Лямбда-зонд (датчик кислорода). Устройство лямбда-зонда
Главная / Лямбда-зонд
- Замена лямбда-зонда
- Установка лямбда зонда
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:
- В начале выхлопной трубы находится катализатор, снижающий токсичность отработанных газов.
- 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.
- После каталитического нейтрализатора находится второй датчик О2.
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.
Принцип действия рассматриваемого элемента основан на изменении электрического потенциала между электродами, при различном содержании кислорода в анализируемом воздухе.
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.
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.
Что такое и как проверить лямбда зонд
Что такое и как проверить лямбда зонд
Проверка лямбда зонда ‒ это важная процедура, которая позволяет качественно позаботиться о техническом состоянии транспортного средства. Однако, прежде чем начать диагностику, нужно разобраться с тем, что такое лямбда зонд и для чего он нужен.
Диагностика лямбда зонда: задачи запчасти
Лямбда зонд ‒ это специальный прибор, который устанавливается на автомобиль для того, чтобы контролировать состав выхлопных газов. Таким образом определяется количество кислорода, которое не воспламенилось в камере сгорания. Полученную информацию лямбда зонд отправляет в ЭБУ. Электронный блок управления на основе этих данных корректирует значение подачи топлива, что позволяет создать более эффективную топливовоздушную смесь.
Итак, знание, как проверить лямбда зонд, напрямую влияет на способность водителя позаботиться о состоянии двигателя внутреннего сгорания. Ведь от правильного соотношения топливовоздушной смеси зависит эффективность работы ДВС.
Чтобы проверка датчика кислорода была успешной, также важно ознакомиться с таким понятием, уровень лямбда. По-другому показатель называется ‒ коэффициент избытка кислорода.
Идеальная топливовоздушная смесь обладает соотношением бензина к кислороду около 1:15, а точнее 1:14,7.
Если топлива становиться меньше, то снижаются динамические характеристики ДВС. Также смесь сгорает быстрее, а температура становиться больше, что негативно влияет на комплектующие двигателя.
Богатая топливовоздушная смесь обеспечивает долгое горение, а также отличается низкой температурой. Однако количество оборотов двигателя увеличивается, что также негативно влияет на целостность запчастей.
Почему важно проверить лямбда зонд
Проверка лямбда зонда влияет не только на работу двигателя внутреннего сгорания, но и на экологичность транспортного средства. Если ЭБУ подает больший объем топлива в ДВС, то вместе с этим также увеличивается объем токсичных веществ: несгораемых углеводородов, угарного газа, окиси азота и кислорода.
Каталитический нейтрализатор не может справиться с таким количеством отходов, что приводит к его быстрой поломке. Важно отметить, что к такому результату может привести не только поломка датчика кислорода, но и его заторможенная работа. Если прибор с опозданием посылает сигнал в ЭБУ, то последний также не способен правильно указать объем необходимого топлива.
Это еще одна причина того, почему важно проверить лямбда зонд.
Диагностика лямбда зонда: виды приборов и режимы работы
Датчики кислорода в автомобиле преимущественно изготовляются из диоксида титана и циркония. При этом первый вариант встречается все реже, тогда как приборы из циркония получили широкое распространение.
Конструкция прибора состоит из таких элементов:
керамического элемента;
корпуса;
контактной пластины;
втулки для изоляции;
контакта нагревателя;
нагревательного элемента;
контактов подключения;
защитного колпачка.
Основным конструктивным элементом является керамическая пластина, которая в одном месте контактирует с выхлопами, а в другом ‒ с чистым воздухом.
Нагревательный элемент используется не во всех моделях прибора. От его наличия зависит место установки лямбда зонда.
Также перед диагностикой важно узнать, какое количество проводов используется в вашем датчике. Оно может меняться от 1 до 6. При этом в разных моделях цвета проводов лямбда зондов имеют важное значение. Ведь роль провода может меняться.
Датчик измеряет содержание кислорода в выхлопных газах
Когда нужна диагностика лямбда зонда
Как уже известно, датчик сильно влияет на работу выхлопной системы и двигателя внутреннего сгорания. Поэтому важно не только знать, как проверить лямбда зонд мультиметром, но и когда это нужно сделать.
Если датчик выходит из строя, то водитель может заметить несколько основных симптомов:
Увеличивается объем расходуемого топлива.
Двигатель работает нестабильно на холостом ходу.
Катализатор автомобиля сбоит и выходит из строя.
С выхлопной трубы выходит больше токсичных веществ с характерным резким запахом.
На приборной панели загорается лампочка “Проверьте двигатель”.
Страдают динамические характеристики автомобиля, машина разгоняется значительно медленнее.
Подобные характеристики могут указывать и на другие проблемы. Поэтому водителю может понадобиться не только диагностика лямбда зонда, но и, например, ДМРВ. А также ряда других запчастей.
Причины поломки лямбда зонда
Частыми причинами поломки датчика кислорода бывают:
Обрыв электросети или плохой контакт между проводом и прибором.
Механическое повреждение, что приводит к неработоспособности устройства.
Выход из строя в результате перегрева. Это может произойти из-за самостоятельной модификации ДВС или неправильной работы топливной и системы зажигания.
Загрязнение керамического элемента с платиновым напылением. Таким образом датчик не способен передавать правильную информацию.
Использование низкокачественного топлива, что приводит к загрязнению гальванического элемента. Характерным признаком проблемы является изменения цвета выхлопных газов.
Попадания антифриза в камеру сгорания. Это еще одна причина, почему нужно проверить лямбда зонд. Характерным признаком поломки является белый дым из выхлопной трубы.
Окончание ресурса работы. В основном запчасть способна проработать до 150 тысяч км., в зависимости от разновидности запчасти. Чтобы заменить датчик вовремя, нужна регулярная диагностика лямбда зонда.
Проверка лямбда зонда: основные способы
Вот мы и дошли до основной тематики статья. Способов проверки датчика кислорода есть несколько:
визуальный осмотр;
мультиметром;
вольтметром;
осциллографом.
Визуальный осмотр
Добраться до прибора несложно. В современных автомобилях запчасть устанавливается на выхлопной трубе. Некоторые машины предусматривают наличие двух датчиков кислорода. В таком случае один устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, а второй присоединяется через контроллер.
Если вас интересует, как проверить лямбда зонд визуальным осмотром, то процедура предусматривает контроль целостности подключаемых проводов. Если с ними все в порядке, то датчик демонтируется и осматривается на предмет наличия загрязнений.
При этом от характера загрязнений зависит причина поломки прибора:
Сажа ‒ свидетельствует об образовании обогащенной топливной смеси.
Топливные отложения ‒ демонстрируют, что некоторые присадки в топливе или моторном масле негативно влияют на запчасть, возможно рабочие жидкости следует поменять.
Свинец ‒ если в топливе присутствует этот металл, то его частички начнут загрязнять платиновое напыление керамической пластины, а это приводит к поломке запчасти.
Проверка вольтметром и мультиметром
Многих водителей интересует, как проверить датчик кислорода мультиметром. Это устройство необходимо для того, чтобы сделать замеры нагревательного элемента. Процесс проверки может выглядеть таким образом:
Если вас интересует, как проверить снятый лямбда зонд, то можно воспользоваться именно мультиметром для получения данных о сопротивлении нагревательного элемента.
Важно отметить, что правильные показатели сопротивления отличаются в зависимости от модели и могут варьироваться в пределах 2-10 Ом. Поэтому предварительно следует ознакомиться с документацией запчасти.
Диагностика лямбда зонда вольтметром необходима для того, чтобы проверить опорное напряжение. Для этого следует отыскать сигнальные провода и подключить к ним устройство, предварительно выставив переключатель на 20 В. В исправном датчике кислорода показатель находится в пределах 0,45-0,5 В. Эту же процедуру можно повторить при помощи мультиметра.
Проверка осциллографом
Проверка лямбда зонда таким способом предусматривает предварительный запуск ДВС. Мотор нужно разогреть, для этого дайте ему проработать 10 минут. Это необходимо для того, чтобы керамическая пластина прибора нагрелась.
При работающем ДВС подключаем щупы тестера к сигнальным проводам на + и ‒. Если показатель стабилен и равняется 0,45В, то запчасть нужно менять. Если параметр колеблется в пределах 0,1-0,9 В, то датчик кислорода находится в исправном состоянии.
Лямбда-зонд | Выхлопная система
Лямбда-зонд представляет собой датчик концентрации кислорода, который измеряет разницу в содержании кислорода между выхлопными газами и окружающим воздухом, чтобы обеспечить оптимальный состав смеси. Одним из типов лямбда-зондов является бинарный лямбда-зонд.
Назначение
Лямбда-зонд измеряет остаточное содержание кислорода в выхлопных газах. Он выдает сигнал напряжения на основе остаточного кислорода, содержащегося в отработавших газах.
Блок управления двигателем использует этот сигнал напряжения для определения текущего состава смеси. В бинарных лямбда-зондах сигнал датчика переключается между двумя значениями. В зависимости от состава количество впрыскиваемого топлива уменьшается (богатая смесь) или увеличивается (бедная смесь).
Различают два типа бинарных лямбда-зондов: диоксид циркония и диоксид титана. Лямбда-зонд из диоксида циркония является наиболее широко используемым типом. Режим работы бинарного датчика диоксида циркония Чувствительный элемент из диоксида циркония имеет форму пальца и полый. Внутренняя сторона находится в контакте с окружающим воздухом, внешняя сторона находится в потоке выхлопных газов. Обе стороны покрыты тонким пористым слоем платины, который действует как электрод. Когда бинарный датчик из диоксида циркония достигает своей рабочей температуры, ионы кислорода начинают течь из-за разницы в концентрации кислорода. Ионы кислорода движутся от эталонной стороны в направлении выхлопных газов, чтобы уравновесить это.
Из-за результирующей разности потенциалов (напряжения между двумя электрически заряженными телами) к платиновым электродам прикладывается напряжение. Сигнал датчика составляет примерно 0,1 В для бедной смеси и 0,9 В для обедненной смеси.V — богатая смесь. Режим работы бинарного датчика диоксида титана В отличие от бинарных датчиков из диоксида циркония, бинарные датчики из диоксида титана фактически не создают напряжения. Вместо этого их сопротивление изменяется в зависимости от концентрации остаточного кислорода в отработавших газах. Бинарные датчики на основе диоксида титана не нуждаются в эталонном воздухе. Диоксид титана менее электропроводен при высоком содержании кислорода (лямбда больше 1) и более электропроводен при низком содержании кислорода (лямбда меньше 1). Если на элемент подается напряжение, выходное напряжение изменяется в соответствии с концентрацией кислорода в отработавших газах. Рабочая температура этих лямбда-зондов составляет 700°C. Бинарный датчик на основе диоксида титана обычно более компактен, чем версия на основе диоксида циркония, так как он не требует окружающего воздуха в качестве эталона.
Охрана окружающей среды
Лямбда-зонды необходимы для эффективного преобразования выхлопных газов. В более современных автомобилях часто используются два лямбда-зонда. Лямбда-зонды подвержены экстремальным нагрузкам. Правильно работающий лямбда-зонд является предпосылкой надежной работы двигателя и, следовательно, следующих трех факторов:
- Низкий расход топлива
- Низкий уровень выбросов загрязняющих веществ
- Правильные значения выбросов
Своевременная замена лямбда-зонда может не только предотвратить дорогостоящее повреждение каталитического нейтрализатора, но и повысить производительность автомобиля.
Датчик кислорода — MTE-THOMSON
Что такое лямбда-зонд или датчик кислорода?
Лямбда-зонд, также известный как датчик кислорода, расположен в выхлопной трубе автомобиля, и его основная функция заключается в анализе количества кислорода, присутствующего в газах, выпускаемых двигателем.
Для чего нужен лямбда-зонд или датчик кислорода?
Этот датчик предназначен для сбора информации о расходе топлива и отправки ее в модуль ECM двигателя.
Двигатели внутреннего сгорания (цикл Отто, дизель или СПГ) могут работать только при наличии кислорода, топлива и тепла (горение или горение является экзотермической реакцией, т.е. происходит шиворот навыворот). Без этих элементов невозможно получить необходимый для их работы внутренний взрыв.
Но большой проблемой является достижение баланса между топливом и окислителем, в данном случае кислородом, называемым стехиометрической смесью (рис. 02), где кислородный датчик раскрывает свою функцию, показывая, сколько несгоревшего кислорода содержится в выхлопных газах, образующихся в результате сгорания двигателя. Если смесь бедная (больше кислорода) или богатая (меньше кислорода), датчик посылает электрический сигнал (милливольты) на электронный блок управления впрыском (ECU или ECM).
На основе информации, полученной от датчика, ECU будет регулировать топливную смесь, впрыскивая большее или меньшее количество топлива в камеру сгорания, чтобы вы могли иметь лучшую производительность двигателя, экономию топлива и более низкие выбросы.
Пример: Бензин: Для полного сгорания нам нужно 14,7 частей Воздуха на 1 (одну) часть ТОПЛИВА. Это соотношение должно быть изменено в соответствии с различными условиями, такими как окружающая среда, температура, давление, влажность, собственная работа транспортного средства, число оборотов в минуту, температура двигателя, желаемое изменение мощности и т. д.
Датчик кислорода или лямбда-зонд?
Правильное и исчерпывающее название для всех типов этого продукта — КИСЛОРОДНЫЙ ДАТЧИК. Он точно измеряет кислород (O2), присутствующий при сгорании, независимо от того, какое топливо используется.
Когда смесь богатая (слишком много топлива), вырабатываемое датчиком напряжение высокое (900 милливольт), в этот момент ЭБУ перестает впрыскивать топливо и смесь обедняется (слишком много кислорода).
Затем датчик информирует ЭБУ о низком напряжении (50 милливольт), и в этот момент ЭБУ впрыскивает в смесь больше топлива. Этот переход между богатым и скудным напоминает греческую букву лямбда (λ).
См. на графике ниже причину, по которой датчику присвоено это имя.
Переключение — датчик кислорода/лямбда-зонд
Что такое лямбда-фактор?
Буква Lambda также использовалась для определения коэффициента Lambda (λ), который соответствует коэффициенту эквивалентности в фактическом соотношении воздух-топливо (которое происходит в транспортном средстве в это время) между идеальным или стехиометрическим соотношением для смеси.
Лямбда-фактор (λ) = фактическое воздушно-топливное отношение
идеальное воздушно-топливное отношение
Бензин: 14,7:1 (14,7 частей воздуха на 01 часть бензина)
E танол: 9,0:1 (9,0 частей воздуха на 01 часть этанола)
Дизель: 15,2:1 (15,2 части воздуха на 01 часть дизельного топлива)
Таким образом, мы можем заключить, что когда в смеси больше воздуха, чем указано в таблице выше, мы говорим, что λ > 1, или что смесь бедная.
Когда количество воздуха ниже указанного, говорят, что λ<1 или что смесь богатая.
Как работает датчик кислорода ?
Из чего сделан датчик кислорода?
Датчик кислорода состоит из внутреннего керамического материала, называемого диоксидом циркония, с пористым платиновым покрытием и защищен металлическим корпусом. Его эффективность основана на изменении свойств керамики при высоких температурах, позволяющих диффузии кислорода из воздуха.
Он работает в соответствии с разницей концентрации кислорода между выхлопными газами и наружным воздухом, генерируя напряжение от 50 мВ до 900 мВ.
Зонд имеет ограничение: для начала работы его необходимо нагреть примерно до 300°C.
(575°F)
Старые датчики нагревались только выхлопными газами, поэтому приходилось ждать несколько минут, прежде чем датчик мог нормально работать. В настоящее время датчик кислорода имеет нагревательные резисторы, которые позволяют нагревать датчик до 10 секунд, даже когда выхлопные газы имеют низкую температуру.
Сколько кислородных датчиков в автомобиле?
От одного до четырех датчиков, в зависимости от типа двигателя и возраста автомобиля. Обычно он находится в выпускном коллекторе рядом с двигателем и перед каталитическим нейтрализатором. В этом положении датчик контролирует смесь топлива и кислорода. А также в выхлопной трубе после катализатора замерит состояние каталитического нейтрализатора.
Какие типы кислородных датчиков используются в транспортных средствах?
1 – Тип наперстка
Они доступны с 1, 2, 3 или 4 проводами в зависимости от строительного проекта. В соответствии с законодательством об охране окружающей среды в новых автомобилях используются только кислородные датчики с внутренним нагревателем, которые обычно используются в 4-проводных датчиках.
Тип наперстка с нагревателем начинает работать примерно через 40 секунд после зажигания.
2 – Планарный Тип
Имеет новый дизайн, который способствует более быстрому нагреву зонда, предлагается только с 4 проводами и начинает работать через 15 секунд. Начало мониторинга гораздо быстрее, чем у наперстка.
3 – Тип широкополосного датчика – 4-проводной
Известный как датчик A/F (датчик соотношения воздух-топливо), эта сенсорная технология обеспечивает более точное измерение в поисках оптимального топлива смесь. Он может контролировать, насколько богата или бедна смесь, в отличие от наперстка и Planar. Чаще всего используется в азиатских автомобилях, таких как Honda, Nissan и Toyota.
4 – Тип широкополосного датчика – 5 проводов .
Как работает широкополосный датчик?
Датчик соотношения воздух-топливо , также известный как широкополосный датчик , был разработан для обеспечения линейного выходного сигнала для транспортных средств, которые должны соответствовать ЕВРО 3 стандарт.
Этот датчик обеспечивает более точное и плавное регулирование состава смеси и более быстрый отклик.
См. его характеристическую кривую по сравнению с обычным датчиком кислорода:
Лямбда-зонд при температуре выше 300°C (575°F) генерирует напряжение от 0,2 В до 0,9 В (от 200 до 900 миллилитров). вольт), т. е. бинарная система, которая изменяется от низкого напряжения (бедная смесь) до высокого напряжения (богатая смесь), то есть лямбда-фактор 1 (λ = 1).
Датчик воздуха/топлива, когда выше 650°C (1200°F) , также является генератором напряжения, но почти линейным для смесей с коэффициентом лямбда от 0,75 В до 1,5 В. Это означает, что его реакция пропорциональна концентрации кислорода.
Датчики соотношения воздух-топливо производятся в трех различных конфигурациях :
1. С 5 проводами, 2 ячейками и ЗАКРЫТОЙ диффузионной камерой.
2. С 5 проводами, 2 ячейками и ОТКРЫТОЙ диффузионной камерой.
3. С 4 проводами и только одной ячейкой.
Прежде чем продолжить, давайте узнаем о ячейке Нернста , основном компоненте лямбда-зонда:
9 0003
Циркониевый керамический элемент обеспечивает прохождение ионов кислорода с одной стороны на другую. С одной стороны атмосферный воздух с содержанием кислорода 21%, а с противоположной стороны выхлопные газы
с небольшим содержанием кислорода или без него. Это движение ионов генерирует напряжение до 1 Вольта.
В датчике воздушно-топливной смеси используются две ячейки Нернста : одна в качестве измерительной ячейки, а другая в качестве впрыска кислорода (кислородный насос). Предполагается, что если разность концентраций кислорода генерирует напряжение, то при приложении напряжения возникает ионный поток, то есть ионный ток.
Измерительная ячейка (ДАТЧИК 1) такая же, как и в кислородном датчике, ее внешняя сторона контактирует с выхлопными газами, а внутренняя сторона соприкасается с другой ячейкой , ячейка подачи кислорода (ДАТЧИК 2), сооружая диффузионную камеру между ними.
Эта вторая ячейка контактирует с атмосферой.
Тип 1, случай
С двумя ячейками и закрытой диффузионной камерой ЭБУ (электронный блок управления) регулирует напряжение, подаваемое на ячейку впрыска (2), чтобы сохранить сигнал измерительная ячейка (1) всегда
на 0,45 В. напряжение, подаваемое в ячейку 2, колеблется от 1,7 В для богатых смесей до 3,3 В для бедных смесей.
Тип 2
С двумя ячейками и открытой диффузионной камерой отличия заключаются в следующем: измерительная ячейка (1) находится внутри датчика и контактирует с эталонным воздухом, инжекционная ячейка (2) включена внешняя сторона, контактирующая с выхлопными газами, как диффузионная камера, имеющая полость для доступа выхлопных газов.
Поясним пример богатой смеси в выхлопе. Диффузионная камера становится слегка богатой, это вызывает повышение напряжения в измерительной ячейке.
В ЭБУ есть цепь, сравнивающая это напряжение с эталонным значением 0,45 В.
Он генерирует отрицательное напряжение для подачи кислорода. Поскольку в богатых выхлопных газах нет кислорода, он образуется в результате электрохимической реакции, протекающей на тонком слое платинового электрода (выхлопная сторона), которая отделяет ионы кислорода от монооксида углерода и воды, присутствующих в выхлопных газах.
Этот кислород вводят в диффузионную камеру до тех пор, пока не установится стехиометрическое состояние. Когда смесь имеет λ=1, ток инжекции равен нулю. При обедненной смеси схема генерирует положительный ток и удаляет кислород из диффузионной камеры.
Только с одной ячейкой он известен как датчик A/F. Здесь датчик имеет только одну ячейку Нернста с эталонной полостью атмосферного воздуха, очень похожую на лямбда-датчик. Отличие в том, что есть специальная диффузионная камера, которая ограничивает ионный поток кислорода при подаче напряжения между электродами. 9Это работает следующим образом инжекция ионов со стороны выхлопных газов в камеру сравнения воздуха.