Датчик кислорода или лямбда-зонд – устройство, устанавливаемое в выпускном коллекторе. Его основная задача контролировать количество кислорода, оставшегося после сгорания топливной смеси. По стандартам эта смесь формируется в пропорции 1 к 14,7, при отклонении данного показателя лямбда-зонд передает команду в ЭБУ о нарушении качества воздушно-топливной смеси. В некоторых автомобилях устанавливают второй зонд после катализатора. Если работа датчика кислорода нарушена или он вообще вышел из строя, возникают проблемы в работе двигателя:
- машина неадекватно реагирует на нажатие педали газа;
- появляется запах топлива в салоне;
- существенно увеличивается расход топлива (до 2 раз);
- выхлоп имеет резкий запах.
Зачем нужен кислородный датчик
Этот конструктивный элемент появился в 1976 году, и первые лямбда-зонды были выпущены немецким концерном Bosch. Его появление было вызвано тем, что в середине 70-х годов прошлого века случился резкий скачок цен на нефть, поэтому большинство автовладельцев задумались об экономичности своих машин. Благодаря датчику удалось достигнуть ощутимой экономии топлива без снижения мощности.
Датчик лямбда-зонд анализирует количество несгоревшего в выхлопе кислорода. Если его много, то подаваемая в цилиндры смесь – бедная, когда его мало – воздушно-топливная смесь слишком обогащена. Благодаря этим данным электронный блок управления регулирует соотношение воздуха и горючего в смеси, что позволяет достигнуть максимально эффективности при работе, а это приводит к экономии топлива. Идеальный показатель – на сгорание 1 кг топлива должно потребляться 14,7 кг воздуха. Стандартный кислородный датчик находится в выпускном коллекторе.
С 90-х годов на автомобили стали устанавливать два лямбда-зонда – верхний кислородный датчик непосредственно на выходе из двигателя, а нижний датчик после катализатора. Первый зонд контролирует качество подаваемой топливной смеси, а второй – следит за состоянием катализатора, что важно для соблюдения экологических норм.
Из-за плохого качества топлива и других проблем нижний датчик кислорода часто выходит из строя. Решать эту проблему пытаются разными способами, один из них – программное отключение, другой – механическая обманка лямбда-зонда. Такая обманка датчика кислорода работает очень просто – в ней делается дополнительное отверстие или устанавливается сеточка для доступа воздуха извне. В результате концентрация выхлопа и вредных веществ в нем снижается и зонд считает, что с экологией все нормально. Более надежный вариант — перепрошивка ЭБУ.
Идентификация датчика кислорода
Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.
Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.
Типичный рядный 4-цилиндровый двигатель имеет только один блок (ряд 1 / банк 1). Поэтому в рядном 4-цилиндровом двигателе термин «Банк 1, Датчик 1» просто относится к переднему датчику кислорода. «Банк 1, Датчик 2» — это задний кислородный датчик.
Читайте подробнее: Что такое Банк 1, Банк 2, Датчик 1, Датчик 2?
Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».
Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.
Устройство лямбда-зонда
Чтобы понять принцип работы датчика кислорода, нужно знать его устройство. В лямбда-зонде установлены два электрода. Внешний электрод взаимодействует непосредственно с выхлопом, внутренний электрод взаимодействует с атмосферным воздухом. Между этими электродами располагается слой диоксида циркония. Существуют титановые зонды, которым не требуется контакта с атмосферой, но они встречаются очень редко и стоят дорого.
В результате взаимодействия с различными средами на электродах возникает разное напряжение, результирующее значение которого передается по проводу в ЭБУ. Из этих данных делается вывод о богатстве или бедности смеси. При значениях от 0,1 до 0,45 В – смесь обедненная, в диапазоне 0,45-0,9 В – смесь обогащенная. Идеальное соотношение воздушно-топливной смеси достигается при 0,45 В.
Первые модели датчиков кислорода работали только до 3000 оборотов двигателя, а после этого он переходил на усредненные параметры обогащения смеси. Но современные лямбда-зонды работают во всем диапазоне оборотов, что обеспечивает лучшую эффективность и экономичность.
Разновидности
Существует несколько разновидностей датчиков. Необходимо узнать, какими особенностями обладает так или иная модель и выбрать в магазине идентичную. Но существует понятие взаимозаменяемости, в результате чего специалист может провести замену на другое устройство, которое имеет схожие, но не равные характеристики.
Популярная технология изготовления — микромеханическая. Оборудование, которое собрано по ее схемам, обладает высоким качеством, дает точные измерения. В большинстве транспортных средств применяются такие приборы. Принцип работы состоит в том, что есть измерительный элемент из тензи резисторов, чипа и диафрагмы. Со стороны диафрагмы находится специальная камера вакуумная. Именно в нее впрыскивается воздушна смесь.
Элемент из кремния находится внутри корпуса, в результате изменения положения диафрагмы из-за поступившего воздуха происходит нарастание напряжение элемента. Блок управления показывает информацию в зависимости от этого напряжения. Вакуумная среда создается при остановке двигателя — давления нет, оно равно показателям атмосферного.
Толстостенный датчик — немного другое по своим техническим характеристиках устройство, показывает точные параметры. Состоит из четырех резисторов и диафрагмы с большой толщиной. Оценивается именно деформация диафрагмы, которая растягивается в зависимости от подачи воздуха.
Аналоговые датчики, естественно, подают аналоговый сигнал. Но в современных узлах они практически не используются. Ввиду того, что цифровые имеют дополнительную схему сборки, удобны в использовании, преобразуют сами аналоговый сигнал в цифровой, их использование кажется более разумным и оправданным.
Диагностика
Проверку лямбда-зонда осуществляют, не снимая его с автомобиля. Для этого берется специальное приспособление и присоединяется к эклектической системе, после заводится двигатель. Чтобы датчик начал работать, его нужно разогреть до 300 градусов, а титановый зонд – до 700.
Значения напряжения на устройстве должны меняться в диапазоне от 0,1 до 0,9 В примерно 8 раз в 10 секунд. Это означает, что датчик работает правильно и никаких проблем с ним не возникает. Если частота смены показателей уменьшается, зонд не работает нормально и скоро выйдет из строя. При полном выходе из строя на экране диагностического аппарата высвечивается одно значение.
Что происходит при неисправном кислородном датчике
В случае неисправности лямбда-зонда, когда напряжение на нем не меняется, ЭБУ начинает обогащать рабочую смесь, обеднять ее он не будет, поскольку это приводит к более серьезным последствиям.
Специфический запах начинает проникать в салон, а расход топлива возрастает в 2 раза. При этом разгоняется автомобиль гораздо хуже, поскольку топливо заливает цилиндры, иногда из выхлопной трубы доносятся характерные хлопки.
Взаимозаменяемость
Как будет называться необходимое устройство вы выясните в паспорте транспортного средства. Кислородные вариации заменяемые. Монтируют циркониевые, которые имеют сходные конструкции. Всегда заменяются варианты с подогревом на без подогрева или наоборот. Резьба совпадающая. В противном случае монтировать оборудование не удаться. А вот хотите установить однопроводной механизм вместо двух, трех или проводных, то не стоит рассчитывать на удачу. Конструктивные действие не совпадает, узел заработает, но быстро придет в непригодность.
Популярные неисправности — уменьшения быстродействия и снижение чувствительности. Это приводит к увеличенному расходу топлива. Выявить самостоятельно, на ранних этапах поломки не представляется возможным. Регулярно следует проводит компьютерную диагностику и обращать внимание на фиксируемые показатели бортовой системы.
Что приводит к поломке лямбда-зонда
Устройство датчика кислорода таково, что главным его врагом являются высокие температуры. При удалении катализаторов, без соответствующей компенсации, температура выхлопных газов увеличивается, что со временем это приводит к выходу зонда из строя.
Вторая проблема – попадание антифриза в выхлопные газы. Но если охлаждающая жидкость попадает в камеры сгорания, а из них в выхлопной коллектор, поломка кислородного датчика – это наименьшая из проблем.
Третья распространенная причина поломки – попадание масла на электроды. Это происходит, когда выкинутое из мотора масло попадает на турбину, где оно выгорает, а пары попадают в лямбда-зонд, который выходит из строя. Выгорающие масляные брызги существенно поднимают температуру в выхлопном коллекторе.
При изготовлении тюнингованных систем выхлопа датчик кислорода иногда устанавливают снизу. Это ошибка, поскольку образующийся конденсат и твердый осадок приведут к быстрой коррозии электродов, и устройство сломается. Поэтому лямбда-зонд устанавливают сверху магистрали и еще под углом 45 градусов, чтобы поток выхлопных газов заходил правильнее.
О важности датчика
Выпускной датчик — устройство, обладающее рядом функций. Правильная система впрыска обеспечивает универсальное и равномерное потребление топлива, уменьшает влияния токсичных газов. Так как данные подаются в компьютеризированную систему транспортного средства очень важно, чтоб на панели отображались достоверные данные. Автомобилист заметит неисправность, и это может случится в самый неподходящий момент.
В процессе езды важны многие характеристики. Измеряется температура воздуха, потом насколько охлаждается жидкость, учитывается расположение дроссельной заслонки. Устройство необходимо для того, чтоб дозировать топливо. Но как оно подает информацию об этом не всегда понятно.
Сколько времени работает лямбда-зонд
Первые варианты кислородных датчиков, с двумя проводами, при нормальном режиме эксплуатации работали в районе 50 тыс. км пробега. Новая конструкция зондов с тремя или четырьмя проводами проработает в районе 80 тыс. км. Лямбда-зонды, устанавливаемые в современные автомобили способны отработать до замены около 150 тыс. км.
Отдельный подвид этих датчиков – широкополосные лямбда-зонды, которые проходят не менее 150 тыс. км., обладая рядом преимуществ. Они оборудованы отдельной шкалой вывода, поэтому водитель может в реальном времени видеть, какая смесь подается в двигатель. Это устройство работает во всем диапазоне оборотов и обрабатывает информацию с гораздо большей скоростью. Особенно полезны такие датчики для автовладельцев, которые любят заниматься тюнингом своих моторов.
Видео: Лямбда! Датчик Кислорода и Повышенный расход топлива
Что делать, если механизм вышел из строя
Прежде всего, нужно убедиться в неисправности лямбда-датчика. В этом плане проще и надежнее всего обратиться на станцию техобслуживания. Если есть желание и возможность, можно сделать визуальную проверку самостоятельно. Начать нужно с осмотра разъемов, проверки надежности их фиксации. Затем следует осмотреть кислородный датчик:
- Сажа на корпусе – показатель сгорания обогащенной смеси или чрезмерного перегрева зонда;
- Блестящие отложения создает топливо с избытком свинца;
- Белый и серый налет возникает вследствие использования масляных и топливных присадок.
Что делать? Если на лямбда-датчике появился свинцовый налет, устройство подлежит замене, поскольку свинец повреждает не только зонд, но и катализатор. То же касается и налета от присадок. Если говорить о саже, то ее можно попробовать почистить своими руками с использованием ортофосфорной кислоты.
Широкополосный лямбда зонд
Существуют 2 основных типа широкополосных лямбда зондов, которые отличаются по принципу считывания информации.
- 4-х проводный. Используется на автомобилях Toyota, Lexus, Subaru, Suzuki.
- 5-ти проводный (возможен 6-й провод для калибровочного резистора) имеет дополнительную камеру — кислородный насос. Используется обычно на немецких автомобилях.
У этих датчиков кислорода есть общая особенность — они не просто показывают бедную или богатую смесь, а способны измерить состав смеси в большом диапазоне. Это позволяет более точно удерживать требуемый состав смеси. Так же становится возможным удерживать состав смеси λ не равный 1. Это может потребоваться на переходных режимах или частичных нагрузках, что позволяет добиться лучшей экономичности и улучшить другие показатели.
Принцип работы этих датчиков подробно описан во многих источниках. Поэтому останавливаться на нем мы не будем.
Работа заднего лямбда зонда
Катализатор производит разложение оксида азота на азот и кислород. Производится и связывание свободного кислорода с недогоревшим топливом (из СО получаем СО2). В катализаторе так же протекает множество других сложных реакций.
Как следует из описанного выше, кислорода за катализатором заметно меньше, чем его до катализатора. Способность катализатора накапливать и отдавать кислород определяет инерционность изменения содержания кислорода после катализатора. Поэтому основным показателем исправного катализатора является преобладание напряжения с заднего лямбда зонда более 0,6В даже если напряжение переднего лямбды значительное время держится на низком уровне.
READ Какой зазор на свечах Niva инжектор
На современных автомобилях с нормами Евро-4 и выше, задний лямбда B1S2 влияет так же и на топливные коррекции с целью обеспечить максимально оптимальную смесь для работы катализатора. Поэтому, эффективность катализатора напрямую влияет на расход топлива. При снижении эффективности катализатора расход топлива растет. Это происходит из за того, что количество кислорода, который может использовать катализатор уменьшается, а система пытается удержать его. Добавляя топлива за катализатором.
Например, на современных автомобилях (например Subaru и некоторых других), старение или отсутствие катализатора вызывает существенное увеличение расхода топлива — вплоть до 30% (если не приняты никакие меры по решению проблемы с катализатором). Кроме того, с помощью лямбда измеряется температура выхлопных газов за катализатором и ЭБУ стремиться разогреть холодный катализатор управляя подачей топлива и EGR так как время разогрева катализатора тоже регламентировано ЕВРО нормами (Температура определяется путем измерения сопротивления подогревателя лямбды и импеданса ее чувствительного элемента).
Признаком нормальной работы катализатора с нормами евро-4 и выше явлется удержание напряжения на заднем лямбда зонде в районе 0,6. 0,7 вольт на стабильных режимах работы. При этом, топливные коррекции по задним B1S2 и передним B1S1 лямбда зондам должны быть около 0%. При неправильной работе катализатора топливные коррекции по задним и передним датчикам могут сильно отличаться от нуля.
Но не только напряжение от лямбда зонда и его динамические характеристики влияют на работу системы управления современного двигателя. Так как показания лямбда зонда зависят от состава прочих компонентов в выхлопных газах — система управления может косвенно определять их концентрацию. Так же система может косвенно определять и температуру катализатора, которая примерно равна температуре лямбда зонда. От температуры лямбда зонда зависит внутренне сопротивление его чувствительного элемента и потолок формируемого напряжения. По верхней и нижней полке напряжения ЭБУ может косвенно судить о концентрациях других примесей.
Исходя из вышеописанного, следует, что современные системы управления двигателем умеют не только удерживать концентрацию кислорода за катализатором. Дополнительно удерживается температура каталитического нейтрализатора в требуемом диапазоне, косвенно отслеживается и удерживается других примесей за катализатором.
Диагностика ДАТЧИКА КИСЛОРОДА (лямбда зонд) и КАТАЛИЗАТОРА за 5 минут
К сожалению, катализатор имеет ограниченный ресурс. И в тот момент, когда автовладелец сталкивается с проблемой катализатора, у него есть выбор — приобрести новый катализатор или решить проблему другим способом. Наш человек смотря на дымящиеся трубы заводов и стоимость катализатора, конечно же ищет альтернативный вариант. На современных автомобилях обмануть блок управления совсем не просто, так как в процессе участвует множество параметров с узким коридором. Поэтому народные методы в виде проставок и резисторов с конденсаторами уже не годятся. Даже если эти методы и работают не некоторых автомобилях, то неизбежно растет расход топлива. Ввиду этого, производители эмуляторов катализатора постоянно совершенствуют алгоритмы эмуляции для наиболее точного воссоздания всех требуемых параметров. В современном эмуляторе катализатора эмулируются около 10 различных параметров: напряжения на различных режимах, динамические параметры, количество запасенного кислорода, эффективность катализатора, внутреннее сопротивление датчика, импеданс, время отсечки, реакция на манипуляцию педали газа, температура катализатора, режим прогрева, скорость реакции чувствительного элемента, изменение эффективности катализатора при изменении нагрузки.
READ Как сделать обманку лямбда зонда своими руками
Где находится датчик кислорода
Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.
Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.
На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.
ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.
Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.
Метод первый
Предполагает очистку элемента подогре от нагара (применяется когда возникает неисправность нагревателя датчика кислорода). Для реализации этого метода необходимо обеспечить доступ к чувствительной керамической части устройства, которая скрыта за защитным колпачком. Снять указанный колпачок можно с помощью тонкого напильника, с помощью которого нужно сделать надрезы в области основания датчика. Если демонтировать колпачок полностью не получится, то допускается сделать маленькие окошки размером около 5 мм. Для дальнейшей работы необходимо около 100 мл ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины.
Когда защитный колпачок был демонтирован полностью, то для его восстановления на его посадочном месте придется воспользоваться аргоновой сваркой.
Процедура по восстановлению выполняется по следующему алгоритму:
- Налить 100 мл ортофосфорной кислоты в стеклянную емкость.
- Опустить керамический элемент датчика в кислоту. Полностью опускать датчик в кислоту нельзя! После этого подождать около 20 минут с тем, чтобы кислота растворила сажу.
- Извлечь датчик и промыть его проточной водой из крана, а затем дать ему высохнуть.
Порой на выполнение чистки датчика таким методом нужно потратить до восьми часов времени, ведь если с первого раза очистить сажу не получилось, то имеет смысл повторить процедуру два и более раза, причем можно воспользоваться кистью для выполнения механической обработки поверхности. Вместо кисти можно воспользоваться зубной щеткой.
Датчики от сторонних производителей
Чтобы улучшить работу двигателя или просто заметить кислородный датчик, вышедший из строя, автовладельцы обращаются к вариантам от сторонних производителей, выпускающих, в том числе, и широкополосные датчики. Для этого лучше брать продукцию известных компаний, среди которых популярны:
- АЕМ performance electronics;
- INNOVATE motorsports;
- Depo Racing.
Каждый из этих брендов предлагает несколько типов и поколений датчиков кислорода, которые отличаются приемлемым уровнем точности и надежности. Есть определенные нарекания к широкополосным зондам от Depo Racing, но и здесь многие специалисты поспорили бы.
Зонды от INNOVATE motorsports требуют предварительной калибровки. Для этого их нужно подключить на воздухе, чтобы они установили нужное значение, и только после этого устанавливать в выхлопную систему. Иногда в них возникают проблемы с контроллерами и другой электронной начинкой. Наименьшее количество проблем возникает с АЕМ performance electronics, но они стоят дороже всего.
При установке широкополосного лямбда-зонда нужно знать, что он не переносит перегрева. Поэтому они устанавливаются на расстоянии не менее 40, а лучше 50 см от турбины или начала штанов выпускного коллектора.
Купить обманку лямда зонда
Самый простой и эффективный способ с точки зрения установки и экономии времени — это покупка готовой обмакни датчика кислорода.
В Москве обманку лямда зонда в 2022 году можно купить за:
- 1500 рублей — это за эмулятор катализатора (электронной обманки). Установка обойдется около 500 рублей.
- До 1400 рублей — это за угловой вариант обманки.
- До 1200 рублей — это за обманку второго лямбда датчика с металлическим миникатализатором. Подходит для автомобилей с двигателями класса Евро 4.
- 500 рублей — это за самый распространенный вариант, механическую обманку производителя Fort Luft. В ней нет микрокатализатора. Устанавливается на автомобили до 2001 года выпуска.
