Как проверить титановый лямбда зонд

Тестирование лямбда-зонда (осциллограф) + интегрированный конвертер (цирконий-титан)

Всем привет. Так получилось, что не так давно на моей машине (Volvo 740) окончательно отмер датчик кислорода (лямбда-зонд). По не совсем удачному стечению обстоятельств — у меня оказалась топливная система Siemens, которая известна тем, что ее датчики стоят гораздо дороже, нежели Bosch. За новенькую лямбду, в среднем по-магазинам, хотят от 17 до 24 тысяч рублей. Разумеется для меня это слишком дорого и несколько поразмыслив и почитав интернеты было решено сделать конвертер.

Циркониевый и титановый зонд отличаются друг от друга тем, что первый генерирует ЭДС, а второй — меняет свое сопротивление. В первом случае нам нужно смотреть на сигнал: меньше 0.45 — бедная смесь, больше — богатая. Малое сопротивление титанового датчика — богатая смесь, большое — бедная. Если речь идет о 4х проводной титановой лямбде (более распространено), то сигнал НА датчик должен быть около 1 вольта (и сниматся далее). А если используется 3х проводная — то напряжение должно быть уже около 5 вольт.

Для пояснения приведу графики:

титан (сопротивление) цирконий (эдс)

О том что получилось, ниже.

Собственно инградиенты получились такие: плата Arduino, несколько метров провода, обвес элементов (он будет дан ниже) и собственно новенький лямбда-зонд от BOSCH. Все вместе — не больше 1400 рублей.

Самый главный вопрос: почему же все таки Arduino используется как основной элемент? Все очень просто: во-первых он был под рукой. Во-вторых — его стоимость — 180 рублей (!) если заказываеть на ebay.com. В-третьих он уже полностью готов для использования (не надо мучиться с поиском драйверов, программаторами и прочим, те кто знаком с AVR поймут меня). В первой версии устройства использовалась средняя плата — версия UNO. Такая же как на картинке:

Уже позже, пришла версия Nano, она заметно меньших размеров, правда корпус для нее оказался все равно большеват. Но для UNO он был тоже мал.

Теперь перейдем непосредственно к схеме и программе, зашитой в него.

Arduino подключается таким образом (рисовать пришлось в паинте, ибо не давно слетела винда):

По схеме подключения:
R1 — порядка 100 кОм (можно меньше).
R2 — 5-6 мОм
VD1 — любой светодиод на 3-5 вольт
на схеме пометил своим названием — оптопара PC817, или аналогичная.
5 вольт на питание платы берутся от USB-переходника (пока что не подвел питание, езжу так).
Красный провод, отводящий 5 вольт на выход оптопары имеет смысл только когда используется 3х контактный датчик (об этом было написано в начале статьи)

В моем случае использовалась 4х контактная лямбда BOSCH:
Черный — сигнальный — на ногу А0 платы
Серый — масса сигнального — или на массу, или на контакт GND платы. У меня сделано вторым методом, но лучше подключить к массе автомобиля.
Белые — один на постоянные (!) +12 вольт, второй на массу.

Т.к. родные провода датчика очень короткие, мне пришлось их удлинить: разъемы купил на авторынке, провода сечением 1мм (можно 0.75) разных цветов усадил в термоусадку. Многие задаются вопросом, мол могут ли идти помехи на сигнальный провод от соседних. Как показывает практика — нет, даже учитывая тот факт что мой провод, в сумме получился чуть больше метра.

Разница в нагревателях титановой и циркониевой лямбды состоит в том, что цирконий нагревается ВСЕГДА, а титан только прогревается вначале.

На ардуино зашивается вот такая программа, любезно подкорректированная моим другом-программистом Алексеем:

int ledPin = 2; // Светодиод подсоединен к выводу 13
int analogPinInput = 0;
int outputSignal = 3;
double input = 0.0;

void setup()<
pinMode(ledPin, OUTPUT); // устанавливаем вывод 13 как выход
pinMode(outputSignal, OUTPUT);
Serial.begin(1200);//9600
>

void loop()<
double voltageLevel = 0.0;
while(true)<
voltageLevel = inputVoltageLevel();
if(voltageLevel >= 0.45 && voltageLevel != 0)<
digitalWrite(outputSignal, HIGH);
digitalWrite(ledPin, HIGH);
>
if(voltageLevel < 0.45 && voltageLevel != 0)<
digitalWrite(outputSignal, LOW);
digitalWrite(ledPin, LOW);
>
Serial.println(voltageLevel);
>
>

double inputVoltageLevel()<
input = analogRead(analogPinInput) * 0.0049;
return(input);
>

О том что тут происходит:
Контроллер мерит сигнал приходящий на ногу А0,
если сигнал меньше 0.45 вольт — плата ни чего не делает
если больше — подает питание на выход 13, открывая оптопару.
Все приходящие значения она отправляет в виртуальный ком-порт для считывания (если не подключен к компьютеру, все остается работать как и надо).
Светодиод работает тогда, когда идет богатая смесь.

Плата прошивается с помощью родного софта Arduino, который качается на официальном сайте (мануалов в инете слишком много на этот счет), дальше плата подключается к компьютеру и шьется круглой кнопочкой (Загрузить).

В целом, конвертер готов. Теперь наступает самое интересное:

Силами все того же Алексея и желанием что то по-писать, был написана такая софтина (на JAVA, требует установки ява-машины):

Подключаем к компьютеру ардуино, который уже подключен ко всей системе, запускаем программу и видим… график того что происходит на лямбде. Очень удобно тестировать так любой-другой зонд, просматривая его осциллограмму. Пробовали на другой машине — все работает и производительности контроллера и программы хватает с избытком (ей же мерили еще сигнал форсунок, но об этом разговор уже будет в другой "статье").

Под капотом машины, оно выглядит примерно так (этап колхозинга — обкатываемся):

Езжу так уже почти месяц — схема полностью рабочая. Раньше спустся полчаса поездки инжектор вываливался в аварийный режим. Расход стал меньше, мотор стал поохотней крутится.

Устройство, принцип действия, диагностика лямбда-зондов. Циркониевый. Титановый. Широкополосный.

Какие бывают лямбда зонды, как устроены, как диагностировать неисправность кислородного датчика и методы проверки осциллографом. Давайте рассмотрим подробно в этой практической статье.

Существуют три типа кислородных датчиков, которые применяются в автомобилях. Циркониевый датчик. Титановый датчик. Широкополосный.

Существует в основном три разных, не взаимозаменяемых типа лямбда-датчика. Лямбда-датчики из диоксида циркония и диоксида титана также называют переключающими, скачками напряжения или «двоичными» датчиками, поскольку их выходной сигнал изменяется между двумя значениями в зависимости от того, находится ли топливо в обогащенном или обедненном состоянии. Третий тип — это широкополосный лямбда-датчик. Эти датчики также известны, как «линейные» лямбда-зонды, потому что они имеют выходной сигнал, который пропорционален широкому диапазону соотношений воздух-топливо. Широкополосные кислородные датчики измеряют эти соотношения и переходы между ними более точно.

Кислородный датчик

Лямбд-зонд устанавливается в выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором и непосредственно за катализатором. Кислородные датчики называются в обиходе первая и вторая лямбда в зависимости от места установки.

В V-образном двигателе могут быть установлены один или несколько датчиков.

Циркониевый датчик

Конфигурации проводов циркониевого лямбда-зонда:

• Однопроводной кислородный датчик;
• Двухпроводной кислородный датчик;
• Трехпроводной кислородный датчик;
• Четырехпроводной кислородный датчик.

Титановый датчик

Конфигурации проводов титанового лямбда-зонда:

• Трехпроводной кислородный датчик;
• Четырехпроводной кислородный датчик.

Принцип работы датчика кислорода

Циркониевый датчик

Циркониевый датчик производит сравнение содержания кислорода в системе выпуска отработавших газов с эталонным атмосферным газом, который содержится во внутренней камере. Отработавшие газы проходят над непроницаемой керамической наружной поверхностью датчика из диоксида циркония.

Эталонный атмосферный газ содержится во внутренней камере датчика. С обеих сторон керамической секции имеются электроды. Блок управления использует сгенерированное напряжение для определения топливовоздушного отношения. Бедная смесь (λ > 1). Богатая смесь (λ < 1 ).

Почему используется именно диоксид циркония? Диоксид циркония ZrO₂ — это бесцветные кристаллы, с высокой температурой плавления, что является значительным преимуществом при использовании под воздействием высоких температур выхлопных газов.

Внимание! Температура плавления оксида циркония: 2715°C

Название ИЮПАК: Zirconium(IV) oxide, Zirconium dioxide.

Этот оксид металла применяется также в стоматологии для изготовления зубных протезов. Но в большей степени повлияло на использование оксида циркония в кислородном датчике это ещё одно его полезное свойство. Диоксид циркония при нагревании проявляет свойства твёрдого электролита и проводит ионы кислорода. Это свойство используется в выхлопных системах автомобилей, а также в промышленности в анализаторах кислорода и в топливных элементах.

Чтобы ответить на вопрос какой лямбда зонд выбрать, выясним какие бывают типы лямбда зондов, как работают и как диагностируются.

Строение циркониевого лямбда-зонда

1. Выпускная труба;
2. Корпус датчика/электрический контакт;
3. Керамический элемент;
4. Контакты;
5. Опорное значение воздуха (эталонный воздух);
6. Электроды;
7. Пористое защитное покрытие.

Блок управления (ЭБУ) постоянно регулирует топливо-воздушное соотношение. Правильное значение лямбда зонда: (λ =1 ).

Оптимальная работа кислородного датчика зависит от температуры керамики, в свою очередь оптимальная температура керамики должна быть выше 350 0 С

Для ускорения достижения рабочей температуры кислородные датчики оснащены нагревательным элементом.

Титановый датчик

Конструкции титанового и циркониевого датчиков схожи. Циркониевые датчики меняют напряжение, измеряя содержание кислорода в отработавших газах. Титановые датчики изменяют сопротивление посредством измерения содержания кислорода в выхлопных газах.

Чертеж с вырезом кислородного датчика со встроенным нагревательным элементом.

1. Соединительные провода
2. Внутренние контакты
3. Керамическая опора
4. Корпус датчика
5. Нагревательный элемент
6. Трубка с прорезью ( Slotted tube)
7. Опорное значение воздуха
8. Керамический датчик
9. Шайба

Спецификация KIA Rio 1.6 GDI (G4FD)

Используются два кислородных датчика:

Широкополосный кислородный датчик расположен перед каталитическим нейтрализатором.

Двухточечный кислородный датчик расположен за каталитическим нейтрализатором.

Блок управления использует сигнал широкополосного датчика, чтобы задать приблизительный состав топливовоздушной смеси.

Блок управления использует сигнал двухточечного датчика для коррекции смеси.

Блок управления может также осуществлять мониторинг действия каталитического нейтрализатора.

Характеристическая форма сигнала напряжения для широкополосного кислородного датчика.

Смесь стала богаче (A)

Эта смесь становится беднее (B)

Характеристическая форма сигнала напряжения для циркониевого кислородного датчика.

Обратите внимание по вертикальной шкале отображается напряжение. Циркониевый датчик.

Смесь стала богаче (A)

Эта смесь становится беднее (B)

Характеристическое напряжение для титанового кислородного датчика.

По вертикальной шкале изменение сопротивления. Титановый датчик.

Смесь стала богаче (A)

Эта смесь становится беднее (B)

Осциллограммы лямбда-зондов

Проверка циркониевого датчика осциллографом

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода. Выходное напряжение датчика подается на аналогово-цифровой преобразователь (A). Блок управления производит сравнение цифрового выхода с данными внутренней справочной таблицы.

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода циркониевым датчиком

Для поддержания правильного соотношения топливовоздушной смеси блок управления регулирует сигнал на инжектор, для этого использует ШИМ-сигнал для управления температурой датчика (B).

Для производства измерений используется осциллоскоп.

Напряжение измеряется между точками X и Y отмеченными на электрической схеме.

Характеристическая форма сигнала напряжения для циркониевого кислородного датчика

Характеристическая форма сигнала напряжения для циркониевого кислородного датчика

Проверка титанового датчика осциллографом

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода

Упрощенная электрическая схема системы измерения кислорода титановым датчиком

Система измерения кислорода титановым датчиком:

Цепь делителя напряжения. Внутренний резистор.

Напряжение датчика изменяется по мере изменения содержания кислорода в отработавших газах.

Сопротивление датчика также изменяется по мере изменения содержания кислорода в отработавших газах.

Напряжение подается на аналого-цифровой преобразователь (B).

Блок управления автомобиля производит сравнение цифрового выхода с данными внутренней справочной таблицы.

Для поддержания правильного соотношения топливовоздушной смеси блок управления регулирует сигнал на инжекторы. Напряжение, подаваемое в цепь делителя напряжения, должно быть исключительно стабильным, так как блок управления воспринимает любое изменение как изменение содержания кислорода в отработавших газах.

Схема поддержания стабильного напряжения датчика:

Изменяющееся напряжение аккумуляторной батареи проходит через цепь регулятора (A), при этом цепь регулятора поддерживает напряжение постоянным.

Блок управления использует ШИМ-сигнал для управления температурой датчика (C).

Для производства измерений осциллоскопом измеряется напряжение между точками X и Y указанными на принципиальной схеме.

Характеристическая форма сигнала напряжения для титанового кислородного датчика.

Блок управления использует ШИМ-сигнал для управления температурой датчика.

Характеристическая форма сигнала напряжения для титанового кислородного датчика

Иногда требуется вы]вить исправность нагревательного элемента кислородного датчика. Компьютерная диагностика при этом не всегда сможет определить этот параметр. Кроме выявления неисправности нагревателя лямбда-зонда эта диагностика даёт информацию о скорости нагрева датчика. Это необходимо чтобы понимать в какой момент датчик выходит на рабочую температуру.

С помощью осциллографа исследуем характеристическую форму сигнала напряжения для датчика при быстром нагреве.

форма сигнала напряжения при быстром нагреве датчика кислорода

Характеристическая форма сигнала напряжения для датчика при медленном нагреве

форма сигнала напряжения при медленном нагреве датчика кислорода

Диагностика и срок службы лямбда-зондов

Срок службы циркониевого датчика

Ожидаемый срок службы: (48000 – 80000 км (30000 — 50000 миль)). По мере износа датчика возрастает время реакции.

Диагностика циркониевого датчика

Осторожно! Ни в коем случае не используйте омметр на циркониевом датчике — это может привести к его повреждению.

Проверьте время реакции и параметры изменения напряжения осциллографом.

Для контроля напряжения пользуйтесь вольтметром. Проверьте на отсутствие угольных отложений на контактах.

• Проверьте работу цепи обогрева.
• Проверьте состояние соединений заземления.
• Проверьте неразрывность электрического соединения.

Срок службы титанового датчика

Ожидаемый срок службы: (48,000 – 80,000 km (30,000 — 50,000 miles)). По мере износа датчика возрастает время реакции.

Диагностика титанового датчика

• Проверьте время реакции и параметры изменения напряжения. Для контроля сопротивления пользуйтесь омметром.
• Проверьте на наличие отсутствие отложений, мешающих качественной диагностике.
• Проверьте работу цепи обогрева.
• Проверьте питание датчика. Правильное значение: (5V).
• Проверьте состояние соединений заземления.
• Проверьте неразрывность электрического соединения.

На этом, пожалуй, прервусь. Если остались вопросы, то задавайте в комментариях, так как всё в одну статью не поместить. Кроме того, история полна частных случаев, и у каждого свои неповторимые симптомы не похожие на то, что было у других ранее. Благодарю за интерес проявленный к материалу.

Как проверить титановый лямбда зонд

Всем добрый вечер! Сейчас будет написан подробный отчёт о победе над очередной неисправностью в моей вольве. Статья актуальна для тех у кого 10-клапанный мотор B5252S 2,5литра 144лс либо двухлитровый 10-клапанный 120лс с ЭБУ Fenix 5.2. Именно на эти моторы устанавливался титановый лямбда-зонд. На все другие версии 850-ой ставили как и на большинство машин циркониевую лямбду. Титановые заметно дороже, сложнее и качественнее. Если циркониевую можно легко заменить на аналоги от бош или вазовские лямбды, то с титановой такая фишка не пройдет. Оригинал стоит около 9тыр, аналоги от 5тыр. В данный момент не могу себе позволить покупать такие дорогие датчики, поэтому решил заменить титановую на циркониевую. Как это сделать — описано ниже.

Итак. Ездил я ни о чем не подозревая, как несколько раз в неделю на приборке стала загораться зеленая лампочка лямбды, на вольвах это также check engine или в простонародье "джеки чан")

Потом лампочка загорелась и больше не хотела гаснуть. Вырос расход, уменьшилась тяга и машина стала "туповато" реагировать на педаль газа. Считал ошибки мини-адаптером(тоже самодельный сделан по статье с сайта volvo850.ru) Ошибка 5-2-1 — нагреватель лямбда-зонда. Проверили мультиметром контакты на самой лямбде — умер нагреватель, а значит менять датчик.

Где искать лямбду — она находится прямо позади выпускного коллектора и гофры, перед катализатором.

Разъем проводов лямбды находится под бачком с тормозной жидкостью и вакуумником в правой части капота.

Чтобы расцепить необычный разъем вам понадобится плоская отвертка — вставляете ее сбоку и отодвигаете красную заслонку в сторону — разъемы отсоединяются.
У титановой лямбды четыре контакта:
Белый и красный провода- подогрев.
черный-сигнал
желтый-масса

Итак удостоверились, что конец самой лямбде, а дело не в проводке. Выкручиваем лямбду, для этого залезаем под машину, брызгаем WD-40(желательно делаем это за день до выкручивания датчика) берем ключ на 22 и откручиваем лямбду. У меня открутилась легко. Идём с нею в магаз и требуем выдать NTK лямбда-зонд универсальный, в моем городе стоит 1900р

Сверху новая, снизу старая. Перед покупкой сверить резьбу. Если такой лямбды нет, можно попробовать другие, главное, чтобы вкрутилась и было 4 контактных провода. Для особо запущенных случаев — можно заткнуть оригинальную дыру заглушкой и для новой лямбды сделать новое отверстие.

Далее самое интересное: почему нельзя просто воткнуть циркониевую лямбду вместо нашей пи*датой титановой. Циркониевые лямбды посылают на ЭБУ напряжение, а титановые сопротивление. Тоесть наша задача преобразовать напряжение новой лямбды в сопротивление, чтобы ЭБУ Fenix 5.2 смог адекватно воспринять новую лямбду. Инфы об этом специально для вольво не нашел. Поэтому воспользовались сайтом субарей(на них тоже ставили титановые).
Сделали схему и спаяли адаптер:

Два транзистора и резистор. Два потому что через один транзистор сигнал не доходил. Можно было взять помощнее, но мы взяли два по-надежнее.
Первоначальный вид был такой:

Правильно зацепите разъем от старой лямбды к проводам новой.
Долго адаптер не продержался и похоже от температуры возле выхлопного коллектора сдох один из транзисторов. Поэтому мы сделали ещё один с учётом прошлых ошибок:

Сделали в коробочке из-под сетевой розетки(всё же компьютерщики) и сразу вывели ему разъем для диагностики через мультиметр(на данных фотках его еще нет) Совет — делайте провод хорошо изолированным ото всего и готовым к теплу коллектора+для адаптера подлиньше, чтобы можно было его разместить в удобном для вас месте, подальше от коллектора. Я закинул адаптер в выемку справа от тормозного бачка и блока АБС.

Закручиваем лямбду — первый раз со смазкой она пойдет легко и закручивайте пока не станет туго(сразу почувствуете) но давить по жести не надо — во время первых поездок нам пришлось несколько раз переделывать систему и снимать лямбду.

Итак после установки стираем ошибки, либо сбрасываем плюсовую клемму минут на пять. Заводимся. Слушаем мотор, следим за приборкой, нюхаем выхлоп(когда у меня не работала лямбда, он был жутко вонючим) Лампочка лямбды может снова загореться — читаем ошибочки. У меня умирал один транзистор и был всё время открыт из-за чего смесь была переобагощенной.
Даже если лампа загорелась, но мотор работает стабильно — едем кататсо. Бывает системе нужно адаптироваться. Тестируйте машину в разных условиях, катайтесь плавно, топите, оттормаживайтесь и прочее. Если не гаснет — проверяем ошибки и прозваниваем адаптер. Если всё сделали правильно, через какое-то время лампочка должна потухнуть, либо она вообще не загорится. Катаемся и меряем расход, после чего радуемся^_^

Обновления
Пока что система проходит обкатку и не стоит бежать и делать такой же адаптер. Возможны дополнения, в данный момент наблюдаю обедненную смесь, буду играть с резистором и сопротивлением.
13.10.2011
Итак седня поставили резистор на 270 Ом, смесь стала богаче, разгон более резвый, колбасит на холостых меньше. Выхлоп стал чуть более вонючий, но до "нормального" запаха недошел) Также замеченные изменения — на низах появилась хорошая тяга, на верхах тоже хорошо, но изменился "кик-даун". Раньше когда машина уходила на пониженную был прямо рывок, а сейчас стало плавнее. Будто на низких смесь нормальная, а на высоких немного не хватает. Будем еще поднимать сопротивление.
28.10.2011
На резисторе 270 Ом, ездит бодро, но свечи уже черные, смесь богатая) Выхлоп нормальный, поэтому оставлю так. А то если меньше — хуже едет) А вот больше уже ничего не дает. Поставили доп резистор на 150 Ом с крутилкой — эффект либо незаметен, либо его нет.

Доп. инфа
Для других машин можно сделать такой же адаптер. Разница будет в элементах самой схемы — транзисторах и резисторах, придется настраивать индивидуально под каждую машину. Еще могут меняться провода на лямбдах.

Диагностика лямбда-зонда

Уже не в первый раз люди просят добавить на сайт информацию именно по диагностике лямбда-зонда, как титанового, так и циркониевого. Выбрал время, собрал инфу в кучу, вываливаю! Усваиваем!

В двух словах об устройстве и предназначение лямбда-зонда вообще. Писать буду простейшим незаумным и понятным каждому языком, тапками не кидаемся.

Придумана и вставлена в машины лямбда для анализа содержания кислорода в выхлопе и передаче полученной информации в «мозги» автомобиля. Другими словами, более правильное название лямбды — «Кислородный датчик». Объединяет оба вида датчиков их место в электронной системе управления подачей топлива, они сигнализируют «мозгам» о качестве топливовоздушной смеси (богатая/бедная). Ну а дальше, электроника сама делает вывод, обеднить смесь, подаваемую в цилиндры или нет. В некоторых автомобилях могут использоваться два датчика, один из которых установлен после катализатора и его функция в проверке состояния катализатора и контроле работы и исправности основной лямбды, находящейся во впускном коллекторе, либо максимально близко от него.

Рисунок выше что-то типа общего вида лямбда-зонда. Смысл фразы станет понятен ниже, из описания конструкции каждого из них. Цифрами на схеме обозначены:

1. металлический корпус с резьбой и шестигранником “под ключ”;
2. уплотнительное кольцо;
3. токосъемник электрического сигнала;
4. керамический изолятор;
5. провода;
6. манжета проводов уплотнительная;
7. токоподводящий контакт провода питания нагревателя;
8. наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха;
9. чувствительный элемент;
10. керамический наконечник;
11. защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Остановимся на устройстве и принципе работы каждой из лямбд в соответствуюших им разделах.

Диагностика титанового лямбда-зонда.

Принцип работы и устройство титанового лямбда-зонда

Итак, для владельцев Jeep Cherokee и для других «счастливчиков», имеющих титановый лямбда-зонд, картинка, приведенная выше и есть именно то, что втыкнуто в выпускной коллектор. Почему? Да потому что чувствительный элемент 9 на схеме изготовлен на основе титана, потому что именно он очень привередлив к колебаниям температуры, от которых зависит точность его показаний. Уж не знаю, чем думали конструктора Chrysler, Nissan, Toyota и Mitsubishi, когда ставили на авто некоторых лет титановые лямбды, но явно не головой.

Принцип работы такой лямбды таков, что от содержания кислорода в выхлопных газах он меняет свою проводимость. Выделю ниже то, что очень желательно запомнить, дабы когда-нибудь хаотично не искать по инету:

Титановый лямбда-зонд меняет свое сопротивление скачкообразно от малого (менее 1 кОм) при богатой смеси до большого (свыше 20 кОм) при бедной смеси.

Электронная система управления подачей топлива подает напряжение (1 вольт как правило, на автомобилях Jeep это 5 вольт) на сигнальный провод лямбда зонда. При бедной смеси тока проходит меньше, система «подливает», дабы выровнять качество ТВС, при богатой смеси сопротивление титанового датчика меньше, следовательно тока проходит больше и нужно смесь обеднить, чем «мозги» и занимаются. Вот таким Макаром все это и работает, показания лямбда «скачут» и мозг догоняет их следом, то делая смесь богаче, то беднее.

Минус титанового лямбда-зонда не только в его цене (все знают, каких космических денег он сейчас стоит?) и даже не в том, что при заказе титанового могут приволочь или впарить циркониевый, а в зависимости точности показаний от температуры. Именно для этого и предусмотрен подогрев чувствительного элемента, который греет лямбду сокло 15 секунд до прогрева и потом обязан поддерживать при необходимости температуру, требуемую для нормальной работы датчика.

Кстати, внешнее отличие титанового лямбда-зонда от циркониевого еще и в том, что у титанового отсутствует отверстие для атмосферного воздуха в наружнем защитном экране 8.

Диагностика титанового лямбда-зонда проводится следующим образом: при выключенном зажигании снимаем разъем с кислородного датчика, измеряем омметром сопротивление датчика. При исправной лямбде сопротивление должно быть в пределах 5-7 Ом, при сопротивлении в бесконечность лямбда-зонд однозначно мертв!

Тем не менее, диагностика титанового лямбда-зонда омметром может быть не всегда достоверна. Объясняется это тем, что сопротивление лямбды примерно сопоставимо с сопротивлением тестера. Существует еще пара способов определить его работоспособность.

Способ первый. Первый способ самый простой, если у Вас уже есть шнурок Питона. Снимаем программой RenixCom логи с автомобиля, открываем их программой ViewLog и смотрим под графиком напряжение O2. На картинке ниже искомые цифры подчеркнуты.

Постоянно одно значение (около 5 вольт) и ровная зеленая линия на графике, говорит о том, что датчик неисправен. О степени «усталости» лямбды говорит график, чем меньше величина периода на графике, тем живее лямбда-зонд. Большие периоды говорят о том, что лямбда «устает». Я думаю, что наиболее ценны эти данные в совокупности со всеми остальными, нежели, как основные опорные.

Способ второй. Способ основывается на вычислении напряжения на сигнальном проводе с помощью резистора и вольтметра. Эти действия довольно сложны, трудоемки, поэтому останавливаться на них я не буду, считаю, что проще, дешевле и выгоднее купить переходник, изваять шнурок Питона и смотреть цифры из салона машины, нежели возиться в любое время года и погоду под машиной с тестером, паяльником и формулами. Если вдруг кому-то захочется драйва от этих действий, рисуйте в форму обратной связи, я вышлю как правильно заниматься этим онанизмом.

Но неправильно работать титановая лямбда может и от недостатка подогрева. Для проверки работоспособности нагревательного элемента так же измеряем омметром сопротивление. Показания в пределах от 1,2 до 15 Ом говорят о работоспособном элементе подогрева.

Диагностика циркониевого лямбда-зонда.

Принцип работы и устройство циркониевого лямбда-зонда

Циркониевая лямбда выполнена аналогично титановой. Из внешних признаков разница возможна в количестве проводов (у титановой один провод точно всегда идет на подогрев, у циркониевой подогрев необязателен) и в отверстии в защитном экране для атмосферного воздуха.

Внутри находится чувствительный элемент с платиновыми электродами, один электрод расположен в среде выхопных газов, второй в атмосферном воздухе. Пространство между защитным наконечником и электродом наполнено пористой керамикой на основе циркония. Она является твердым электролитом, проводящим ионы кислорода.

После прогрева циркониевой лямбды до рабочей температуры (300-400 градусов) между электродами возникает напряжение, величина которого определяется разностью содержания кислорода в атмосферном воздухе и в отработавших выхлопных газах. Т.е. чем больше концентрация кислорода в выхлопных газах, тем меньше выходное напряжение циркониевого лямбда-зонда.

При «правильном» составе топливовоздушной смеси (14,7:1) значение выходного напряжения составляет 0,45-0,5 вольт. Примечательно, что в сравнении с титановым лямбда-зондом, который изменяет свое сопротивление в зависимости от содержания кислорода в выхлопных газах, циркониевый датчик это напряжение «генерирует». Механизм возникновения напряжения (э.д.с.) описывать смысла нет, нам это совсем не нужно.

К сожалению, информации по диагностике циркониевых датчиков с помощью омметра/вольтметра/амперметра я пока не нашел. Вернее той информации, которой бы я доверял. Поэтому делюсь найденным способом оценки работоспособности лямбда-зонда с помощью ПО. Программное обеспечение может различаться в зависимости от моделей машин и способов «чтения» авто программами. Например, для диагностики Jeep Cherokee, Jeep Grand Cherokee с системой впрыска топлива Mopar при отсутствии разъема OBD-II используем программу JMDRB последней версии 2.1. Для автомобилей с OBD-II пользуем другие программы, рисующие графики. Чтение графиков идентично и не зависит от используемого ПО, циркониевый лямбда-зонд читается одинаково.

«Усталость» лямбда-зонда.

Ресурс работы циркониевого датчика 100-160 тыс. км. Со временем чувствительность его может ухудшаться, что сказывается на его быстродействии. Как мы это видим и как определяем? Все довольно просто: исправный датчик в течении 10 секунд работы должен давать нам не менее 8 переключений, т.е. не менее 4-х периодов на графике. Чем плавнее переключения, чем их меньше, тем более устала лямбда. Следует заметить и запомнить, что этот критерий работает на повышенных оборотах двигателя, на 2000-2500 об. в минуту.

Еще одна из причин «усталости» лямбда-зонда — его загрязнение, применение различных присадок в топливо, низкое качество топлива, попадание антифриза либо его составных частей в систему выпуска. Именно поэтому вышеописанный способ диагностики является лишь предпосылкой к тщательному обследованию автомобиля и не позволяет сказать, что после замены лямбды следующая будет работать лучше и дольше.

Еще тест.

Возможна проверка измерения напряжения с помощью дпоступления дополнительного топлива. На прогретом двигателе, работающем на холостых, снимаем вакуумный шланг с регулятора давления топлива в системе. Снятие шланга повысит давление в системе, следовательно увеличится и количество подаваемого в цилиндры топлива. При исправном датчике его выходное напряжение повысится, если же этого не происодит, то причина либо в давлении в топливной системе, либо в неисправности лямбда-зонда.

Вот и все, что я могу рассказать на данный момент о диагностике неисправности лямбда-зонда. Работаю над этим дальше, но пока все. Единственный момент, о котором стоит сказать: скорей всего в циркониевом датчике кислорода постоянное значение выходного напряжения либо около нуля, либо около 1 вольта тоже говорит о его неисправности.

Восстановление лямбда-зонда.

Ну чего сказать об восстановлении. Мое мнение-это онанизм. Это своеобразное продлении агонии умирающего датчика. Во-первых, чистка на 100% не очистит датчик. Во-вторых, стоит ли оно того? Сегодня мы его чистим, а завтра он у нас умрет в самый неподходящий момент и все равно нужно будет покупать новый. А времени будет затрачено в пару раз больше. Короче, думаем своей головой и помним, что восстановление лямбда-зонда не есть панацея и ее загрязненность может быть следами других неисправностей автомобиля, следовательно проблема вовсе не в кислородном датчике.

Итак, как мы понимаем, что лямбда «умирает» или что загрязнена? Возрастает расход топлива, имеем неустойчивый ХХ, движок пытается заглохнуть, ухудшаются динамические свойства авто. Все вышеперечисленное-зависимость от качества ТВС (топливовоздушной смеси), то бишь, результат работы лямбды по анализу содержания кислорода в выхлопных газах. Будем лечить мертвого пациента? Хорошо!

Ортофосфорная кислота. Продается в местах высокой концентрации радиодеталей и химии для радиолюбителей. Используется для пайки или для очистки металла от оксидов. Ни металлу, ни пористой структуре керамического наконечника плохого она не сделает. Концентрация ортофосфорной кислоты в продаваемых баночках уже подходящая нам.

Для очистки наконечника лямбда-зонда ортофосфорной кислотой окунаем наконечник в кислоту и выдерживаем в ней минут 15-20. Результатом будет заметно посветлевший металл, свободный от окислов и нагара. Если это вариант не сделал своего дела, приступаем ко второму варианту! Аккуратно смачиваем наконечник кислотой, снимаем крышку с конфорки газовой плиты и нагреваем на газу до тех пор, пока кислота не начнет кипеть и брызгать. Обильно смываем водой следы реакции, мочим снова и так до достижения результата.

Сжатый воздух. Для лямбда-зондов с отверстием для атмосферного воздуха возможен и такой вариант. Засор этого отверстия тоже может быть причиной неправильной работы лямбды. Отложения на пористой структуре таким образом не снять, это скорее для отведения души и исключения этой причны. Воздух должен быть без влаги, чем выше его давление, тем лучше.

На этом все! Подведя итоги скажу, что восстановление лямбда-зонда ортофосфорной кислотой, либо другими способами я бы все же не рекомендовал. Юзайте заведомо исправные датчики и все будет отлично! Если есть предложения, дополнения, если я где ошибся, сообщите мне об этом любым доступным способом, буду очень признателен.

Напоследок немного ценных сведений до кучи, которые нужно знать и нежелательно забывать, тем более, что эти данные относятся и к работе лямбда-зонда.

Виды лямбда-зондов и способы проверки их исправности

Количество датчиков в современном автомобиле неуклонно растёт. На некоторых машинах их число приближается к четырём десяткам, и значительная их часть призвана улучшать состав топливовоздушной смеси и улучшать экологические характеристики выхлопа.
Лямбда-зонд – одно из таких устройств. Измеряя количество кислорода в составе выхлопных газов, оно отсылает эту информацию в бортовой компьютер, использующий полученные данные для регулировки состава горючей смеси, увеличивая или уменьшая подачу в камеру сгорания топлива. Присутствующий в составе лямбда-зонда катализатор нейтрализует вредные компоненты выхлопа, превращая их в безвредные или малоактивные.

Любой сбой или неисправность в датчиках кислорода (они устанавливаются с обеих сторон каталитического нейтрализатора) грозят переводом работы силового агрегата в аварийный режим, при котором состав смеси становится обогащённым и практически неконтролируемым. Мало того, что такая нештатная ситуация приводит к повышенному расходу топлива и уменьшению ресурса мотора, ухудшаются и экологические параметры выхлопа. Поэтому так важно периодически проводить диагностику этого узла. Как проверить лямбда-зонд в гаражных условиях, каковы основные симптомы неисправностей датчиков О2 и возможно ли их устранение посредством ремонта, и пойдёт речь в данном информационном материале.

Лямбда-зонд: детальное знакомство

Ужесточение требований, касающихся состава выхлопных газов, — это не просто блажь автопроизводителей. Впервые о вредном влиянии автомобильного выхлопа заговорили в конце прошлого столетия, когда стала очевидной роль увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере в распространении парникового эффекта. Ряд международных конвенций призвал государства пересмотреть свою политику касательно уменьшения доли выброса вредных веществ в результате сжигания углеводородов.

И первыми на эти требования откликнулись производители транспортных средств, во многом благодаря появлению европейских норм, регулирующих токсичность выхлопных газов. Присутствие в автомобиле каталитического нейтрализатора в настоящее время является обязательной для тех стран, в которых действуют стандарты Евро, которые также постоянно ужесточаются.

Лямбда-зонд в автомобиле отвечает за количественный анализ содержания в выхлопе кислорода на участках до и после прохождения катализатора. Эта информация передаётся в ЭБУ, который и определяет, насколько качественной является смесь воздуха и горючего, регулируя их процентное содержание.

Перед катализатором, где находится первый лямбда-зонд, кислородный датчик проверяет выхлопные газы, ещё не подвергшиеся обработке каталитическим нейтрализатором.

Дополнительный датчик О2, устанавливаемый после катализатора, проверяет выхлоп, в котором многие вредные компоненты уже преобразованы в безопасные. Такая двойная система позволяет определять характеристики ТВС с большей точностью и соответствующим образом корректировать подачу горючего и атмосферного воздуха в камеру сгорания.

Так что если вас спросят, что такое лямбда-зонд в автомобиле, вы сможете общими словами дать убедительный ответ. Но получить развёрнутые знания можно только после знакомства с тем, как работает это устройство.

Принцип работы лямбда-зонда

Как известно, в настоящее время пока ещё не изобретено способов, как повысить КПД технического устройства до 100%. Автомобильный двигатель не является исключением – в этом сложном агрегате существует немало узлов, в которых происходят энергетические потери. В частности, сгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах происходит не полностью, о чём свидетельствует наличие в выхлопном газе остатков кислорода и углеводородов.

Так вот, лямбда-зонд как раз и представляет собой датчик, в задачи которого входит определение химсостава выхлопа. А если быть точнее – содержимого в нём кислорода. В норме этот показатель должен находиться в пределах 0.1-0.3%. Увеличение данного значения будет свидетельствовать о переобогащённой смеси, что для ДВС так же плохо, как и работа на обеднённой ТВС.

Лямбда-зонд в большинстве случаев устанавливается в оконечной части системы выпуска отработанных газов, перед и после выпускного коллектора (следует отметить, что вместо обычного глушителя в таких случаях присутствует его модифицированная разновидность – каталитический нейтрализатор).

Разумеется, прогресс не стоит на месте – конструкция лямбда-зонда постоянно совершенствуется. Двухканальная компоновка как более простая в изготовлении характерна для транспортных средств эконом-класса, а также автомобилей, производившихся, начиная с 80-х годов прошлого века. В настоящее время преобладают системы широкополосного типа – такой лямбда-зонд оказывает более положительное воздействие работу двигателя, поскольку умеет определять состав выхлопа с гораздо большей точностью.

Если перечислить, на что влияет лямбда-зонд в машине, то окажется, что улучшение качественного состава ТВС – это отнюдь не самоцель. Благодаря более эффективному горению смеси удаётся заметно увеличить общий ресурс силового агрегата, добиться ощутимого снижения расхода топлива, а также решить проблему нестабильной работы мотора на ХХ.

Если рассмотреть более детально, как работает лямбда-зонд, то оказывается, что он не может формировать однородный сигнал, поскольку сам принцип работы силового агрегата основан на генерации неоднородного количества циклов за единицу времени. Так что можно утверждать, что кислородный датчик в общем случае реагирует на отсутствие стабильности в функционировании мотора, и оповещение об этом бортового компьютера и является основной задачей этого устройства.

Проще говоря, кислородные датчики в режиме реального времени отсылают данные в ЭБУ (вернее, в блок бортового компьютера, специализирующийся на управлении работой топливной системой), а уже там происходит анализ этих данных. Он заключается в усреднении полученной информации и сравнении результата с эталонным значением. В качестве таковой принято считать стехиометрическую топливовоздушную смесь, в которой на 1 объёмную часть горючего приходится 14.7 объёмных частей атмосферного воздуха. Такое соотношение обозначается буквой λ и принимается за единицу. Если лямбда (вот и ответ на вопрос, почему устройство называется лямбда-зондом) меньше единицы – смесь обогащённая, то есть объёмная доля топлива больше единицы. В противном случае говорят об обеднённой ТВС.

ЭБУ корректирует работу топливной системы таким образом, чтобы коэффициент λ всегда был равен единице, благоприятствуя самому эффективному сгоранию топлива и повышению КПД двигателя до максимально возможного значения.

Если отключить лямбда-зонд, даже при идеально настроенном механизме подачи ТВС, со временем он будет сбиваться. А неоптимизированное сгорание горючего – это следующие неприятные моменты:

• перегрев силового агрегата;
• более быстрый износ всех компонентов системы выхлопа, включая каталитический нейтрализатор;
• увеличенный расход технических жидкостей (масла, горючего, ОЖ);
• быстрое прогорание клапанов, поршней, колец;
• заметное снижение мощности (тяги) мотора на всех режимах.

Поэтому так важно поддерживать кислородные датчики в исправном состоянии.

Разновидности лямбда-зондов

Хотя принцип работы датчиков О2 неизменен, способы реализации измерения количества кислорода в составе выхлопа могут различаться, причём техническое усовершенствование этих устройств не прекращается ни на секунду.

Производители постоянно мониторят все недостатки зондов, стараясь вносить соответствующие изменения в их конструкцию с целью более точного измерения кислорода, увеличения надёжности и ресурса устройства, обеспечения быстрого выхода в рабочий режим.

В частности, введение предварительного подогрева керамического наконечника лямбда-зонда позволило не только обеспечить более качественную работу силового агрегата на холостых оборотах при «холодном» пуске, но и существенно увеличить ресурс самого катализатора. Первое поколение кислородных датчиков разогревалось в результате воздействия выхлопных газов, на что требовалось определённое время, на протяжении которого состав ТВС электроникой не регулировался. Чтобы решить эту проблему, решили ставить лямбда-зонд поближе к двигателю, но и этот шаг не позволил прогревать керамический наконечник до положенных 350-450°С мгновенно, так что некоторое время кислородный датчик всё равно не работал. В современных моделях присутствует электронагреватель, вступающий в работу одновременно с включением зажигания и существенно ускоряющий выход лямбда-зонда на штатный режим работы.

Вторым направлением эволюции стало появление широкополосных датчиков, которые пришли на смену двухкомпонентным. Изначально в системе присутствовал только один кислородный датчик, устанавливаемый до катализатора. Но оказалось, что его показания не слишком точны. Монтаж второго датчика О2 после КН позволил увеличить точность измерений, а широкополосный лямбда-зонд обеспечил многократное улучшение этого показателя.

Принцип действия лямбда-зонда широкополосного типа заключается в принудительной закачке присутствующего в выхлопе кислорода в специальную камеру. Для этого используются импульсы тока (номиналом порядка 450 милливольт). Если кислорода в выхлопе содержится меньше нормы, для его подачи в спецкамеру требуется ток большего номинала, что и фиксируется датчиком.

Лямбда-зонды могут различаться также количеством исходящих проводов (в зависимости от конкретной конструкции и функциональных возможностей устройства), которых может быть от одного до пяти.

Общепризнанной классификацией лямбда-зондов считается их разделение на:

• циркониевые устройства,
• титановые датчики кислорода;
• широкополосные лямбда-зонды.

Рассмотрим их особенности более детально.

Циркониевые кислородные датчики

Данный тип лямбда-зондов является наиболее распространённым в силу относительной простоты конструкции и невысокой себестоимости. Принцип работы датчиков О2 данного типа заключается в использовании гальванического элемента, у которого в качестве электролита выступает слой керамического покрытия из двуокиси циркония ZrO2. Диэлектрический наконечник с двух сторон имеет токопроводящие платиновые электроды в виде пластин. Действие прибора заключается в фиксации количества ионов кислорода, которые начинают выпадать на наконечнике только при нагреве последнего до температуры 350°C и выше. Чтобы фиксация кислорода началась как можно раньше при запуске холодного мотора, в корпус датчика встроен нагревательный элемент, который и осуществляет быстрый прогрев лямбда-зонда.

Отметим, что верхней критической точкой, при которой прибор может перегреться и перестать функционировать, является температура порядка 900-950°C.

Чтобы выхлопные газы беспрепятственно попадали на поверхность наконечника, корпус электродов выполнен в виде пористой поверхности. Внутрь датчика выхлоп попадает через специальную уплотнительную манжету, не пропускающую воду.

Ионы кислорода, двигаясь по керамическому электролиту от анодной пластины к катодной, создают разницу потенциалов, которая и фиксируется датчиком, передаваясь в бортовой компьютер в оцифрованном виде. Чем больше кислорода в составе выхлопа, тем меньшей будет разница потенциалов, то есть имеет место обратно пропорциональная зависимость.

Поскольку датчик работает с определённой частотой (измеряет разницу потенциалов несколько раз за секунду), ЭБУ интерпретирует эти результаты совершенно независимо от того, как в данный момент работает двигатель, что позволяет влиять на ТВС максимально эффективно, не полагаясь на различные субъективные факторы.

Циркониевые кислородные датчики могут быть 1-4-проводными. Однопроводные устройства имеют единственный сигнальный провод, замыкая цепь контактом на массу. Двухпроводной лямбда-зонд имеет отдельный провод для заземления. 3-4-проводные датчики имеют дополнительные провода для нагревательного элемента (питающий и управляющий).

Титановые лямбда-зонды

Визуально и частично схематично кислородный датчик на основе диоксида титана TiO2 схож с циркониевыми аналогами. Здесь чувствительный элемент реагирует на изменение количества кислорода в составе выхлопа благодаря наличию в составе цепи сопротивления. Принцип действия следующий: на вход датчика подаётся высокоомное напряжение эталонным номиналом 5 вольт, которое, в зависимости от состава смеси, изменяется в пределах при мерно 4 вольт от номинала. Чем богаче ТВС, тем меньше сопротивление на выходе лямбда-зонда. При обеднённой смеси сопротивление растёт. Диапазон изменения колеблется от одного до двадцати кОм, что и фиксирует датчик, передавая эта показания в бортовой компьютер.

Достоинства титанового датчика – отсутствие необходимости в использовании атмосферного воздуха, более низкая рабочая температура (примерно 700°C) и, соответственно, меньшее время выхода в рабочий режим (порядка 15 секунд).

Считается также, что лямбда-зонд на титановых элементах характеризуется большей точностью измерений.

Но поскольку и в этом типе кислородных датчиков требуется предварительный разогрев, в его конструкцию также включают нагревательный элемент. Но есть у титановых лямбда-зондов и недостатки. Главный – это высокая стоимость. В совокупности с более сложной конструкцией и высокой чувствительностью к перепадам температуры этот тип датчиков О2 большого распространения не получил.

Впрочем, измерить его работоспособность – задача достаточно простая. Для этого требуется обычный вольтметр, который подключается к контактам датчика при выключенном зажигании. Если показания измерительного прибора колеблются в диапазоне 5-7 Ом, он полностью исправен. При больших значениях, вплоть до бесконечного сопротивления, можно говорить о том, что датчик «врёт» или неисправен.

Широкополосные кислородные датчики

Этот тип лямбда-зондов характеризуется наличием двух камер:

• насосной или рабочей;
• измерительной, фиксирующей результаты измерений.

Измерительная камера использует принцип модуляции напряжения для поддержания эталонного состава выхлопа (λ=1). В насосной камере при обеднённой ТВС лишний кислород через специальный диффузионный зазор выводится наружу. Если смесь обогащённая, дефицит ионов кислорода компенсируется всасыванием необходимого количества воздуха из атмосферы через тот же диффузионный зазор.

Эти процессы сопровождаются изменением направления тока, величина которого пропорциональна объёму перемещаемого кислорода. Именно это значение и служит для детектирования величины λ (в пределах 0.7-1.7 от номинального значения).

Отметим, что рабочая температура широкополосного датчика ещё меньше – около 600°C, но и в этом случае наличие нагревательного элемента является необходимым.

Симптомы неисправности кислородных датчиков

Далеко не всегда лямбда-зонд выходит из строя внезапно и в один момент. В большинстве случаев это происходит постепенно, исподволь, что сильно затрудняет диагностику устройства.

Среди главных причин возникновения неисправностей лямбда зонда, приводящих к неконтролируемому процессу образования топливовоздушной смеси, нужно отметить следующие:

• разгерметизация корпуса кислородного датчика (в основном касается циркониевых устройств);
• проникновение в лямбда-зонд выхлопа и атмосферного воздуха;
• перегрев кислородного датчика из-за неисправностей других узлов автомобиля (например, системы зажигания);
• сбои в работе или нарушение целостности электропроводки на участке между лямбда-зондом и ЭБУ;
• моральный износ;
• получение датчиком механических повреждений (попадание камней, наезд на твёрдые препятствия).

Впрочем, последняя из вышеперечисленных причин действительно может привести к мгновенной поломке датчика, но для всех остальных характерно медленное ухудшение показателей работы силового агрегата. Именно по этой причине многие автовладельцы, в особенности без наличия опыта эксплуатации ТС, замечают неполадки в работе двигателя далеко не сразу. Но даже опытные автомобилисты зачастую не видят связь между ухудшением параметров работы мотора и функционированием кислородного датчика, поскольку такая симптоматика может свидетельствовать о поломке множества других узлов и деталей автомобиля.

Как правило, признаки выхода из строя лямбда-зонда проявляются в несколько этапов.

Сначала датчик начинает выдавать сигналы в бортовой компьютер с перебоями, что проявляется в основном при работе силового агрегата в режиме ХХ. Таким образом, нестабильность оборотов на холостом ходу – первый симптом того, что лямбда-зонд, возможно, уже не справляется со своей задачей должным образом.

Проявляется эта неисправность плавающими оборотами, причём в достаточно широком диапазоне. Не прогретый автомобиль начинает дёргаться, при работе мотора слышны хлопки, которых ранее не было. В некоторых случаях всё это сопровождается загоранием аварийной лампочки, что заставляет водителей приступить к поиску неисправностей. Но, к сожалению, так бывает далеко не всегда, поэтому автовладельцы либо полностью игнорируют такие отклонения в работе двигателя, либо начинают искать поломки в узле дроссельной заслонки (связка РХХ-ДПДЗ).

Второй этап – выдача датчиком недостоверных данных либо полное прекращение работы на прогретом моторе. Первый признак – потеря двигателем приёмистости и ощутимое запаздывание на нажатие водителем педали акселератора. Дёргание машины при движении сигнализирует о начале серьёзных сбоев в работе лямбда-зонда, но симптомом с самыми опасными для двигателя последствиями является его перегрев, о чём будет свидетельствовать соответствующая сигнальная лампочка или шкала на приборной панели.

В таких случаях, если поиски неисправности не увенчались успехом, полный выход из строя датчика О2 практически неизбежен, что станет причиной появления множества проблем, включая значительное уменьшение ресурса силового агрегата и рост расход горючего. Всё это будет сопровождаться усилением всех появившихся ранее симптомов. Не лишним будет напомнить, что лямбда-зонд (вернее, каталитический нейтрализатор) ответственен также за очистку выхлопа от вредных веществ, поэтому о его поломке может свидетельствовать и резкий запах из выхлопной трубы.

Самой неприятной неисправностью считается разгерметизация кислородного датчика, поскольку данный процесс моет привести к выходу из строя деталей поршневой группы силового агрегата, что чревато дорогостоящим ремонтом. При такой поломке выхлопные газы (по крайней мере, значительная их часть), минуя выхлопную трубу, устремляются в заборный патрубок эталонного атмосферного воздуха. Любое торможение двигателем становится причиной посылки сигналов лямбда-зондом в ЭБУ о существенном переизбытке кислорода в ТВС, что может привести к таким сбоям в работе топливной системы, когда автомобиль вовсе не сможет продолжать движение.

О разгерметизации кислородного датчика будет свидетельствовать заметная потеря мощности при движении на высоких передачах, доносящееся из подкапотного пространства постукивание, а также появление рывков при движении машины на всех режимах. Если заглянуть в моторный отсек, то можно заметить появление большого количества сажи в области свечей и выпускных клапанов.

Резюмируя вышесказанное, перечислим основные признаки неисправности лямбда-зонда:

• увеличение степени токсичности отработанных газов;
• загорание сигнала Check Engine при резком нажатии на педаль акселератора;
• нестабильная динамика движения автомобиля при разгоне;
• плавающие на холостом ходу обороты;
• потрескивающие звуки, появившиеся в районе выхлопной трубы (свидетельствующие о перегреве КН);
• рост потребления топлива;
• частые сообщения от ЭБУ о переобогащённой топливовоздушной смеси;
• загорание индикатора Check Engine при прогреве мотора.

Ещё раз отметим, что все эти симптомы могут свидетельствовать и о наличии совершенно других неисправностей, что затрудняет проведение диагностических мероприятий.

Ресурс лямбда-зонда может варьироваться в достаточно широком диапазоне, от 60 до 120 тысяч километров, однако при эксплуатации автомобиля в тяжёлых условиях, что характерно для российских реалий, этот срок заметно сокращается.

Характерными причинами, приводящими к преждевременной потере функциональности кислородным датчиком, являются:

• использование при установке лямбда-зонда герметиков, не отличающихся стойкостью к высоким температурам (большинство силиконовых герметиков);
• попадание в выхлоп частиц моторного масла в результате износа ЦПГ;
• регулярное использование топлива плохого качества с повышенным содержанием тяжёлых металлов и этила;
• перегрев кислородного датчика по причине неправильно выставленного угла зажигания, а также в результате длительной работы силового агрегата на переобогащённой ТВС;
• неполадки в электроцепи (обрыв сигнального провода, КЗ на массу, некачественная контактная группа);
• слишком частые попытки завести двигатель из-за неполадок в системе впрыска, что становится причиной проникновения ТВС в систему отвода выхлопных газов;
• получение датчиком механических повреждений.

Способы диагностики лямбда-зонда

Поскольку связка КН-КД работает в экстремальных условиях, эксперты рекомендуют проверять исправность лямбда-зонда каждые 10 тысяч километров, независимо от того, появились ли признаки его неисправностей, перечисленные выше, или датчики работают в штатном режиме.

Первичный осмотр – визуальный. Итак, рассмотрим последовательность действий по проверке работоспособности лямбда зонд своими руками:

• отсоединяем клемму лямбда-зонда и проверяем датчик О2 на присутствие механических повреждений;
• демонтируем датчик из коллектора, проводим визуальный осмотр защитного кожуха с той же целью, при наличии загрязнений проводим очистку кожуха;
• наличие сажи на наконечнике лямбда-зонда свидетельствует о работе ДВС на переобогащённой смеси, или о неисправности электронагревателя, что приводит к засорению КД и уменьшению времени его реакции на изменение состава ТВС;
• наличие отложений белесоватого или серого цвета свидетельствуют об активном использовании владельцем авто присадок в топливо или ММ;
• если наконечник датчика блестит – это признак использования топлива с большой концентрацией свинца, что приводит к быстрому износу катализатора и кислородных датчиков.

Во всех этих случаях необходимо предпринять меры по устранению причин образования нагара, а сам лямбда-зонд желательно заменить на новый.

Отметим, что визуальный осмотр далеко не всегда в состоянии выявить сбои в работе КД, поэтому рекомендуется использовать методы, задействующие измерительные приборы.

Диагностика лямбда-зонда мультиметром

Проверка кислородного датчика на наличие неисправностей производится по нескольким характеристикам:

• уровню напряжения в цепи электронагревателя;
• наличию сигнала, идущего от датчика в ЭБУ;
• проверка нагревателя;
• опорному напряжению.

Опишем для начала, как прозвонить лямбда-зонд мультиметром на наличие напряжения в цепи электронагревателя:

(датчик демонтировать не нужно);
• подключаем контакты мультиметра к цепи электронагревателя (плюсовой подключается к датчику непосредственно от аккумулятора, желательно через плавкий предохранитель, минусовой – от бортового компьютера);
• на тестере показания должны соответствовать номинальному напряжению АКБ (12В).

Для замеров опорного напряжения используют ту же схему, по измерительный прибор подключают между массой и сигнальным проводом. Показания мультиметра должны быть близкими к 0.45В..

Диагностика нагревателя проводится немного иначе:

• мультиметр переключается в режим измерения сопротивления;
• отсоединяем разъём от датчика;
• замеряем уровень сопротивления между контактами электронагревателя;
• на датчиках О2 разного типа показания мультиметра будут различаться, но не выходить за диапазон 3-10 Ом.

Измерение сигнала кислородного датчика проводится по следующему алгоритму:

• мультиметр переключаем в режим измерения напряжения;
• заводим силовой агрегат;
• даём мотору прогреться;
• клеммы измерительного прибора подключаем к массе и сигнальному проводу КД;
• увеличиваем обороты вращения коленвала до трёх тысяч;
• напряжение должно изменяться скачкообразно в пределах 0.1-0.9В.

Несоответствие рекомендованным значениям указывает на наличие неисправности датчика, который в большинстве случаев необходимо заменить.

Проверка датчика осциллографом

Осциллограф – прибор, позволяющий производить измерения с фиксацией временных промежутков между пульсациями выходного напряжения.

Приводим последовательность действий, описывающую, как определить неисправность лямбда-зонда осциллографом:

• контакт измерительного прибора замыкаем на сигнальный провод;
• производим пуск силового агрегата с прогревом до рабочей температуры;
• повышаем обороты мотора до 1900-2600;
• наблюдаем наличие/отсутствие отклонений в работе кислородного датчика – если временной интервал превышает 120 мс или показания напряжения выходят за границы 0.1-0.9 В, можно утверждать о неисправности лямбда-зонда.

Иные методы диагностики

Наличие ЭБУ уже позволяет существенно сузить рамки поиска неисправностей. Достаточно подключить к бортовому компьютеру автосканер, чтобы уточнить, по какой причине загорелся индикатор Check Engine. Приводим список ошибок, относящихся к лямбда-зонду:

Р0130 – КД1 отсылает неверные данные;

Р0131 – сигнал от КД1 слишком низкий;

Р0132 – сигнал от КД1 очень высокий;

Р0133 – КД1 запаздывает с отсылкой данных;

Р0134 – отсутствие сигнала от КД1;

Р0135 – неисправен нагреватель КД1;

Р0136 – короткое замыкание на землю в цепи КД2;

Р0137 – сигнал от КД2 слишком низкий;

Р0138 – сигнал от КД2 очень высокий;

Р0140 – обрыв в цепи КД2;

Р0141 – неисправен электронагреватель КД2;

Р1102 – нагреватель ДК имеет низкое сопротивление;

Р1115 – цепь нагрева ДК повреждена.

Наличие автосканера позволят более точно определить причину выхода из строя кислородного датчика, экономя время и силы при проведении диагностических работ.

Как проверить лямбда-зонд своими руками?

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:

1. В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
2. Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
3. 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:

1. Не снимая разъём с датчика, включают зажигание.
2. Щупы присоединяют к цепи подогрева.
3. 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:

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

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

1. Снимают разъём с устройства.
2. Замеряют сопротивление между контактами нагревателя.
3. 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:

1. Заводят двигатель.
2. Прогревают его до рабочей температуры.
3. Щупы прибора соединяют с сигнальным проводом и проводом массы.
4. Обороты мотора увеличивают до 3000 об/мин.
5. 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.

1. Щуп прибора подключают к сигнальному проводу.
2. Мотор прогревают до рабочей температуры.
3. Обороты двигателя повышают до 2000-2600 об/мин.
4. 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.