Лямбда-зонд: принципы его работы и особенности замены

Лямбда-зонд: принципы его работы и особенности замены Кислород

Как сделать корректор (обманку) лямбда-зонд?

Есть несколько видов корректоров для кислородных контроллеров. Механическое устройство является наиболее простым и доступным в плане исполнения корректоров. Надо выточить специальный переходник, в который устанавливается лямбда-зонд, а также мини-катализатор. После этого собранное устройство монтируется в штатное место глушителя машины.

Если сломается катализаторное устройство либо кислородный датчик, установленные после него, на блок управления поступит сигнал. Модуль будет предупрежден о том, что в выхлопных газах содержатся вредные вещества, объем которых превышает допустимую величину. Управляющий блок воспримет это событие как аварийное и повысит подачу горючего для обогащения топливовоздушной смеси.

При монтаже такого корректора отработанные газы будут поступать через небольшое отверстие переходника в катализаторное устройство. Последнее наполнено керамической пылью с каталитическим слоем. Концентрация вредоносных веществ в отработанных газах будет меньше.

Схема механического корректора для лямбда-зонда

Универсальные чертежи, которые можно найти в сети, могут не подойти для изготовления обманки лямбда-зонда к конкретной модели авто, надо искать проверенный вариант.

Изготовление электронной обманки контроллера:

  1. С помощью программы СпринтЛейаут и принтера выполняется распечатка чертежа разводки и расположения элементов схемы. Печать выполняется на глянцевой бумаге.
  2. При отправке файла на печать для слоя К1 надо выбрать черный цвет на 100%. В программе установите галочку напротив пунктов Зеркально и Контур схемы. Все другие слои удаляются.
  3. Затем отправляется на печать следующий слой. Для слоя М2 указывается черный цвет. Галочка напротив пункта Зеркально убирается, но она оставляется напротив второго элемента. Другие слои убираются.
  4. При выполнении задачи рекомендуется использоваться фольгированный текстолит. Он должен быть односторонним, а его толщина составит не менее 1 и не более 2 мм.
  5. Когда распечатка будет на руках, ее надо перенести на плату LM324 с помощью утюга. Сама плата вырезается с учетом размеров, а по ее контуру надо сделать распечатки. После вырезания приложите схему к чертежу, размеры должны полностью совпадать.
  6. С использованием мелкозернистой наждачной бумаги выполняется зачистка медного слоя. С помощью топлива или растворителя делается очистка платы.
  7. Затем на рабочую поверхность платы надо перенести распечатку с дорожками. На обратную (медную поверхность) устанавливается распечатанный слой элементов. Для этого фольгированная бумага прикладывается к плате и прогревается утюгом, процедура занимает не более 10 минут. При прогреве поверхность утюга надо максимально прижать к плате. В итоге тонер должен перепечататься с фольгированной поверхности на схему. Если плотность бумаги невысокая, то дорожки будут просвечиваться. Проблему можно исправить с помощью перманентного черного маркера.
  8. Следующим этапом будет вытравливание, для этого потребуется хлорное железо либо перхлорат натрия.
  9. Затем на плате высверливаются отверстия, выполняется припайка элементов.
  10. На завершающем этапе делается регулировка рабочих параметров корректора. Для этого на вход подается 950 мВ, выполняется регулировка величины напряжения в диапазоне от 950 до 1000 мВ. Для платы LM324 процедура делается посредством настройки элементов VR3 и VR4.

Схема для изготовления электронной обманки

Распечатка схемы для установки на плату

Соединение всех компонентов на плате обманки

Конструкция и принцип работы кислородного датчика

kislorodnyi datchik ustroistvo
Конструкция кислородного датчика

Существует несколько видов лямбда-зондов, применяемых на современных автомобилях. Рассмотрим конструкцию и принцип работы наиболее популярного из них – датчика кислорода на основе диоксида циркония (ZrO2). Датчик состоит из следующих основных элементов:

  • Наружный электрод – осуществляет контакт с выхлопными газами.
  • Внутренний электрод – контактирует с атмосферой.
  • Нагревательный элемент – используется для подогрева кислородного датчика и более быстрого вывода его на рабочую температуру (около 300 °C).
  • Твердый электролит – расположен между двумя электродами (диоксид циркония).
  • Корпус.
  • Защитный кожух наконечника – имеет специальные отверстия (перфорацию) для проникновения отработавших газов.
nakonechnik lambda
Устройство наконечника лямбда-зонда

Внешний и внутренний электроды покрыты платиновым напылением. Принцип работы такого лямбда зонда основан на возникновении разности потенциалов между слоями платины (электроды), которые чувствительны к кислороду. Она возникает при нагревании электролита, когда через него происходит движение ионов кислорода от атмосферного воздуха и выхлопных газов.

Напряжение, возникающее на электродах датчика, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Чем она выше, тем ниже напряжение. Диапазон напряжений сигнала кислородного датчика находится в пределах от 100 до 900 мВ. Сигнал имеет синусоидальную форму, у которой выделяются три области:

От какого производителя выбрать универсальный лямбда-зонд

Если вы выяснили, что лямбда-зонд на вашем авто требует замены, не торопитесь бежать в ближайший магазин и выбирать новый датчик из тех, что есть в наличии. Обратите внимание, что производители часто заявляют об универсальности выпускаемых ими датчиков и указывают на абсолютную совместимость того или иного устройства с любым транспортным средством. В чем же кроется опасность приобретения такого товара?

Все очень просто – несовместимость датчика с вашим автомобилем может проявиться не сразу, а спустя какой-то период времени. Эти устройства разных автомобилей имеют различную конструкцию. Они отличаются резьбой, наличием предварительного подогрева, предусмотренным количеством проводов, а также разъемами для соединения. Одинаковым является только принцип работы и основной элемент.

Именно поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение оригинальным датчикам, которые имеют маркировку, идентичную обозначениям на сломанной лямбде. Сэкономить свои средства можно путем приобретения универсального датчика, разработанного специально для определенной марки авто.

Какой лямбда-зонд лучше выбрать? Предлагаем ознакомиться с небольшим перечнем проверенных производителей, у которых можно купить лямбда-зонд хорошего качества:

  1. Bosch.Bosch

    Это крупнейший мировой бренд. Поставки товара измеряются сотнями тысяч единиц, которые производятся в 150 странах мира. Помимо изготовления запчастей, компания осуществляет обслуживание транспортных средств, а также занимается разработкой программного обеспечения. Товары Bosch занимают около четверти вторичного европейского рынка автозапчастей. По прогнозам экспертов компании, сфера влияния расширится в ближайшие годы еще больше за счет обслуживания грузового транспорта и производства высокотехнологичных деталей.

    Среди автозапчастей Bosch каждый владелец авто может найти подходящую к своему ТС деталь. Ассортимент представлен большим количеством устройств ходовой, тормозной системы, рулевого управления, электроникой, элементами топливной системы, расходниками, оптикой, мультимедийной техникой, а также элементами охладительной системы. Наибольшей популярностью среди автовладельцев пользуются стартеры, датчики, аккумуляторы, генераторы, бензонасосы и лампы – эти детали считаются лучшими не только в Европе, но и в Америке, и в Азии.

    Все оригинальные запчасти Bosch оснащены отличительной наклейкой KeySecure System, прочитать которую можно при помощи телефона со специальным приложением. Еще одна метка – наклейка с голограммой и защитным кодом. Последние цифры кода на ней должны совпадать с последними символами номера запчасти.

  2. Denso. Denso

    Этот бренд входит в число самых известных производителей элементов системы зажигания, топливной системы, электрики, электроники и расходников. Согласно статистике, у 90 % автолюбителей установлен хотя бы один элемент производства этой компании. Предприятие тесно взаимодействует с автоконцернами, а также имеет филиал Denso Aftermarket, успешно функционирующий на вторичном европейском рынке.

    Линейка продуктов бренда Denso включает в себя множество различных наименований: топливные системы, электрические компоненты авто, стеклоочистители, элементы системы безопасности и информационной системы, а также систем кондиционирования воздуха и охлаждения, свечи накала и т. д. Именно широкий ассортимент и высокое качество деталей являются факторами, определяющими выбор автолюбителей.

    Для того чтобы отличить оригинальную деталь Denso от подделки, следует обратить внимание на наличие особых металлических наплавов, а также оценить качество сварки и резьбы. Электроды поддельных свечей будут отличаться от электродов оригинального продукта тем, что имеют несколько больший размер. Еще один признак подделки – матовый наконечник. Не стоит также игнорировать буквенные и цифровые обозначения: на оригинальных деталях надписи не сотрутся даже очень твердым предметом.

  3. NGK. NGK

    Это довольно известный производитель свечей зажигания, лямбда-зондов и свечей накала. Подразделение NGK в Европе занимается торговлей и налаживанием взаимодействия с ведущими автоконцернами. Установлено, что около 85 % автопроизводителей используют запчасти NGK в процессе сборки авто.

    Комплектующие компании стали использовать в Европе относительно недавно. Предприятие поставляет на рынок самые разные запчасти, но наибольшей популярностью пользуются свечи. Все, кто сталкивался с продукцией бренда, отмечают постоянно высокое качество изделий. NGK занимает стабильно высокое положение на рынке автомобильных комплектующих. Около 50 % выпускаемых в мире авто в первичной комплектации имеют свечи этой фирмы.

    Оригинальная продукция NGK имеет характерные особенности, благодаря которым высококачественную деталь можно отличить от подделки (качество полиграфии, высокая стоимость, правильное расположение и геометрия бокового и центрального электрода, качественная накатная резьба, наличие кода на грани, плотная посадка уплотнительного кольца и т. д.).

  4. Profit. Profit

    Это бренд чешской компании, которая производит бюджетные запчасти для различных транспортных средств. В отличие от вышеперечисленных фирм, Profit производит комплектующие менее высокого качества, что, разумеется, отражается на мнении автовладельцев.

    Ассортимент продукции Profit состоит из следующих наименований: амортизаторы, элементы тормозной системы, шаровые опоры, стойки стабилизаторов, кузовные детали, фильтры, насосы, детали рулевого механизма, подшипники, детали трансмиссии, крепежные элементы, запчасти системы зажигания и т. д. Стоит отметить, что запчасти этой компании нередко собирают отрицательные отзывы пользователей. Наиболее популярными и качественными деталями считаются тормоза, амортизаторы и салонные фильтры.

    В целом качество запчастей Profit соответствует их небольшой стоимости, поэтому комплектующие от чешского бренда могут подойти, скорее, в качестве временной замены вышедшей из строя детали. Если вы хотите установить надежный датчик, который будет исправно работать на протяжении долгого времени, лучше выбрать более качественный вариант.

Принцип работы лямбда зонда | выхлоп-сервис

В современных системах управления впрыском топлива, едва ли не главную роль выполняет датчик содержания кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зонд или О2-датчик, иногда — датчик выхлопа. Задача лямбда-зонда состоит в том чтобы преобразовывать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в эл.сигнал, который, в свою очередь, считывается эл.блоком управления впрыском (ECU).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14.7 частей воздуха к 1части топлива. Соотношение воздуха и топлива в составе топливной смеси определяется эл.блоком по полученным сигналам датчиков установленных на двигателе, качество же приготовленной смеси проверяется ECU по сигналам, введенного в обратную связь, датчика О2. При излишне обогащенной или обедненной топливной смеси, эл.блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда. датчик О2 выполняет в системе впрыска топлива одну из основных функций, работа двигателя во многом зависит от его исправного состояния. Самыми важными условиями работоспособности датчика содержания кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика О2 следует смазывать его резьбу специальной токопроводной смазкой для предотвращения заклинивания резьбового соединения. Не стоит применять для этого стандартные смазки, т.к. они не являются токопроводными, а резьбовая часть датчика является для него эл.контактом. Некачественный контакт (или контакт с большим сопротивлением эл.току) приведет к неправильной работе
лямбда-зонда. В некоторых конструкциях предусмотрена установка герметизирующей шайбы. Чаще всего эти шайбы являются одноразовыми и при демонтаже датчика подлежат замене.

2. Считается недопустимым попадание на корпус датчика тормозной или охлаждающей жидкости и других реактивов. Не следует применять для очистки его поверхности какие-либо растворители и активные моющие средства.

3. В связи с малыми рабочими токами, должны быть обеспечены надлежащие контакты в разъемах соединений эл.цепи и проводки датчика О2.

4. Существенно снизить ресурс лямбда-зонда может применение топлива, в состав которого входит высокое содержание свинца (эт.бензин).

5. К выходу из строя датчика может привести перегрев его корпуса. Перегрев может произойти из-за неправильно установленного угла опережения зажигания или сильно переобогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и др.

Функционально лямбда-зонд работает, как переключатель и выдает напряжение выше порогового (0.45V) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. При высоком уровне кислорода датчик О2 снижает это пороговое напряжение ECU. При этом, важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива О2-датчик имеет выходное напряжение от 40–100мВ. до 0.7–1В. Длительность фронта должна быть не более 120мСек. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда контроллерами не фиксируются и судить о его исправной работе можно только после
соответствующей проверки.

Проверку работоспособности датчика О2 лучше всего производить с помощью осциллографа. На Рис.3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающего на ХХ.

 grafik_lyambda.jpg 

На Рис.4 показан выходной сигнал еще работающего, но изрядно послужившего и практически забитого датчика О2. Данная осциллограмма зафиксировала падение амплитуды выходного сигнала ниже 0V, что говорит о неисправности датчика О2. Данная неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «CHECK ENGINE», которая сигнализирует о неисправности.

grafik_lyambda.1jpg.jpg

На Рис.5 представлена наиболее распространенная «болезнь» датчиков содержания кислорода в выхлопных газах, которая выражена в замедленной его реакции. Время фронта сигнала (t) значительно превышает 120 мСек. Данная неисправность датчика неминуемо вызывает увеличенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, а система самодиагностики ее не зафиксирует, т.к. данный параметр не отслеживается контроллером.

grafik_lyambda2.jpg

Неисправности “замерзших» датчиков О2 не фиксируются контроллером, т.к.амплитудные значения сигналов не выходят из заданного для них диапазона. В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зафиксированы только при выходе их сигнала из этого заданного диапазона. Чаще всего это 0–1В.

Таким образом, однозначно фиксируется только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампой «CHECK ENGINE». Однако, следует заметить, что в некоторых ECU предусмотрена возможность диагностики и обнаружения неисправности по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и др.). В этих случаях индикация «СЕ» может быть включена.

При обнаружении неисправности О2-датчика, контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс.км. и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Дольше служат, как правило, датчики с подогревом. Рабочая температура для них обычно 315–320ёC. В конструкцию этих датчиков включен нагревающий элемент, имеющий на разъеме свои контакты. Проверку работоспособности нагревательного элемента таких датчиков можно производить обычным омметром. Сопротивление их обычно составляет от 3 до 15 Ом.

Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует производить при температуре двигателя около 50ёC, в противном случае, из-за заклинивания, велик риск сорвать резьбу. Перед тем, как приступать к демонтажу, необходимо при выключенном зажигании отсоединить разъем датчика. На некоторых автомобилях, чтобы снять датчик О2, необходимо демонтировать защитный кожух выпускного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может служить повышение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля, при этом возможен неустойчивый холостой ход двигателя.

В большинстве своем, сходные по конструкции датчики являются взаимозаменяемыми. Возможна и замена неподогреваемых на подогреваемые О2 (обратную замену я не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствие дополнительных проводов питания для подогревающего элемента. При этих заменах можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить подогреватель к реле зажигания или реле эл.бензонасоса. При этом следует учитывать, что ток потребления подогревателя может составлять до 8–12А. Если есть возможность, лучше эту цепь подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на Рис.9.

На рис. показана схематика разъемов, которые чаще всего встречаются с распространенными датчиками содержания кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их конструкция) могут различаться и зависят от предприятия (фирмы) изготовителя конкретного датчика или автомобиля. Однако замечено, что сигнальный провод О2 чаще бывает более темного цвета, чем его подогревателя. Цветовая маркировка проводов подогревателя датчика, чаще всего бывает одноцветной (часто белого цвета), но отличной от сигнального провода.

В заключение хочу отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они взаимосвязаны функционально и могут работать только в паре. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд установлен на выхлопном тракте до катализатора. В этом случае катализатор не может влиять на работу датчика, хотя обратная зависимость есть и заключается в том, чтобы система впрыска топлива регулировала топливную смесь не обогащая ее, таким образом продляя срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ECU работает по усредненным значениям и не может обеспечить оптимального приготовления состава топливной смеси. Кроме того, добиться низкого уровня содержания СО в выхлопных газах на таких автомобилях бывает весьма проблематично. Часто в этих случаях после отключения аккумулятора работа двигателя становится неустойчивой и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, т.к. не во всех ECU есть система коррекции режимов сохраняемых в оперативной памяти и, при отключении питания, ECU теряет эти значения. Восстановление этих значений порой может быть дороже стоимости нового катализатора вместе с О2.

Бесконтрольность датчика О2 может привести к его полному разрушению, а ведь его основу составляют керамические пластины. Самым серьезным следствием отключенного лямбда-зонда может стать вышедший из строя двигатель, т.к. на многих автомобилях из-за растянувшегося ремня ГРМ (и не только) могут не плотно быть закрыты выпускные клапана в начале обратного хода поршня. В этот момент очень велик риск попадания керамики в камеру сгорания, а чем это грозит догадаться не трудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто его удалить, не стоит отключать лямбда-зонд, а если и он вышел из строя, то установите новый датчик. В автомобилях где лямбда-зонд установлен на катализаторе, дело обстоит еще сложнее, т.к. О2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если удален катализатор (даже если сохранен О2), добиться оптимальной работы двигателя бывает достаточно трудно, т.к. программа ECU может быть не рассчитана на более «грязный» выхлоп и часто воспринимает
это как неисправность лямбда-зонда.

Настоятельно рекомендую проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза через каждые 5000–10000 км. пробега автомобиля. Решением данной проблемы контроля может стать установленный на приборной панели индикатор работы лямбда-зонда.

Vladimir Kalinovsky
Corsa Automotive
2307 McDonald Ave
Brooklyn, NY 11223
(718) 998–0770
fax (718) 627–7312
Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленвала на оборотах обычного Х.Х. 1200. Щуп осциллографа необходимо подключать к сигнальному проводу О2 не отключая датчик от контроллера.

Отключить диагностические лямбда зонды, что избавит от необходимости их менять, можно с помощью чип тюнинга. Это позволит полностью удалить каталитический нейтрализатор.

Ресурс кислородника и его неисправности

Лямбда-зонд – один из наиболее быстро изнашиваемых датчиков. Это связано с тем, что он постоянно контактирует с отработавшими газами и его ресурс напрямую зависит от качества топлива и исправности двигателя. Например, циркониевый кислородник имеет ресурс порядка 70-130 тысяч километров пробега.

Поскольку работа обоих кислородных датчиков (верхнего и нижнего) контролируется системой бортовой диагностики OBD-II, при выходе из строя любого из них будет зафиксирована соответствующая ошибка, а на панели приборов загорится контрольная лампа неисправности “Check Engine”.

фото1
Сканер Scan Tool Pro Black Edition

Данный сканер корейского производства отличается от аналогов высоким качеством сборки и возможностью диагностики всех узлов и агрегатов автомобиля, а не только двигателя. Также он способен отслеживать показания всех датчиков (в том числе и кислородного) в режиме реального времени.

Характеристика кислордника
Сигнал исправного кислородного датчика

При исправной работе кислородного датчика характеристика сигнала представляет собой правильную синусоиду, демонстрирующую частоту переключений не менее 8 раз в течение 10 секунд. Если датчик вышел из строя, то форма сигнала будет отличаться от эталонной, либо его отклик на изменение состава смеси существенно замедлится.

Основные неисправности кислородного датчика:

  • износ в процессе эксплуатации (“старение” датчика);
  • обрыв электрической цепи нагревательного элемента;
  • загрязнение.

Все эти виды проблем могут быть спровоцированы использованием некачественного топлива, перегревом, добавлением различных присадок, попаданием в зону работы датчика масел и чистящих средств.

Признаки неисправности кислородника:

  • Индикация сигнальной лампы неисправности на приборной панели.
  • Потеря мощности.
  • Слабый отклик на педаль газа.
  • Неровная работа двигателя на холостых оборотах.
Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий