Лямбда зонд 1 и 2 отличия и назначение

Лямбда зонд 1 и 2 отличия и назначение

17 октября, 2022 7:26 пп

Содержание

Что такое лямбда зонд в автомобиле? Для чего нужен этот датчик, сенсор присутствия кислорода в потоке выхлопных газов? Почему этих датчиков два, в чем разница между первым и вторым лямбда зондами? 

Подробно и по возможности просто отвечаем на вопросы о лямбда зондах в этой статье. 

Лямбда зонд или датчик кислорода — что это такое?

Лямбда зонд в автомобиле — это пьезоэлектрический датчик количества кислорода в потоке газов, поступающих в выхлопную систему. С введением стандартов экологии ЕВРО у этого вида датчиков появилась дополнительная функция контроля очистки выхлопа каталитическим нейтрализатором. Но так как в выхлопном тракте этих приборов два, у многих возникает закономерный вопрос, для чего нужна эта комбинация. 

Для чего измеряется уровень кислорода в выхлопе:

• по содержанию кислорода ЭБУ определяет насыщение топливной смеси воздухом и таким образом контролирует эффективность работы впрыска;
• по содержанию кислорода ЭБУ определяет, насколько эффективно катализатор очищает выхлоп от вредных примесей.  

Для получения этой информации используются два зонда — первый или верхний лямбда зонд установлен до катализатора, именно по его активности происходит коррекция топливно-воздушной смеси. Второй или нижний лямбда зонд собирает данные после катализатора. При одинаковом устройстве эти два датчика предоставляют чипу данные, указывающие на протекания разных процессов. 

Функции датчиков кислорода 1 и 2 в автомобиле 

Кислородный датчик или лямбда зонд 1, он же верхний критически важен для управления работой двигателя. Оптимальное соотношение воздуха и топлива в смеси составляет 14,7 : 1 (в частях). При работе мотора и топливной системы этот параметр может существенно меняться, что сказывается на производительности мотора и потреблении топлива. При периодическом опросе лямбда зонда 1 ЭБУ получает необходимую для коррекции информацию. 

Кислородный датчик или лямбда зонд 2 проверяет, насколько каталитический нейтрализатор очистил выхлоп. При разработке этой системы конструкторы поняли, что анализировать каждый компонент отдельным датчиком будет слишком сложно. Такой метод сделал бы катализационную систему очистки очень дорогой, хотя она и так недешева. Поэтому измерение проводится по кислороду, точнее, по его части в выхлопе. Считается, что именно это указывает на эффективность удаления вредных примесей. 

Некоторые особенности устройства и работы лямбда зондов

По принципу работы и устройству оба датчика кислорода достаточно просты — у них есть активная зона, которая при контакте с кислородом меняет свои электрические свойства. Если на датчик поступает сигнал опроса от ЭБУ, то на выходе напряжение можно зафиксировать. По его величине оценивается, сколько кислорода содержится в выхлопе. Например, сигнал менее 0,5 В на выходе второго лямбда зонда может говорить о потере эффективности катализатора. При сигнале 0,8 — 0,9 В у ЭБУ нет причин поднимать тревогу. 

Опрос лямбда зонда 1 

Первый лямбда зонд отвечает за более динамичный и тонкий процесс управления впрыском смеси в двигатель. Для оценки эффективности топливной смеси применяется коэффициент L, он же лямбда, он же коэффициент избыточности воздуха. При соотношении 14,7 частей воздуха к 1 части топлива смесь считается оптимальной, а L = 1. Если L>1, например, 1,05 — 1,28, то мощность будет снижаться, но вырастет экономичность работы мотора. При выходе L за пределы 1,3 и выше топливо не воспламеняется, двигатель не работает. 

Максимальная мощность бензинового мотора достигается при L в диапазоне 0,85 — 1,1, то есть, недостаток воздуха составляет примерно 5 — 15 %. Если недостаток довести до показателя 10 — 20 % и удерживать в этом диапазоне значений, то двигатель будет работать в оптимальном соотношении мощности и экономичности, а это соответствует коэффициенту лямбда 0,9 — 1,1. 

ЭБУ постоянно опрашивает первый лямбда зонд, но этот опрос должен быть правильно настроен, иначе чип просто запутается в данных и начнет все время корректировать впрыск, что приведет в потере мощности и перерасходу топлива. При частоте опроса примерно раз в 300 — 400 миллисекунд ЭБУ формирует специальные циклы и запоминает оптимальные показатели для разных режимов. Если замерять напряжение осциллографом с хорошей чувствительностью, то на выходе первого лямбда зонда появится синусоида. По ее форме можно оценить правильность работы датчика. 

Опрос лямбда зонда 2 

Здесь процесс несколько проще, но синусоида очень похожа на описанную выше. Но есть своя тонкость — эффективная работа катализатора начинается только при прогреве его внутренностей хотя бы до 450 градусов. Пока выхлоп холодный после запуска, ЭБУ получает сигналы о сильном загрязнении, а это может привести к остановке двигателя. Для предотвращения такого эффекта применяют несколько решений:

• в лямбда зонды устанавливают спирали прогрева, чтобы попавшая в них смесь не искажала данные;
• в ЭБУ на этапе выпуска автомобиля зашивают цикл запуска, во время которого сигналы от холодного зонда не регистрируются;
• в ЭБУ зашивают несколько циклов, которые периодически обновляются (по мере работы мотора), и несколько из них отвечают за работу с холодным катализатором.  

Современные лямбда зонды сложнее первых моделей — в них работает как минимум два активных контура, чтобы отправлять на ЭБУ минимальный и максимальный уровень сигнала. Это значительно улучшает работу системы. При этом в ЭБУ встраивается отдельный программный компонент для управления нагревательной спиралью датчиков, а в схеме подключения лямбда зондов предусматриваются выводы для питания нагревательного элемента. 

Частые вопросы про лямбда зонды в автомобиле

Первый или верхний лямбда зонд можно найти перед катализатором. Он может быть установлен прямо в короб блока сразу после выхлопного коллектора, это зависит от модели автомобиля. Второй или нижний лямбда зонд расположен на самом выходе катализатора, он должен перехватывать поток еще горячих газов и измерять уровень кислорода. При удалении катализатора именно этот датчик следует заменить на обманку или эмулятор, иначе вы получите чек ошибки катализатора и аварийный режим работы двигателя.

 

Признаки неисправности имеют общий вид неправильной работы двигателя или катализатора. Это нестабильные обороты, потеря мощности, перерасход топлива, чек ошибки на панели. Неисправный датчик можно выявить только при замере напряжения точным прибором (осциллографом) или мотор-тестом при подключении ПК со специальной программой.

Скорее всего ЭБУ выдаст ошибку впрыска. Далее все зависит от модели машины и прошивки — от разбалансировки мощности и расхода до блокировки запуска и аварийного режима.

Чек ошибки катализатора появится в любом случае. А дальше — аварийный режим, блокировка, нестабильность, в дизельной машине возможен режим прожига сажевого фильтра. 

 

Это почти бессмысленно. Нужно проверить тот, что стоит в системе, а мультиметром этого не сделать. Такая замена может ничего не дать, а при нарушении порядка подключения есть вероятность блокировки ЭБУ. Кроме того, датчик должен соответствовать рекомендациям производителя. 

Лямбда-зонд — что это, как проверить, как работает, как снять, неисправности

Лямбда-зонд является незаменимой частью. Многие водители вообще не знают о его существовании, пока он не сломается. И этот сбой сильно ощущается, потому что сгорание увеличивается очень сильно. Почему используются лямбда-зонды? Как работает лямбда-зонд? Каковы симптомы отказа лямбда-зонда? Как починить лямбда-зонд? Почему и как удаляются лямбда-датчики?

Лямбда-зонд чаще всего напоминает свечу зажигания с подключенным к ней проводом. Он работает в очень суровых условиях – его датчик постоянно погружен в чрезвычайно горячий поток выхлопных газов (часто 600 градусов по Цельсию во время динамичной езды), и он подвергается постоянным вибрациям, влажности и высокой температуре. Неудивительно, что лямбда-зонд может сломаться. Причины неисправности разные, иногда это износ, иногда механические повреждения, иногда грязь, вызванные проблемами с двигателем.

Лямбда-зонд — с каких пор он установлен? Почему используется лямбда-зонд?

Почему лямбда-зонд используется в автомобилях? Это сделано для лучшего использования катализатора в выхлопной системе. Чем лучше работает катализатор, тем меньше вредных веществ выделяет выхлопная система.

Каталитические реакции происходят в катализаторе. Наиболее важными из них являются восстановление оксидов азота, сокращение окиси углерода и восстановление углеводородов. Каталитические реакции происходят быстрее в одних определенных условиях и медленнее в других.

Эффективность катализатора, то есть способность подвергаться каталитическим реакциям, определяется с использованием меры, называемой скоростью превращения катализатора. А теперь самое главное. В более старых автомобилях, где лямбда-зонд не был установлен, коэффициент конверсии катализатора был максимум 60 процентов. Между тем, в автомобилях с лямбда-зондом степень конверсии катализатора достигает 95 процентов. Следовательно, становится понятно, почему используется зонд.

Откуда появилось название «лямбда-зонд»?  Лямбда — это отношение топлива к количеству всасываемого воздуха.

Какую роль играет лямбда-зонд? Состав топливной смеси выбирается компьютером, управляющим работой двигателя. Состав топливной смеси выбирается в соответствии с текущими условиями эксплуатации автомобиля — скоростью, с которой она движется, температурой двигателя (температурой охлаждающей жидкости) и многими другими данными.

Чтобы правильно выбрать топливовоздушную смесь, компьютер управления двигателем загружает информацию с таких датчиков, как:

• датчик температуры охлаждающей жидкости
• датчик частоты вращения двигателя
• датчик скорости
• датчик положения дроссельной заслонки (на бензиновых двигателях)
• расходомер воздуха
• … и лямбда-зонд

Лямбда-зонд (первый и самый важный) устанавливается сразу за выпускным коллектором и непосредственно перед катализатором (каталитическим нейтрализатором).

Лямбда-зонд передает информацию о процентном содержании кислорода в потоке выхлопных газов в компьютер управления двигателем. Соответствующий процент кислорода в выхлопных газах соответствует соответствующему напряжению электрического тока, протекающего от зонда к компьютеру, управляющему двигателем.

Например: чем выше содержание кислорода в дымовых газах (например, 4-5%), тем ниже напряжение. И наоборот. Чем ниже содержание кислорода в выхлопных газах (до 0,5%), тем выше напряжение.

Как будет считывать сигналы с лямбда-зонда компьютер, управляющий двигателем?

Процентное содержание кислорода в выхлопе адекватное, датчик посылает лямбда-сигнал = 1, компьютер управления двигателем не вносит никаких изменений в состав смеси.

Содержание кислорода в выхлопных газах высокое (например, 4-5%). Напряжение, посылаемое на компьютер, управляющий работой двигателя, падает. На основании сигнала компьютер считывает, что топливовоздушная смесь слишком бедная. Следовательно, это увеличивает время впрыска топлива.

Содержание кислорода в выхлопных газах низкое (до 0,5%). Напряжение, передаваемое на компьютер, увеличивается. Компьютер считывает сигнал, что смесь слишком насыщена. Следовательно, сокращается время впрыска топлива.

Изменения в составе смеси приводят к тому, что катализатор претерпевает чередующиеся процессы восстановления и окисления кислородом, что очень выгодно для его работы.

• оксиды азота восстанавливаются
• окиси углерода (до двуокиси углерода) и углеводороды (до двуокиси углерода и пара) окисляются

В результате количество вредных соединений в выхлопных газах уменьшается. В машине меньше яда.

В старых автомобилях лямбда-зонд начал работать только тогда, когда температура выхлопных газов достигла 300 градусов по Цельсию (это связано с конструкцией зонда). Этого значения может быть трудно достичь, когда автомобиль движется на низкой скорости и на коротком маршруте (т.е. в основном в городе). Вот почему лямбда-зонды со встроенными электронагревателями были внедрены в современные конструкции. Это позволяет датчику начать работу уже через 30 секунд после запуска приводного устройства.

Ранее мы писали о зонде, установленном за катализатором, что это первый, самый важный зонд. Да, потому что в большинстве конструкций (отвечающих стандартам Euro 3 и более новым нормам выбросов) также используется второй лямбда-зонд.

Их может быть больше в новейших автомобилях.

Почему устанавливается другой лямбда-зонд? Второй зонд установлен за катализатором. Его задача — проверить работу катализатора. Кроме того, это влияет на установку и сохранение контрольных значений в памяти компьютера, управляющего работой двигателя.

Второй лямбда-зонд также обнаруживает повреждение катализатора и информирует об этом, загораясь контрольной лампой «проверьте двигатель» (например, ошибка PO302 — низкая производительность катализатора).

С каких пор используется лямбда-зонд? Это не новое решение. Зонды старше 40 лет. Первым автомобилем, на котором был установлен лямбда-зонд, был коробчатый Volvo 240, предназначенный для рынка США, выпускаемый с 1974 года.

Как выросла популярность лямбда-зондов? Это лучше видно по объему производства одного из крупнейших производителей этих компонентов. В 1976–2008 годах он произвел 500 миллионов штук, в 2008–2016 миллиардах штук.

Первые лямбда-зонды, использовавшиеся в семидесятых годах, изготовленные с использованием диоксида циркония, не работали до тех пор, пока они не были нагреты выхлопными газами до температуры около 300 градусов Цельсия. К ним был подключен один электрический провод (плюс), сама выхлопная система была минусом. Они были нестабильны, перегревались, работали всего через несколько минут после запуска двигателя и, прежде всего, были нестабильны.

Какие типы лямбда-зондов в настоящее время используются?

Лямбда-зонд переменного напряжения

Зонд заключен в защитный керамический рукав, кроме того, используется внешний защитный рукав. Щупы переменного напряжения имеют встроенный нагревательный элемент с электропитанием, благодаря которому они могут работать через 20-30 секунд после запуска двигателя. Внешняя поверхность зонда образует отрицательный полюс, а внутренний положительный. Внутренний воздух подключается к источнику питания и атмосферному воздуху через подходящий канал. Для соединения используются платиновые покрытия. Электропроводящее керамическое покрытие погружено в поток выхлопных газов. При температуре выше 300 градусов по Цельсию он становится проницаемым для ионов кислорода. Разница между количеством ионов кислорода в воздушной камере и количеством ионов кислорода в камере с дымовыми газами вызывает разность потенциалов.

Лямбда-зонд с переменным сопротивлением

Этот тип зонда также заключен в защитный металлический корпус. Сердцем зонда является керамический корпус, выполненный из диоксида титана, покрытый платиновым покрытием. Титан с платиной образуют электрод зонда. Зонд работает, изменяя электропроводность тела. Диоксид титана имеет более высокую проводимость по току, когда в выхлопном газе больше кислорода, и меньше, когда в выхлопном газе меньше кислорода.

Широкополосный лямбда-зонд

Этот лучше и имеет самую сложную структуру. Он также нагревается, так что он может начать работать как можно скорее после запуска двигателя. Он состоит из двух датчиков переменного напряжения, изготовленных из диоксида циркония. Один зонд выполняет роль измерительной ячейки, другой — насосной ячейки (при определенной температуре движется поток ионов кислорода, который может быть направлен соответствующей поляризацией — плюс / минус). Между клетками существует диффузионный зазор до 50 мкм. Дымовые газы попадают в диффузионный зазор через канал. В измерительной ячейке, с другой стороны, есть второй канал, в который поступает чистый окружающий воздух.

Измерительная ячейка действует как типичный датчик переменного напряжения, показывающий количество кислорода в выхлопных газах. Ток, питающий насосную ячейку, пропорционален количеству кислорода в выхлопных газах, измеренному измерительной ячейкой. Ток накачки — это величина, на которую компьютер, управляя работой двигателя, выбирает соответствующий состав воздушно-топливной смеси (используя индикации, записанные на карте памяти).

Датчики более старого типа информировали компьютер, управляющий двигателем, только в том случае, если смесь была слишком густой или слишком бедной. Новейшие широкополосные датчики позволяют вам постоянно информировать компьютер о фактическом составе выхлопных газов, чтобы компьютер мог регулировать количество впрыскиваемого топлива быстрее и точнее. Это связано не только с выбросами выхлопных газов, но и с экономией топлива. Этот тип зонда используется в бензиновых и дизельных двигателях.

Как ухаживать за лямбда-зондом?

Лямбда-зонд представляет собой сложное и дорогое устройство. Как только мы узнаем, какие материалы используются при его производстве, мы не должны удивляться высокой цене на зонд.

Зонды требуют регулярных проверок. Многие производители автомобилей рекомендуют проверять состояние зонда (и других элементов выхлопной системы) каждые 30 тысяч. км пробега.

Почему стоит это делать? Не только из-за самого зонда. Также из-за того, что отложения на зонде указывают на различные возможные сбои и проблемы с двигателем.

Отказы лямбда-зонда

К сожалению, зонды изнашиваются или выходят из строя. Теоретически зонд должен выдерживать до 150 тысяч. км пробега. При оптимальных условиях хорошие зонды могут выдержать гораздо больше.

Каковы типичные симптомы отказа лямбда-датчика?

• серьезное увеличение расхода топлива — в среднем на 50%
• спонтанные изменения в скорости двигателя
• черный дым из выхлопной трубы
• увеличенное количество оксидов углерода и углеводородов в выхлопных газах
• снижение мощности двигателя
• загорается индикатор двигателя проверки (в случае подключения к системе EOBD титановых и широкополосных датчиков)

Какие методы используются механиками для проверки технического состояния лямбда-зондов?

• Проверка датчика на механические повреждения
• Проверьте состояние штекера и его контактов
• Проверка состояния кабелей и их расположения, соединяющих датчик с контроллером (может потребоваться разобрать часть оборудования кабины вокруг центрального туннеля)
• Проверка состояния самого зонда с использованием специализированных устройств — проверка работы контура нагрева зонда, проверка изменений напряжения, генерируемых зондом, с помощью осциллографа и / или диодного тестера лямбда-зонда, проверка состояния зонда с помощью диагностического компьютера и системы EOBD (для титановых и широкополосных зондов).

Какие сбои лямбда-зонда могут встречаться и в чем их причина?

• Внутреннее короткое замыкание в датчике — датчик изношен
• Внешнее короткое замыкание — причиной может быть повреждение электрических проводов (перегибы, трещины, ожоги). Кабели также могут быть повреждены из-за механического удара, например, зацепления при движении по бездорожью. 
• Нет напряжения — возможно, кабель или вилка расплавились из-за контакта с горячими выхлопными элементами, возможно, кабель поврежден.
• Нет массы — возможна коррозия выхлопной системы.
• Перегрев зонда — вызван слишком высокой температурой дымовых газов. Это может быть связано с ослаблением клапана или плохим временем зажигания.
• Загрязнение зонда белым или красным покрытием вызвано использованием неподходящих топливных присадок или топлива низкого качества.
• Масляное и черное покрытие на зонде — вызвано износом двигателя, который пропускает большое количество моторного масла в выхлопные газы.
• Загрязнение зонда зеленым налетом — вызвано попаданием охлаждающей жидкости в камеры сгорания. Это часто является признаком повреждения прокладки под головкой двигателя.
• Загрязнение зонда темно-коричневым покрытием — длительная езда на слишком богатой топливно-воздушной смеси, что может быть вызвано отказом системы впрыска (например, использовавшимися «заливными» инжекторами)
• Механические повреждения проводов — как при внешних коротких замыканиях.
• Механическое повреждение зонда — камень, попавший во время вождения зонда, неправильная сборка (слишком сильная затяжка) и т. д.
• Запятнанные контакты на штекере — вызванные окислением — можно попробовать очистить их электрическим штекером.
• Зонд не исправляют. Он всегда заменяется новым. Наконец, сломанный шнур питания можно починить.

Замена лямбда-датчика

Механик должен сначала найти лямбда-зонд. Во многих автомобилях необходимо использовать доступ к программам мастерской или технической информации производителя. Это позволит вам точно определить, где расположен датчик, где находится гнездо для подключения его кабеля (например, он может быть расположен в центральном туннеле рядом с рычагом переключения передач) и какие элементы должны быть удалены, чтобы попасть в датчик. Это не всегда необходимо.

В Интернете вы можете найти много очень дешевых заменителей, которые редко работают. Они могут отправлять ложные сигналы, не помещаются в розетку, имеют неподходящую вилку или имеют слишком короткий кабель (что также исключает их использование).

Фирменные лямбда-зонды надежны и работают безупречно в течение многих лет в правильных условиях.

Новый зонд должен быть идеально подобран к модели автомобиля и версии двигателя. Вопросы установки также важны. Зонд должен иметь подходящую вилку, диаметр и длину кабеля.

При установке зонда может оказаться, что выхлопная система настолько ржавая, что установить новый зонд невозможно. Тогда вам может понадобиться заменить определенную часть выхлопной системы на новую.

Только в случае замены датчика, Вам нужен простой, но специализированный инструмент для зондов, а также высокотемпературная смазка, поставляемая производителем. Также может потребоваться удалить ошибку, хранящуюся в бортовой диагностической системе автомобиля. Кабель питания датчика должен быть проложен так, чтобы он был безопасным и не соприкасался с горячими частями выхлопной системы.

Снятие лямбда-зонда.

Компании, которые занимаются удалением катализаторов, также удаляют второй лямбда-зонд (после катализатора). В противном случае после удаления катализатора двигатель все еще работает в безопасном режиме. Механическое удаление само по себе неэффективно. Используются вмешательства в программное обеспечение двигателя или специальные монтажные элементы, которые предотвращают погружение датчика зонда в поток выхлопных газов. Следовательно, он не обнаруживает неровностей, вызванных отсутствием катализатора.

Поиск и устранение неисправностей широкополосных датчиков O2 — журнал Tire Review

С ростом цен на топливо необходимость точного контроля воздушно-топливной смеси становится как никогда важной. Компьютер двигателя должен знать состав топливной смеси с высокой степенью точности, чтобы оптимизировать расход топлива и выбросы. Если информация, полученная модулем управления трансмиссией (PCM) от его датчиков, неточна, он может подать команду на слишком много или недостаточно топлива. Богатая смесь тратит топливо впустую, в то время как бедная смесь может давать пропуски зажигания и терять мощность (при этом также вызывая значительное увеличение выбросов углеводородов).

Многие импортные модели последних моделей, такие как Honda, Toyota, Volkswagen и другие, используют датчики «воздух/топливо» (A/F), а не обычные датчики кислорода (O2) для контроля выхлопных газов, выходящих из двигателя. Какая разница? Датчик воздуха/топлива может считывать гораздо более широкий и бедный диапазон топливных смесей, чем обычный датчик O2. Вот почему их также называют «широкополосными» датчиками O2.

Еще одно отличие состоит в том, что датчики A/F не выдают сигнал напряжения, который внезапно меняется по обе стороны от лямбда, когда воздух/топливо становится богатым или обедненным. Обычный датчик O2 будет давать либо показания обогащения (0,8 вольта), либо показания бедности (0,2 вольта) при изменении топливной смеси. Для сравнения, датчик A/F выдает изменяющийся токовый сигнал, который изменяется прямо пропорционально количеству несгоревшего кислорода в выхлопных газах.
На автомобилях Toyota блок управления двигателем посылает сигнал опорного напряжения 3,0 В на датчик A/F. Цепь обнаружения внутри PCM затем отслеживает изменения в потоке тока и генерирует сигнал выходного напряжения, который пропорционален воздушно-топливной смеси. При лямбде, когда воздушно-топливная смесь составляет 14,7 к 1 (стехиометрический), ток, протекающий через датчик, равен нулю.

Если топливовоздушная смесь обогащается, ток увеличивается в одном направлении (отрицательном). Если топливовоздушная смесь обедняется, ток увеличивается в противоположном направлении (положительно). Исходя из этого, PCM генерирует сигнал напряжения, который меняется при изменении состава воздушно-топливной смеси. Этот сигнал может варьироваться от низкого уровня около 2 вольт (очень богатый) до почти 4 вольт (очень обедненный). В лямбде сигнал напряжения, генерируемый PCM, будет 3,3 вольта.

Один из ключевых моментов, который следует учитывать при рассмотрении различий между датчиками A/F и обычными датчиками O2, заключается в том, что сигнал напряжения увеличивается (а не уменьшается) при обеднении топливной смеси. Другой заключается в том, что сигнал напряжения поступает от PCM, а не от самого датчика, поэтому вы не можете считывать выходное напряжение датчика A/F напрямую с помощью цифрового запоминающего осциллографа (DSO), как с обычным датчиком O2.

Еще один момент, который может сбить с толку неосторожного техника, заключается в том, что значение A/F, отображаемое на сканирующем приборе, может вводить в заблуждение. Многие инструменты сканирования с «универсальным» программным обеспечением OBD II автоматически преобразуют выходное напряжение датчика A / F PCM в более знакомую шкалу от 0 до 1 вольт, как у обычного датчика O2. Если вы не знаете об этом факте и задаетесь вопросом, почему показания напряжения PID-датчика A/F не реагируют или не изменяются так сильно, как вы ожидаете, когда вы создаете условия для обеднения или обогащения топлива, вы можете ошибочно заключить, что датчик A/F неисправен.

Самый точный способ проверить датчики A/F — это использовать заводской сканирующий прибор, который отображает фактические показания напряжения PCM для датчика A/F, или сканирующий прибор вторичного рынка, который может делать то же самое.

Проблемы датчика A/F
Датчики A/F подвержены тем же недугам, что и обычные датчики O2. Загрязненный датчик не будет давать точный сигнал или давать точные показания воздушно-топливной смеси. Датчики могут быть загрязнены охлаждающей жидкостью двигателя из-за внутренних утечек охлаждающей жидкости (негерметичная прокладка головки блока цилиндров или трещины в головке блока цилиндров) или фосфором, если двигатель сжигает масло. Основной причиной может быть износ направляющих клапанов и уплотнений направляющих клапанов и/или износ поршневых колец или цилиндров. Другими источниками загрязнения являются герметики RTV, которые содержат большое количество силикона, или некоторые добавки к бензину.

Если датчик A/F слегка загрязнен, он может лениво и дольше реагировать на внезапные изменения в топливно-воздушной смеси. Если датчик сильно загрязнен, он может вообще не реагировать на изменения.

Утечки компрессии или пропуски воспламенения, которые позволяют несгоревшему кислороду попасть в выхлоп, и утечки воздуха из выпускного коллектора также могут ввести датчик в заблуждение.

Цепь нагревателя A/F
Проблемы также могут возникать в цепи нагревателя датчика A/F. Для датчиков A/F требуется более высокая рабочая температура (1200°F по сравнению с примерно 650-750°F для обычного датчика O2). Если нагревательный элемент неисправен или есть проблема с разъемом проводки в цепи нагревателя, датчик может не достичь надлежащей рабочей температуры. Это обычно (но не всегда) устанавливает код неисправности цепи нагревателя. Если вы найдете такой код, всегда сначала проверяйте цепь проводки, прежде чем осуждать сам датчик. Обратитесь к электрической схеме датчика, чтобы проверить напряжение питания и заземление. Большинство датчиков A/F имеют пять проводов (хотя у некоторых четыре или шесть).

В двигателях V6 и V8, где используются два датчика A/F (по одному на каждый ряд), цепь нагревателя обычно проходит через реле. Цепь нагревателя пропускает до 8 ампер тока, при этом ток контролируется PCM с помощью схемы широтно-импульсного модулятора с коэффициентом заполнения. При первом запуске холодного двигателя коэффициент заполнения высок, чтобы обеспечить максимальный ток на нагревательный элемент, поэтому датчик быстро прогревается. Как только датчик достигает рабочей температуры, коэффициент заполнения сокращается, чтобы уменьшить ток в цепи нагревателя. PCM контролирует работу цепи нагревателя и устанавливает код P0125 в случае возникновения неисправности. Это также убьет питание в цепи нагревателя.

Неисправность датчика A/F или что-то еще?
Двигатель, работающий на богатой смеси, может не выдавать никаких кодов неисправности, но при бедной топливной смеси часто выдается код бедной смеси P0171 или P0174. Вопрос в том, с чего начать диагностику? Вы можете подозревать неисправный датчик A/F, но это может быть что-то еще, например, загрязненный датчик массового расхода воздуха или даже неисправный датчик охлаждающей жидкости.

Коды бедной смеси устанавливаются, когда долгосрочная коррекция топливоподачи (LTFT) показывает слишком бедную смесь. Подсоедините диагностический прибор и убедитесь, что двигатель работает на обедненной топливной смеси, посмотрев на значение LTFT. Нормальный диапазон обычно составляет плюс-минус пять. Если показание составляет от 8 до 10 или выше, PCM добавляет дополнительное топливо, чтобы компенсировать показание обедненной воздушно-топливной смеси. Это может быть связано с утечкой вакуума во впускном коллекторе, незакрепленным вакуумным шлангом или незакрывающимся клапаном EGR.

Если утечки вакуума или EGR не обнаружены, проверьте давление топлива, чтобы убедиться, что оно соответствует спецификациям. Низкое давление топлива из-за слабого топливного насоса, забитого топливного фильтра или негерметичного регулятора давления топлива может быть причиной обедненного топлива. Грязные топливные форсунки — еще одна возможность.

Если с топливной системой все в порядке, проверьте PID расчетного значения нагрузки на диагностическом приборе. Ищите изменение указанного значения расхода воздуха при увеличении оборотов двигателя. Если чувствительный элемент в датчике массового расхода воздуха загрязнен, он может занижать поток воздуха к PCM, что приводит к обеднению топлива. Очистка сенсорного элемента аэрозольным очистителем датчика MAF может быть всем, что необходимо для восстановления нормальной работы.

Если показания датчика массового расхода воздуха выглядят нормально, проверьте датчик охлаждающей жидкости двигателя, чтобы убедиться, что его показания находятся в допустимых пределах. Сравните показания датчика охлаждающей жидкости с показаниями датчика температуры всасываемого воздуха на диагностическом приборе, когда двигатель холодный. Оба показания должны быть одинаковыми. Разница более чем в несколько градусов указывает на проблему.

Если все остальное в порядке, проблема может заключаться в загрязнении или смещении датчиков A/F, которые не считывают показания точно. В приложениях Toyota заводской диагностический прибор имеет опцию «Активное тестирование A/F Controls». Это можно найти в меню «Диагностика», «Расширенный OBD II», «Активный тест», «Контроль A/F». В тесте изменяется состав топливной смеси, когда двигатель работает на холостом ходу, чтобы проверить реакцию датчиков A/F.

В диагностических приборах вторичного рынка, в которых отсутствует эта функция проверки, вы можете использовать следующую процедуру для проверки датчиков A/F:

Запустите двигатель на холостом ходу в течение 30 секунд, затем увеличьте скорость вращения двигателя до 2500 об/мин и держите постоянно. Следите за показаниями напряжения на датчике. Если датчик работает нормально, вы должны увидеть показание около 0,66 вольт (если сигнал преобразуется в общий сигнал OBD II) или от 3,1 до 3,5 вольт, если вы считываете сигнал напряжения, генерируемый PCM для датчика A/F. (с).

Затем раскрутите двигатель до 4000 об/мин и отпустите дроссельную заслонку, чтобы двигатель быстро вернулся в режим холостого хода. Это вызовет мгновенное обеднение топливной смеси, так как подача топлива прекращается во время торможения двигателя. Датчики воздуха/топлива должны отреагировать мгновенным скачком напряжения до 3,8 В (прямое считывание) или 0,76 В (общий OBD II).

Если выходное напряжение остается постоянным на уровне 3,3 В (прямое показание) или 0,66 В (общее показание OBD II) и показание не меняется в зависимости от частоты вращения двигателя или положения дроссельной заслонки, датчик воздуха/топлива может иметь внутренний обрыв цепи, или цепь его нагревателя может быть разомкнута.

Сопротивление цепи нагревателя A/F можно проверить на разъеме проводки (между клеммами HT и +B на Toyota). При комнатной температуре сопротивление для Toyota составляет от 0,8 до 1,4 Ом.

Также следует проверить реле нагревателя датчика A/F, чтобы убедиться, что оно работает. На Toyota отключите реле и измерьте сопротивление между контактами 3 и 5. Оно должно быть 10 кОм или выше.

Коды неисправности A/F
Общие коды OBD II, которые указывают на неисправность в цепи нагревателя датчика A/F, включают: P0036, P0037, P0038, P0042, P0043, P0044, P0050, P0051, P0052, P0056, P0057 , P0058, P0062, P0063 и P0064.

Коды, указывающие на возможную неисправность самого датчика A/F, включают любой код от P0130 до P0167. Могут быть дополнительные «расширенные» OEM-коды «P1», которые будут различаться в зависимости от года выпуска, марки и модели автомобиля.

Например, на автомобилях Honda общие коды датчиков A/F включают P1166 и P1167. Имейте в виду, что неисправность может быть в датчике или проводке датчика.

Коды датчика A/F идентифицируют датчик по его расположению, например, датчик 1 или 2, ряд 1 или 2. Датчик 1 представляет датчики A/F «выше по потоку» в выпускном коллекторе. Датчик 2 находится «ниже по потоку» датчиков O2 за каталитическим нейтрализатором. Датчик 2 — это обычные датчики O2, а не широкополосные датчики A/F. Ряд 1 — это сторона, которая включает цилиндр номер один в порядке работы двигателя. Банк два — другая сторона. Если вы не знаете, какой цилиндр номер один, посмотрите его. Не гадайте, иначе вы можете заменить не тот датчик.

«Ложные» коды иногда могут быть проблемой с датчиками A/F, как и с датчиками любого другого типа. На некоторых автомобилях Toyota Camry 2004 года может быть установлен код P2238, указывающий на неисправность датчика 1 ряда 1 A/F. В бюллетене Toyota EG034-04 говорится, что для исправления может потребоваться замена датчика A / F и перепрошивка PCM с исправленной калибровкой, которая делает его менее чувствительным к установке этого кода.

Будьте внимательны к сообщениям об ошибках датчика кислорода, особенно с широкополосными датчиками

Слишком часто не кислородный датчик отвечает за сообщения об ошибках, которые обычно указывают в этом направлении. Это особенно актуально в случае, когда вместо обычных датчиков O2 используются широкополосные датчики. Вот почему очень важно уделять особое внимание процессу устранения неполадок с датчиками такого типа. Узнайте больше о структуре системы и источнике ошибок в этой статье.

Франк Донслунд, владелец и директор компании Elektro Partner, обеспечивающей горячую линию и технические решения для автомастерских в Дании, Норвегии и Швеции (Autodata, TEXA, Delphi и Nextech), заявляет: «На нашей горячей линии мы ежедневно отвечаем на вопросы, связанные с к лямбда-зондам. Многие лямбда-зонды заменяются исключительно на основании кодов ошибок и без всякой причины. Именно очень деликатный широкополосный тип часто вызывает проблемы для мастерских».

Назначение, функции и различия
Датчик кислорода предназначен для обеспечения того, чтобы блок управления двигателем (ECU) обеспечивал правильную смесь топлива и кислорода в любой ситуации. Это делается путем непрерывного измерения состава отработавших газов. Обычный датчик O2 способен измерять только количество кислорода (O2) в выхлопных газах и переключаться между двумя сигналами — один для богатой и один для обедненной смеси. С другой стороны, широкополосный датчик способен давать гораздо более детальное и разнообразное изображение состава кислорода и топлива в более широком диапазоне.

Оба типа сенсорных измерений основаны на измерении изменений напряжения. Однако для механика важно знать, что разница между широкополосными датчиками и обычными датчиками О2 заключается в том, что напряжение повышается (а не падает) при обеднении топливной смеси. Еще одно отличие состоит в том, что сигнал напряжения поступает от ЭБУ автомобиля, а не от самого датчика. Следовательно, вы не можете считывать выходное напряжение широкополосного датчика напрямую с помощью цифрового осциллографа (DSO), как это делается с обычными датчиками O2.

Еще одна вещь, о которой также должен знать механик, это то, что значение, считанное для широкополосного датчика на тестере, может вводить в заблуждение. Многие тестеры с «универсальным» программным обеспечением OBD II автоматически преобразуют выходное напряжение широкополосного датчика управления двигателем в шкалу от 0 до 1 вольт, как и обычный датчик O2. Это приводит к тому, что напряжение изменяется не так сильно, как можно было бы ожидать при работе на бедной или богатой смеси, и вы можете ошибочно заключить, что широкополосный датчик неисправен. Самый точный способ проверить широкополосный датчик — это использовать заводской тестер, который показывает фактические показания напряжения системы управления двигателем, или тестер для вторичного рынка, который способен это делать.

Если вы хотите узнать больше об источниках ошибок и устранении неполадок, вы можете прочитать больше здесь…

Загрязнение

Загрязненный датчик не может дать точного показания воздушно-топливной смеси. В этом смысле широкополосные датчики и датчики кислорода одинаково чувствительны. Существует множество источников загрязнения:

• Охлаждающая вода из-за негерметичности системы охлаждения (негерметичная прокладка ГБЦ или трещины в ГБЦ)
• Фосфор из моторного масла, попавший в камеры сгорания (изношенные направляющие и уплотнения клапанов, изношенные поршневые кольца или цилиндры)
• Герметики RTV с высоким содержанием силикона
• Некоторые присадки к бензину

Слабозагрязненный лямбда-зонд медленно реагирует на внезапные изменения состава воздушно-топливной смеси. Если кислородный датчик сильно загрязнен, он никак не реагирует.

Утечки и неисправности
Помимо загрязнения, утечки или неисправности компрессии могут сбить с толку кислородный датчик, что приводит к неполному сгоранию, вызывая высокий уровень кислорода в выхлопной системе. Это также относится к негерметичному выпускному коллектору.

Цепь нагревателя широкополосного датчика
Другим источником кодов ошибок датчика кислорода может быть нагреватель широкополосного датчика. Широкополосный датчик требует более высокой рабочей температуры (650°C), чем обычный датчик O2 (350-400°C). Если нагреватель или электрическая схема не работают оптимально, датчик не может достичь правильной рабочей температуры.

Слишком низкая температура обычно, но не всегда, вызывает код ошибки. В любом случае, ВСЕГДА проверяйте электрические цепи на наличие неисправностей, включая напряжение питания и заземление, прежде чем решить, неисправен ли сам датчик.

На двигателях V6 и V8, где используются два широкополосных датчика (по одному на каждый ряд цилиндров), подогревы обычно управляются реле. Потребляемая мощность контура отопителя контролируется ЭБУ. В случае холодного двигателя потребляемая мощность высока, чтобы обеспечить максимально быстрое достижение рабочей температуры широкополосными датчиками. ЭБУ контролирует работу нагревателей и устанавливает код ошибки в случае возникновения ошибки. При этом отключается питание нагревателей.

Какие другие возможные источники ошибок существуют?
Двигатель, работающий на богатой или бедной смеси, часто вызывает ошибку P0172 или P0175 на богатой смеси и P0171 или P0174 на бедной смеси. Но с чего начать устранение неполадок? Можно предположить, что есть неисправность широкополосного датчика, но есть много других возможных источников ошибки. Коды бедной смеси запускаются, когда измеренное значение LTFT — Long Term Fuel Trim (смесь, измеренная в течение длительного времени) слишком бедная. Подсоедините тестер и проверьте, есть ли в двигателе бедная смесь, посмотрев на значение LTFT. Нормальный диапазон обычно составляет от +5 до -5. Если показания составляют от 8 до 10 или выше, ЭБУ необходимо добавить дополнительное топливо, чтобы компенсировать показания, указывающие на бедную смесь. То же самое и для богатой смеси, но здесь число LTFT в минусе.

Утечка вакуума или клапан EGR
Это может быть связано с утечкой вакуума во впускном коллекторе, незакрепленным вакуумным шлангом или не закрывающимся клапаном EGR.

Топливный насос, топливный фильтр, регулятор давления или форсунки
Если ни один из вышеупомянутых источников ошибки не может быть идентифицирован, необходимо проверить подачу топлива. Слишком низкое давление топлива — например, из-за изношенного топливного насоса, забитого топливного фильтра или негерметичного регулятора давления топлива — также может быть причиной бедной смеси. Загрязненные форсунки являются еще одним возможным источником ошибок.

Расходомер воздуха
Если в топливной системе нет признаков неисправности, следует проверить рассчитанное значение нагрузки с помощью тестера. Следите за изменениями в заданном потоке воздуха при увеличении оборотов двигателя. Если датчик в измерителе расхода воздуха загрязнен, это может привести к слишком низкому значению расхода воздуха, поступающему в ЭБУ (что приводит к бедной смеси).

Датчик температуры охлаждающей воды
Если расходомер воздуха работает нормально, проверьте работу датчика температуры охлаждающей жидкости, чтобы убедиться в правильности показаний. При холодном двигателе показания температуры охлаждающей жидкости сравниваются с показаниями температуры всасываемого воздуха вашего тестера. Оба измерения должны быть идентичными. Разница более чем в несколько градусов указывает на проблему.

Загрязненный или неисправный широкополосный датчик
Если все в порядке, проблема может быть в загрязненном или неисправном широкополосном датчике (датчиках), который измеряет неточно. На автомобилях Toyota заводской тестер может выполнить «активное тестирование A/F Controls». Эта функция находится в меню «Диагностика», «Расширенный OBD II», «Активный тест», «Контроль A/F». Тест меняет смесь — пока двигатель работает на холостом ходу — чтобы проверить реакцию широкополосного датчика.

Типичные коды ошибок OBD II для широкополосных датчиков
Общие коды OBD II, указывающие на ошибку нагревателя широкополосных датчиков, включают: P0036, P0037, P0038, P0042, P0043, P0044, P0050, P0051, P0052, P0056, P0057, P0058, P0062, P0063 и P0064. Коды, указывающие на возможную ошибку собственно широкополосного датчика, представляют собой коды от P0130 до P0167. Могут быть дополнительные OEM-коды P1, которые различаются в зависимости от марки, года выпуска и модели автомобиля. Например, очень часто коды широкополосных датчиков Honda включают P1166 и P1167. Имейте в виду, что ошибка может быть обнаружена как в датчике, так и в проводах датчика.

Идентификация широкополосных датчиков
Коды широкополосных датчиков также определяют расположение датчика, например, датчик 1 или 2, ряд цилиндров 1 или 2.