода, и соединение было безупречно.

ШАГ 8. Еще раз обратите внимание на таблицу соответствия проводки и убедитесь, что провода подобраны правильно. Теперь соедините провода старого датчика с проводкой универсального датчика, надев на провода контактное соединение. И здесь убедитесь в том, чтобы не торчали неизолированные части проводки, и сожмите соединение соответственно. Для упрощения процесса мы рекомендуем начинать с самого короткого провода универсального датчика.

ШАГ 9. Подвиньте водозащитную изоляцию к крепежному соединению с двух концов проводки. После этого наденьте специальную изоляционную трубку на контактное соединение так, чтобы трубка полностью закрывало соединение и водозащитную изоляцию.

ШАГ 10. Используйте фен с горячим воздухом для закрепления изоляционной трубки посередине над контактным соединением. Для того, чтобы обеспечить должную гидроизоляцию проводки, водозащитная изоляция должна находится внутри изоляционной трубки.

ШАГ 11. Снимите защитный колпачок универсального датчика и монтируйте датчик. Используйте усилие: М18 = 35-58 Нм

Проводка датчика должна быть проложена так же, как была проложена старая проводка. Оригинальные крепежи должны быть зафиксированы. Избегайте прикосновения проводки с горячими частями автомобиля (Коллектор, нейтрализатор).
Если необходимо, используйте крепежи для прикрепления проводов друг к другу.

Таблица соответствия проводки

Производитель датчика

Нагревательный провод (х2)
(только на 3-4 контактных датчиках)

Читайте также: