Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Автолюбитель пошел нынче грамотный – даже владельцев стареньких «Жигулей» не удивишь заморскими
словечками ABS, ESP, Jetronic, катализатор, инжектор, лямбда-зонд…
Последний термин, правда, больше волнует владельцев иномарок.
Случается, в автомобиле вдруг «тяга» упала, он стал есть бензин: как не
в себя, опять оштрафовали за СО, а причина всего этого неизвестна. На
СТО мастера скажут: «Лямбда сдохла», предложат ее заменить, но цены! А
не поможет, тогда что? Среди знакомых никто толком не знает, как к
«лямбде» подступиться: «вещь в себе»… Действительно, лямбда зонд –
штука загадочная, но все же давайте попробуем в этой загадке
разобраться.

Зачем нужен лямбда зонд

Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на
автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе – катализаторы) –
устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в
выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь
при определенных условиях. Без постоянного контроля состава
топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие»
невозможно – вот тут и приходит на помощь датчик кислорода, он же
О2-датчик, он же лямбда зонд (ЛЗ)
.

Название датчика происходит от греческой буквы l (лямбда),
которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в
топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на
14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, l равна 1 (график 1).
«Окно» эффективной работы катализатора очень узкое: l=1±0,01.
Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с
электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи
обратной связи лямбда-зонда.

2947 2 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch
2947 3 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch
2947 4 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом
– путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода
(О2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед
катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным
блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь
оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в
цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется
еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим
достигается большая точность приготовления смеси и контролируется
эффективность работы катализатора (рис. 1).

2947 5 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

График 1. Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (l)
Полное сгорание и максимальная мощность достигается при l=1.

2947 6 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Рис. 1. Схема l-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя
1 – впускной коллектор; 2 – двигатель; 3 – блок управления
двигателем; 4 – топливная форсунка; 5 – основной лямбда-зонд; 6 –
дополнительный лямбда-зонд; 7 – каталитический нейтрализатор.

Принцип работы
Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с
твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2).
Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены
токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов
«дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы (рис.2).
Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах
лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС.
Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает
проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода
в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда
выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском
топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава
топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков
(положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости,
числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда
является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального
(0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в
интервале 0,1 — 0,9 В (график 2).

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе
двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в
отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление.
Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и
дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых
автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не
получили.

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных
температурах и после запуска холодного двигателя используют
принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри
керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля
(рис. 3).

zavisimost napryazhenij lyambda zonda Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

График 2. Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (l) при температуре датчика 500-800оС

А – условная точка средних показаний (Uвых » 0,5 В, при l=1,0).
(Обогащение смеси (уменьшение О2 в выхлопе). Обеднение смеси
(увеличение О2 в выхлопе).

2947 8 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Рис. 3. Конструкция датчика кислорода с подогревателем

1 – керамическое основание; 2, 8 – контакты НЭ; 3 –
нагревательный элемент (НЭ); 4 – твердый электролит ZrO2 с напыленными
платиновыми электродами; 5 – защитный кожух с прорезями; 6 –
металлический корпус с резьбой крепления; 7 – уплотнительное кольцо; 9
– выводы датчика.

Если ЛЗ «врет»

В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам,
записанным в его памяти: при этом состав образующейся
топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате
появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на
холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение
динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу. В
некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень
серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в
цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы
валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую
СТО вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Перечень возможных неисправностей лямбда зонда достаточно
большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение
быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому
окончательное решение о замене датчика можно принять только после его
тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам. Следует
особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором
ни к чему не приведут – ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не
использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси,
т.е. попросту «игнорирует».

При сгоревшем или отключенном лямбда зонде содержание СО в
выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 – 0,3% до 3 – 7% и уменьшить его
значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси
может не хватить. В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два
кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго
лямбда-зонда (или «пробивки» секции катализатора) добиться нормальной
работы двигателя практически невозможно.

Вообще универсальный лямбда зонд bosch – наиболее уязвимый датчик автомобиля с
системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 тыс. км в зависимости
от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние
маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные
трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе
зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного
бензина категорически недопустимо – свинец «отравляет» платиновые
электроды лямбда зонда за несколько бесконтрольных заправок.

2947 9 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Рис. 2. Схема лямбда зонда bosch на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе

1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний
электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 –
выхлопная труба.

2947 10 Универсальный лямбда зонд. Проверка лямбда зонда bosch

Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов

а – без подогревателя; б, с – с подогревателем.

* цвет вывода может отличаться от указанного.

Махнем не глядя!

Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда зонд bosch и сходные по
конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы. Возможна замена
неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при
этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в
машине цепи питания для нагревателя лямбда зонда. Недостающие провода
можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать
стандартные автомобильные контакты.

Цветовая маркировка выводов лямбда зондов может различаться, но
сигнальный провод всегда будет иметь темный цвет (обычно – черный).
«Массовый» провод может быть белым, серым или желтым (рис. 4).
Титановые лямбда зонды от циркониевых легко отличить по цвету
«накального» вывода подогревателя – он всегда красный. При замене
3-контактного лямбда зонда на 4-контактный необходимо надежно соединить
с «массой» автомобиля провод заземления подогревателя и сигнальный
«минус», а накальный провод подогревателя через реле и предохранитель
подключить к «плюсу» аккумулятора.

Подключение напрямую к катушке зажигания нежелательно, т. к. в
цепи ее питания может стоять понижающее сопротивление. Подключиться к
контактам топливного насоса достаточно сложно. Лучше всего подключить
реле подогревателя лямбда зонда к замку зажигания.

Авто статьи по теме

Комментарии закрыты.