Лямбда-зонд: что это, как работает кислородный датчик в автомобиле, неисправности

Критерии для правильной работы лямбда зонда

Условием эффективной оптимизации состава выхлопных газов с помощью катализаторов, установленных в автомобилях, является сжигание в цилиндрах двигателей, так называемых стехиометрических смесей, в которых 14,7 одинаковых единиц воздуха на 1 единицу массы топлива.

Его выполнение очень сложно из-за необходимости постоянной регулировки введенных доз топлива до текущей нагрузки двигателя, его температуры, скорости вращения и т. д. Поэтому, помимо использования датчиков, измеряющих эти количества, возникла необходимость ввести систему постоянного контроля фактического состава выработанных выхлопных газов

Это то, что использует лямбда-зонд, также известный как кислородный датчик, потому что он реагирует непосредственно на изменение содержания кислорода в выхлопных газах. Его увеличение свидетельствует о сжигании слишком плохой топливно-воздушной смеси, уменьшение — при чрезмерном обогащении композиции. Согласно этой информации, полученной зондом, контроллер увеличивает или уменьшает размер введенной дозы топлива.

Неисправен лямбда-зонд: причины и ремонт

Лямбда-зонд выходит из строя по различным причинам. Это высокие нагрузки на выхлопную систему машины, повреждение электрической проводки, использование низкокачественного бензина и другие. Ниже рассмотрим основные сценарии возникновения неисправностей, а также узнаем, как эти проблемы с лямбда-зондом разрешаются.

Образование нагара

Одной из популярных причин выхода из строя лямбда-зонда – образование слоя нагара в области активной зоны запчасти. Если двигатель заводить слишком резко, то небольшие порции бензина попадают в выхлопную систему машины и оседают там на поверхности лямбда-зонда. Нагар образуется и по другим причинам – использование низкокачественного топлива, неправильное включение двигателя.

Устанавливается поломка по следующим признакам:

1. Двигатель работает небольшими рывками.
2. Часто пропадает зажигание.
3. Периодически мигает индикатор “Check Engine”.

Статья по теме: Горит Check Engine (ошибка двигателя): причины и лучшие решения проблемы

Чтобы исправить эту проблему, рекомендуется демонтировать старый и поставить новый лямбда-зонд. Также можно попытаться очистить наконечник самостоятельно. Делается это так:

1. Демонтируйте устройство, аккуратно снимите защитный колпачок.
2. Налейте в емкость 80-100 мл ортофосфорной кислоты.
3. Поместите в емкость колпачок, чтобы его край остался снаружи (например, привяжите к чему-либо).
4. Спустя 20-30 минут достаньте датчик, промойте водой и высушите его.
5. Установите обратно наконечник, нанесите защитную пасту и приварите конструкцию (например, методом аргонной сварки).

Перегрев устройства

Лямбда-зонд может временно выходить из строя из-за перегрева выхлопной системы. Ключевое слово здесь “временно” – при повышенной нагрузке начинает мигать кнопка “Check Engine”. Тогда как при нормальной езде такая проблема не наблюдается. Связано это с тем, что на автомобили устанавливаются датчики на циркониевой основе, а такие лямбда-зонды не могут работать при высоких температурах. Это и приводит к выходу из строя прибора.

Устанавливается перегрев по таким признакам:

• Проблема возникает только при высоких нагрузках (езда на высокой скорости, подъем в гору).
• Серьезно растут расходы топлива.
• Ухудшается работа системы разгона и торможения.

Чтобы устранить эту неполадку, рекомендуется демонтировать циркониевый и поставить титановый лямбда-зонд. Иногда это не помогает – например, если автомобильная система в целом не справляется с высокими нагрузками (а не только лямбда-зонд). В таком случае просто снизьте уровень нагрузки, чтобы устранить неполадку (например, ездите более медленно).

Повреждение электропроводки

Еще одной популярной причиной выхода из строя лямбда-зонда является повреждение проводки. Каждое устройство оборудовано электрическими проводами (от 2 до 4), которые передают сигнал на блок управления мотором. В случае повреждения проводки сигнал становится нестабильным, что приводит к разбалансировке работы мотора. Повреждение проводов часто имеет механическую природу (например, водитель попал в ДТП).

Повреждение электрической проводки устанавливается по таким признакам:

• Двигатель работает с перебоями, возможны проблем с зажиганием.
• Заметное увеличение расходов топлива.
• Периодически загорается индикатор “Check Engine”, но потом потухает.

В случае повреждения проводов рекомендуется поставить новый лямбда-зонд. Можно выполнить замену поврежденного участка цепи, если у Вас завалялись провода от старого зонда. Для ремонта старый кислородный датчик демонтируется из системы, потом срезается старый поврежденный элемент (с соединительной вилкой или без). На ее место устанавливается неповрежденная электропроводка от старого лямбда-зонда.

Выход из строя нагревателя

Еще одна причина выхода из строя лямбда-зонда – поломка нагревательного элемента. Поломка нагревателя не всегда выводит из строя ведь зонд. Этот дефект обычно не дает о себе знать при низких нагрузках, однако при средних и высоких нагрузках он проявляет себя. Основные признаки поломки нагревателя:

• При повышенных нагрузках движок начинает глохнуть.
• Повышаются расходы топлива при подъеме на гору или во время быстрой езды.
• Запчасть была куплена давно (примерный пробег – 30-50 тысяч километров).

Нагревательный элемент крепится внутри лямбда-зонда прочно, поэтому разобрать запчасть и достать поврежденный нагреватель сложно. Если у Вас возникла такая проблема, купите новый зонд и поставите его взамен старого. Если не планируете ездить при высоких нагрузках, то замену можно не производить. То есть на поврежденном лямбда-зонде можно ездить до полного выхода из строя.

Обманка лямбда-зонда

Датчики кислорода являются чувствительными приборами, которые обычно рассчитаны на 60-80 тысяч километров пробега. В случае выхода датчика из строя на управляющей панели может появиться сигнал Engine Check. Сам автомобиль может быть переведен в аварийный режим работы. Чтобы восстановить работу авто, следует поставить либо оригинальный зонд, либо прибор-обманку. Она подает на электронную систему ложный сигнал, что позволяет избежать перевода авто в аварийный режим. Существует две категории обманок:

• Механические. Выполняется в виде небольшого стального или бронзового колпачка, внутрь которого устанавливается фильтрующий катализатор. Механическая обманка устанавливается непосредственно на неисправный зонд. При попадании газов обманка фильтрует воздух до нужных показателей. Потом сигнал с нужными показателями кислорода подается на управляющий блок двигателя. Установка “механики” проста – удаляется лямбда-зонд, на его место ставится обманка. В конце к ней подключается нерабочий кислородный зонд.
• Электронные. Выполняется в виде небольшой микросхемы-контроллера, которая устанавливается на цепь, которая идет от лямбда-зонда до электронного блока управления двигателем. Электронная обманка корректирует сигнал, устанавливая нужные нормативные показатели. Это позволяет обмануть двигатель. Способ установки электронной обманки зависит от модели устройства. Обычно он выполняется в виде блока-микросхемы с питающим элементам проводами разного цвета. Эти провода подключаются к нужным элементам цепи.

Применяйте “обманки” только в крайних случаях, поскольку это чревато следующими последствиями:

• Ухудшение ходовых характеристик авто. Обманка не определяет концентрацию кислорода, а лишь имитирует этот процесс, обманывая управляющий блок двигателя. Поэтому в моторе может наблюдаться разбалансировка кислорода/топлива, что приводит к различным последствиям. Самые частые проблемы – повышение расходов топлива, ухудшение ходовых характеристик машины и другие.
• Отказ в гарантийном обслуживании. Практически на все современные машины распространяется заводская гарантия, которая составляет 2-4 года в зависимости от марки ТС. Чтобы выполнить ремонт, водитель должен передать машину в сервисный центр. Если при осмотре механик обнаружит обманку, то это может стать причиной для отказа в гарантийном обслуживании. Закон в данном случае станет на сторону сервисного центра.
• Возможные проблемы с законом. Технический регламент Таможенного союза прямо запрещает вносить в конструкцию выхлопной системы несогласованные изменения. В случае нарушения водителя теоретически могут привлечь к ответственности по статье 12.5 КоАП РФ. На практике проблемы с законом у водителей возникают крайне редко, поскольку установить обманку без специального оборудования практически невозможно. Да и наказание по статье 12.5 является мягким – 500 рублей штрафа.

Выводы и итоги:

1. Лямбда-зонд – небольшое устройство, которое крепится к трубе катализатора перед коллектором. Его главной функцией является определение концетрации кислорода в смеси выхлопных газов в трубе.
2. Причины неисправности лямбда-зонда: использование низкокачественного бензина, высокие нагрузки, неправильное включение двигателя и другие.
3. Если лямбда-зонд вышел из строя, нужно купить новый и выполнить его установку: отключите аккумулятор, аккуратно выкрутите старый зонд, нанесите смазку на новый, прикрутите его к трубе, обнулите ЭБУ двигателя, чтобы сбросить настройки.
4. Инструменты для замены лямбда-зонда: анализатор, вспомогательные инструменты. Это подходящий гаечный ключ, специальная насадка с гибким удлинителем (продается во многих автомагазинах), подходящая смазка (скажем, медная паста).

Виды

Чтобы датчик получил электронный сигнал о составе выхлопного газа, внутри него встроен специальный твёрдый электролитический элемент. И в зависимости от того, из какого материала состоит эта деталь, лямбда-зонды бывают следующих видов.

Циркониевый

Это самый популярный тип кислородного датчика. Изготавливается на основе диоксида циркония (ZrO₂). Также в состав этого датчика входит керамическая составляющая, легирована оксидом иттрия. Сверху он покрыт платиновыми электродами, которые играют защитную роль, а также проводят электрические импульсы. Платиновые пористые электроды дополнительно являются катализатором окислительных восстановительных реакций.

Внешняя часть циркониевого датчика взаимодействует с нагретыми выхлопными газами, а внутренняя – с окружающим воздухом. Лямбда-зонд хорошо защищён от воды, но в него попадает немного воздуха (это необходимо для корректной работы).

Принцип работы циркониевого лямбда-зонда основан на работе гальванического (либо твёрдооксидного) топливного элемента с твёрдым электролитом. Такой датчик может выявить только относительное количество кислорода в топливе.

Обращу ваше внимание, что такой датчик начинает проводить импульсы только при его нагреве более 300-400°C. И таким образом, если указанная температура не будет достигнута, то циркониевый датчик будет выдавать ошибку, пока не прогреется

Керамический изолятор с нагревателем позволяет лямбда-зонду прогреться быстрее. Датчик из циркония устанавливается перед каталитическим нейтрализатором.

Титановый

Такой лямбда-зонд визуально похож на вышеуказанный, но начинка здесь сделана из диоксида титана. При изменении количества кислорода в смеси изменяется проводимость титанового наконечника. Сигнал об этом поступает в электронный блок управления.

Отмечу, что титановый датчик начинает работать при температуре от 700°C, поэтому здесь установлен нагреватель. Титановый лямбда-зонд работает без доступа кислорода из атмосферы.

Поскольку титановый кислородный датчик имеет сложный механизм, он стоит дорого, поэтому этот датчик среди автолюбителей не так популярен. Но, несмотря на это, их включают в конструкцию многих продаваемых машин.

Далее рассмотрим, чем отличаются лямбда-зонды по своей конструкции.

Узкополосный и широкополосный

Узкополосный не может выявить малые отклонения в содержании кислорода. По-другому он называется двухточечным. Он определяет количество кислорода в выхлопном газе. Он применяется только на входе и выходе, когда как широкополосный устанавливается только на входе.

Широкополосный датчик – это более современный тип кислородного датчика. Он может не только выявлять, богатая или бедная смесь подаётся в двигатель, а также величину отклонения от эталонных значений.

А широкополосный тип датчика дополнительно имеет 2 ячейки: измерительную и насосную. Конструкция датчика держит постоянное напряжение. В измерительном блоке имеется газ, коэффициент избытка кислорода (λ) в котором равен единице. Когда ДВС работает на обеднённой топливной смеси, то насосная камера выносит лишний кислород наружу, а если на обогащённой, то происходит пополнение смеси кислородом из внешней атмосферы. То есть, когда в смеси – избыток кислорода, то напряжение возрастает, а при недостатке O2 — уменьшается. Значение силы тока здесь является детектором коэффициент избытка кислорода в отработавших газах. Напряжение здесь всегда стремится к эталонному значению (450 мВ).

Воздух проходит здесь через диффузионный зазор. Для перемещения кислорода внутрь и наружу меняется направление тока, а его значение пропорционально объёму газа.

Широкополосный датчик работает только при температуре более 600°C, этому способствует установленный в него нагревательный элемент. Устройство выглядит в виде электрода с двумя концами, которые контактируют с отработавшими газами и атмосферой.

Широкополосный датчик определяет коэффициент избытка воздуха точнее и быстрее и точнее, чем узкополосный: от 0,7 до 1,6. Это обеспечивается сенсорными и накачивающими ячейками.

По конструкции

По конструкции датчики различаются по количеству проводов и наличию нагревателя. Если лямбда-зонд не имеет нагревателя, то используется один или два провода. Если с нагревателем, то количество проводов 3-4.

Более старые версии кислородных датчиков были без нагревательного элемента, они разогревались от выхлопных газов через длительное время после запуска мотора. Более новые модели датчиков имеют в наличии нагреватель, поэтому он начинает работать гораздо быстрее.

Особенности снятия и замены кислородного датчика на ВАЗ-2170: артикулы и модели разных производителей для Приоры

Если КД на Приоре неисправен (как основной, так и дополнительный), то его следует заменить. Процесс замены не сложный, но усложняется он доступом к изделиям, а также сложностью их вывинчивания, так как со временем эксплуатации они прикипают к выхлопной системе. Ниже представлена схема устройства катализатора с установленными кислородными датчиками УДК и ДДК на Приоре.

И обозначения составных элементов катализатора и его составных устройств на автомобиле Приора.

Важно! На Приоре установлены абсолютно идентичные лямбда-датчики, которые имеют оригинальный номер 11180-3850010-00. Внешне имеют лишь незначительное отличие.. Стоимость оригинального кислородного датчика на Приору составляет около 3000 рублей в зависимости от региона

Стоимость оригинального кислородного датчика на Приору составляет около 3000 рублей в зависимости от региона.

Оригинальный датчик кислорода на Приору

Однако имеются более дешевые аналоги, покупка которых далеко не всегда оправдана. В качестве альтернативы можно использовать универсальное устройство производства «Bosch» с номером 0-258-006-537.

На Приоры предлагаются лямбды и других производителей:

• Hensel K28122177;
• Denso DOX-0150 — понадобится перепайка штекера, так как лямбда поставляется без него;
• Stellox 20-00022-SX — также понадобится перепайка штекера.

Переходим к непосредственному процессу замены этого важного элемента в конструкции современных автомобилей. И сразу стоит сделать небольшое отступление, и поднять такую тему, как замена прошивки ЭБУ с целью снижения уровня экологичности Евро-2

Первый лямбда на современных автомобилях обязательно должен быть установлен, и он должен быть исправен. Ведь от этого зависит правильная, стабильная и экономичная работа мотора. Второй элемент можно удалить, чтобы его не менять, что обычно делается по причине достаточно высокой стоимости изделия. Это важно понимать, поэтому переходим к процессу снятия и замены кислородного датчика на Приоре:

Процесс демонтажа выполняется из подкапотного пространства. Для работы понадобится накидной ключ на «22» или же специальная головка для кислородных датчиков.
Работы по демонтажу устройства лучше проводить после прогрева ДВС, так как выкрутить устройство на холодную будет проблематично. Чтобы не обжечься, рекомендуется дождаться, пока выхлопная система остынет до температуры 60 градусов. Работы следует проводить в рукавицах.
Перед вывинчиванием обязательно обрабатываем датчик жидкостью WD-40 (можно использовать тормозную жидкость), и ждем не менее 10 минут.
Отсоединяется штекер.
Отстегивается фиксатор провода.
Вывинчивается устройство.
Выполняется замена в порядке обратном снятию. При установке новых изделий, рекомендуется предварительно смазать их резьбу графитовой смазкой

Важно отметить, что датчики №1 и №2 можно поменять друг с другом в случае, если первый начал барахлить. Первый элемент гораздо важнее, так как именно он отвечает за процесс приготовления ТВС

Однако с заменой второго датчика также не стоит временить, так как его отказ также станет причиной нестабильной работы ДВС. Чтобы не покупать второй датчик, можно перепрошить «мозги» на Евро-2, но эта услуга также будет стоить денег.

Процесс замены датчика лямбды-зонда на Приоре показан на видео ниже.

Отличие в процессах замены лямбды на Приоре 8 клапанов и 16 клапанов в доступе к устройствам. На Приоре 8 клапанов добраться к обоим видам изделий гораздо легче, чем на автомобилях 16 клапанов. Снятие второго лямбда-зонда можно выполнять как из подкапотного пространства, так и снизу из смотровой ямы. Чтобы добраться до второго ДК из подкапотного пространства на Приоре 16 клапанов, понадобится трещотка с удлинителем, как показано на фото ниже.

Если каталитический нейтрализатор на автомобиле исправен, то не стоит перепрошивать «мозги» на Евро-2, чтобы избавиться от одного кислородного датчика (второго). Это негативно отразится на состоянии работы двигателя и его параметрах. Принимайте только обдуманные и взвешенные решения, прежде чем решиться на серьезные переделки на автомобиле, в том числе и выхлопной системы.

Причины выхода из строя лямбда зонда

1. Некачественное топливо. Основной причиной поломки лямбда-зонда является использование некачественного топлива. Из-за этого большое количество вредных примесей откладывается на поверхности датчика и он засоряется. Поэтому необходимо использовать только качественное топливо, для того чтобы все узлы двигателя работали долго и корректно.
2. Срок эксплуатации. В среднем лямбда зонд нормально работает до пробега 100-150 тысяч. При использовании качественного топлива и оригинального датчика этот показатель может быть и больше. Некачественные не оригинальные датчики имеют намного меньший срок службы.
3. Проблемы с проводкой. Лямбда-зонд подключается к ЭБУ обычной медной проводкой, которая может ломаться из-за высокой рабочей температуры коллектора.

Назначение и устройство датчика кислорода

Учитывая многозадачность современных транспортных средств, во многих устройствах используется не один, а 2 или даже 4 лямбда-зонда. Чем они отличаются и для чего требуется сразу несколько приборов:

 Основная задача первого лямбда-зонда сводится к расчету соотношения уровня горючего и кислорода в ДВС. То есть, первичный кислородный датчик выполняет свою прямую функцию – измерение пропорций и стремление к достижению стехиометрического соотношения.

 Второй лямбда-зонд нужен для упрощения работы катализатора. Учитывая возможные «погрешности», которые могут возникать при избытке или недостатке топлива в смеси, второй лямбда-зонд осуществляет повторную проверку соотношения, тем самым подготавливая смесь для катализатора.

Если второй кислородный датчик отсутствует, то все обязанности берет на себя единственное устройство. В таком случае нельзя с уверенностью сказать, что катализатор будет работать на полную мощность: случаи, когда этот прибор выходил из строя раньше положенного срока, не являются редкостью. Поэтому в тех автомобилях, где установлено 2 лямбда-зонда, объем вредных выхлопных газов минимален, а сам катализатор работает максимально продолжительный срок (при отсутствии заводских дефектов и разрушающих факторов).

Учитывая принцип работы обоих устройств, то есть первого и второго лямбда-зондов, первый располагается непосредственно перед нейтрализатором, а второй – после. Симбиоз устройств обеспечивает слаженную работу ДВС и катализатора, что положительно сказывается на работе всего автомобиля.

В некоторых автомобилях количество лямбда-зондов еще больше. Максимально в настоящее время встречается 4 устройства в составе одного транспортного средства. Количество приборов напрямую связано с тем, каков объем мотора. В машине с объемом мотора 2 литра и менее, как правило, располагается 2 устройства. Если у двигателя объем превышает 2 литра, то используются целых 4 прибора.

Один прибор встречается крайне редко. Его можно увидеть на устаревших моделях бюджетных марок, которые были выпущены 15-20 лет назад. У более старых, но дорогих автомобилей, как правило, уже установлено 2 и более приборов.

Где располагаются запчасти?

Чтобы узнать, сколько лямбда-зондов предусмотрено в модели вашего автомобиля, изучите инструкцию по эксплуатации или журналы, рассказывающие про самостоятельный ремонт транспортных средств. Проверку запчастей также можно осуществить в ближайшей мастерской.

Тем, кто хочет самостоятельно найти этот прибор, следует сделать следующее:

 Откройте капот автомобиля.

 Перейдите к месту, где располагается двигатель. Его несложно отыскать: устройство обычно располагается в центральной части под капотом, в специальной коробке с плотно закрытой крышкой.

 Изучите приводящие к двигателю элементы

Обратите внимание на выпускной коллектор. Это большие массивные трубы, располагающиеся в непосредственной близости от двигателя

 В нижней части трубы следует поискать небольшой элемент цилиндрической формы. Он и представляет собой лямбда-зонд, который вы ищите. Если таких приборов несколько, то они будут располагаться рядом друг с другом. Расположение второго прибора не так просто найти. Он будет в нижней части автомобиля, в выпускной системе.

Соответственно, там, где предусмотрено целых 4 детали, вы увидите симметрично расположенные 4 элемента. Главное – не пытаться самостоятельно исправить работу приборов, если нет навыка в ремонте транспортных средств. Выход из строя кислородного датчика негативно сказывается на работе многих систем, поэтому лучше доверить решение этого вопроса профессиональным мастерам.

Заключение

Датчик кислорода – необходимый элемент любого современного двигателя. Благодаря ему мотор понимает, что происходит в камерах сгорания, достаточно ли топлива в них поступает или нужно увеличить количество воздуха в смеси. Бедные смеси приводят к детонации и преждевременному износу двигателя, разрушению поршневой группы и цилиндров. При излишне богатой смеси в камерах сгорания образуется нагар, кроме того, она смывает масло со стенок цилиндров, что тоже приводит к ускоренному износу.

При замене лямбда-зонда можно обращаться к сторонним производителям, перепиновав несколько проводов и получив более точное и надежное устройство. При этом ускоренная передача информации позволяет работать по более адекватному алгоритму, оперативно реагируя на изменившиеся условия. В результате это поможет сэкономить деньги на топливе, избежать проблем с богатой или бедной смесью, а двигатель будет работать в идеальном для него режиме.

Печать