Лямбда-зонд (датчик кислорода, регулятор лямбда, датчик концентрации кислорода в отработавших газах, Датчик о2) - это кислородный датчик в выхлопной системе, который позволяет отслеживать количество кислорода в отработавших газах.
Откуда же взялось такое необычное название этого датчика? Слово лямбда происходит от одноименной греческой буквы, которая в автомобилестроении означает коэффициент избытка кислорода в топливно-воздушной смеси. А слово зонд от франц. sonder — исследовать, выведывать. Так зачем же нужно знать какое количество кислорода находится в выхлопных газах? Дело в том, что жесткие экологические нормы давно ввели в обиход такую вещь как катализатор , устройство снижающие выброс вредных веществ в атмосферу. А для эффективной и долговечной работы катализатора необходимы особые условия (оптимальное соотношение топлива и кислорода). 
Оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси - это когда на 1 кг топлива приходится 14,7 кг воздуха, в этом случае лямбда=1, такая смесь называется стехиометрической и при сгорании топлива выделяется наименьшее количество вредных веществ. При лямбда<1 смесь называют богатой (избыток бензина, не хватает кислорода для полного сгорания), а при лямбда>1 - бедной (переизбыток кислорода). Количество кислорода в смеси измеряется довольно оригинальным способом - путем измерения остаточного количества кислорода в отработавших газах. Поэтому лямбда-зонд и стоит в выхлопной системе перед катализатором. Лямбда-зонды бывают 2-х типов: резистивные и электрохимические. Резистивные - изменяют свое сопротивление в зависимости от среды, в которой находятся. Но в настоящее время используются электромеханические датчики кислорода, которые основаны на свойстве диоксида циркония ZrO 2 создавать разность напряжения в зависимости от количества кислорода (в выхлопных газах и в окружающем воздухе).
Проверить лямбда-зонд с помощью мультиметра
Другим вариантом тестирования лямбда-зонда является мультиметр или профессиональный считыватель. Зонд работает с двигателем, работающим при напряжении зонда между примерно 30 мВ и 900 мВ, который может быть измерен с помощью мультиметра. Флуктуации или большие отклонения от этих значений напряжения отображаются на мультиметре, а также указывают проблемы с лямбда-зондом. Кроме того, тестеры двигателей также предлагают возможность считывания памяти неисправностей и, таким образом, проверку функции лямбда-зонда.
Устройство датчика кислорода:
1- стальной корпус.
2 - уплотнительное кольцо.
3 - токосъемник электрического сигнала.
4 - керамический изолятор.
5 - проводка.
6 - манжета проводов.
7 - контакт цепи подогрева.
8 - наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха.
9 - стержень со спиралью накаливания.
10 - наконечник из церкониевой керамики.
11 - внутренний защитный экран с отверстием для отработавших газов.
Тем не менее, также должно быть ясно, что считывание памяти ошибок и интерпретация протоколов данных в случае сомнений всегда принадлежат экспертам. Также простой, но только в мастерской, лямбда-зонд также может быть проверен косвенно, измеряя выбросы выхлопных газов. Если лямбда-зонд работает только неправильно или перестает работать, остаточное содержание кислорода в выхлопных газах больше не может быть определено правильно. Результатом являются неисправные данные, подаваемые на блок управления.
В результате двигатель - особенно в циклах впрыска - также неисправен, что отражается на неправильном давлении в топливной системе, при загрязненном сгорании и, наконец, в более низких выбросах выхлопных газов. Лямбда-зонды также являются частью широкого спектра автомобильных деталей. Маленькие датчики незаменимы в современных автомобилях и помогают соблюдать все более жесткие правила выхлопных газов. Даже самые экономичные лямбда-зонды категории ценовых молотов удовлетворяют всем требованиям и регулярно проверяются на качество.
Основная часть лямбда-зонда - это керамический наконечник, сделанный на основе двуокиси циркония, на который путем напыления нанесены токопроводящие, пористые электроды из платины. Внутренний защитный экран находится в потоке отработавших газов, а наружный соответственно снаружи. Из-за разного количества кислорода создается разность напряжения.
Как специалист по торговле автомобильными аксессуарами и запасными частями и более чем 15-летний опыт, мы знаем, что не только цена и качество играют определенную роль в покупке автомобильных запчастей, но, в частности, быстрой доставке. Лямбда-датчики являются незаменимым компонентом регулируемого каталитического нейтрализатора, который упоминается как таковой, поскольку лямбда-датчики косвенно регулируют подготовку смеси. Первый зонд называется контрольным зондом, а нижний зонд с его измеренным значением позволяет блоку управления проверять достоверность катализатора и функционировать в качестве тестового, контрольного или диагностического зонда.
Малейшее отклонение лямбды от 1 приводит к неэффективной работе катализатора, так как его эффективным диапазоном работы является окно равное 1±0,01. Поэтому циркониевый лямбда-зонд очень эффективен, так как в диапазоне лямбды от 0,97 до 1,03 напряжение на выходе датчика меняется от 0,1 до 0,9 В. Эффективная работа лямбда-зонда осуществляется только при температуре свыше 300 о С. Поэтому практически все современные датчики кислорода снабжены электрическим подогревом. Нагревательный элемент расположен внутри кислородного датчика и подключается к электросети автомобиля. При пуске и прогреве двигателя работа осуществляется без использования лямбда-зонда, а коррекция состава топливно-воздушной смеси осуществляется по показателям других датчиков (число оборотов двигателя, температура охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки). Напряжение, вырабатываемое лямбда-зондом, меняется по несколько раз в секунду, что позволяет подготавливать и корректировать состав топливно-воздушной смеси в любом режиме работы двигателя.
В качестве небольшого датчика лямбда-зонд измеряет содержание кислорода в потоке отработавших газов и назван в честь соотношения воздуха для горения. Лямбда может использоваться для получения курса горения, температур и нагрузки загрязняющих веществ. В технологии выхлопных газов автомобилей обычно рассчитано значение лямбда 1. Значение говорит, что имеется так много воздуха, что горит все топливо. Только в области лямбда значение 1 является каталитическим конвертером, способным выполнять свою задачу.
Если лямбда уменьшается, смесь становится слишком богатой и несгоревшей топливными отложениями на каталитическом слое каталитического нейтрализатора. Химические реакции препятствуют, и не все загрязняющие вещества преобразуются. Если значение лямбда слишком велико, с другой стороны, катализатор не имеет необходимого кислорода для химических процессов.
Причины выхода из строя лямбда-зонда
Ресурс датчика кислорода, при нормальных условиях эксплуатации, обычно составляет 60-80 тыс.км.
Возможные причины выхода лямбда-зонда из строя следующие:
- применение этилированного или некачественного бензина (особенно опасно содержание свинца);
- использование при установке кислородного датчика нетермостойкого или содержащего силикон герметика;
- перегрев лямбда-зонда по разным причинам (неправильно выставленный угол опережения зажигания, богатая топливно-воздушная смесь, перебои в зажигании);
- многократные, неудачные попытки пуска двигателя (что приводит к попаданию топлива в выхлопную систему и возникает опасность воспламенения с детонацией);
- плохое состояние маслосъемных колпачков (попадание масла в выхлопную систему);
- попадание антифриза в выхлопную систему ;
- обрыв, плохой контакт, замыкание на массу выходной цепи датчика кислорода;
- негерметичность в выхлопной системе.
В случае неисправности лямбда-зонда электронный блок управления системы впрыска топлива ("мозги") начинает работать по усредненным показателям, записанных в его памяти. Соответственно состав топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате чего возможны следующие проблемы, которые и будут указывать на неисправность датчика кислорода:
Строительство и замена лямбда-зонда
В результате слишком много загрязняющих веществ снова попадают в окружающую среду. Как правило, используются зонды скачка напряжения, которые измеряют разность концентраций между содержанием кислорода в выхлопном газе и в эталонном воздухе. Скачкообразные скачки напряжения технически реализуются материалом, который электролитически проводит ионы кислорода. Если лямбда увеличивается, напряжение падает. Уменьшает лямбда, напряжение увеличивается. В этом случае сигнал зонда не работает линейно и резко скачет вокруг оптимального диапазона лямбда = Это внезапное изменение позволяет блоку управления постоянно сжигать и истощать топливную смесь попеременно и, таким образом, для достижения оптимального значения в среднем.
- неустойчивая работа двигателя на малых оборотах ;
- повышенный расход топлива ;
- ухудшение динамики автомобиля ;
- потрескивание в районе катализатора после остановки двигателя;
- на некоторых автомобилях, загорание лампочки CHECK ENGINE.
Необходимость лямбда-зонда
Нужен ли лямбда-зонд в случае замены катализатора на пламегаситель?
После замены катализатора на пламегаситель лямбда-зонд, обеспечивающий нормальную работу катализатора не нужен, но только в том случае если на автомобиле есть возможность перепрограммировать "мозги"
, например, "мозги" BOSCH (SIEMENS не перепрограммируются). На автомобили на которых невозможна перепрошивка "мозгов" устанавливаются, так называемые обманки или эмуляторы лямбда-зонда .
Кроме того на некоторых авто отсутствие кислородного датчика практически никак не влияет на работу двигателя, например, на автомобилях Toyota или Mercedes 90-х годов.
Также широко обсуждается способ работы связанного. Зонд диоксида циркония. Этот лямбда-зонд состоит из твердого электролита из циркония. Содержание кислорода в выхлопных газах измеряется электродами, расположенными внутри и части выхлопного газа. Выходной сигнал создается с помощью ионов кислорода, которые перемещаются через элемент и пытаются компенсировать разницу в кислороде.
Датчик кислорода диоксида циркония характеризуется следующими свойствами. Быстрый запуск, термостойкость, устойчивость к удару водой, устойчивость к токсичности, степень надежности. Эти зонды используются, в зависимости от транспортного средства, в качестве регуляторных и диагностических зондов.
Удаление катализатора – тема, волнующая многих автовладельцев, часто вместо каталитических нейтрализаторов собственники автомобилей устанавливают пламегасители, стингеры («пауки»), такое решение позволяет избежать покупки дорогостоящих деталей, меньше тратить время на ремонт выпускной системы. Но на машинах с двумя кислородными датчиками физическое исключение каталитического элемента не дает нужных результатов, и чтобы избавиться от ошибок в системе управления двигателем, нередко применяется электронная обманка лямбда-зонда.
Работа датчика кислорода диоксида циркония
Принцип работы диоксида циркония. Элемент диоксида циркония зонда представляет собой цифровую форму и пустоту. Внутренняя часть находится в контакте с окружающим воздухом. Внешняя часть находится в потоке отработавших газов. Обе стороны покрыты слоем пористой и тонкой платины, который функционирует как электрод.
Когда лямбда-зонд достигает рабочей температуры, ионы кислорода начинают течь из-за разницы в концентрации кислорода. Ионы кислорода движутся от внешнего воздуха в направлении выхлопного газа, чтобы сбалансировать их. Напряжение пропорционально количеству кислорода.
В этой статье мы рассмотрим, как можно обмануть блок управления, какие методы наиболее эффективны. Сразу следует отметить, что не все способы подходят для конкретной модели машины, к каждому автомобилю нужно подходить индивидуально.
Механическая обманка лямбда-зонда
Любой автомобильный катализатор представляет собой банку глушителя с расположенными в ней металлическими или керамическими сотами с напылением из драгоценного металла (золото, платина и т. д.). Благодаря реакции окисления выпускные газы, проходя через такое устройство, очищаются от вредных примесей, снижается уровень токсичности выхлопа.
Из-за создаваемой разности потенциалов в платиновом электроде создается электрическое напряжение. Если смесь плохой, сигнал от зонда будет составлять приблизительно 0, 1 вольт. Если смесь богата, она составит 0, 9 вольт. Не нагретые зонды с заземлением через резьбу имеют только одну черную линию передачи. Не нагретые датчики с заземленным контактом с электрической системой автомобиля также имеют серый кабель заземления.
Нагретые датчики имеют три или четыре кабеля. Также в этом случае черный постоянно передает сигнал зонда. Есть два других белых провода, которые отвечают за электропитание нагревателя. Если соединение заземления не выполнено через резьбу, будет добавлено дополнительное серое заземление к электрической системе автомобиля.
Каталитический нейтрализатор (КН) работает в условиях высоких температур, поэтому его ресурс относительно небольшой. Срок службы детали дополнительно сокращается при использовании некачественного топлива – соты забиваются нагаром, образующимся в результате неполного сгорания топливной смеси. Покупка нового КН обходится достаточно дорого, а так как менять его приходится довольно часто, многие собственники авто стараются избавиться от этого элемента выпускной системы, установив пламегаситель или стингер.
Тип кислородного датчика, который использовался наиболее долго, выполнен из оксида циркония, платиновых электродов и нагревателя. Датчик кислорода генерирует сигнал напряжения в зависимости от разницы в количестве кислорода между выхлопными газами и атмосферным воздухом. Циркониевый элемент имеет одну сторону, открытую для потока отработавших газов, а другая сторона открыта в атмосферу. Каждая сторона имеет платиновый электрод, прикрепленный к элементу диоксида циркония.
Платиновые электроды проводят генерируемое напряжение. Загрязнение или коррозия платиновых электродов или циркониевых элементов уменьшают выход напряжения. Когда содержание кислорода в выхлопных газах велико, выходное напряжение кислородного датчика низкое. Когда содержание кислорода в выхлопных газах низкое, выходное напряжение кислородного датчика высокое. Чем больше разница в содержании кислорода между выхлопными газами и атмосферой, тем больше сигнал напряжения.
Простое удаление КН имеет побочное явление: на автомобилях с моторами Евро-4 и выше датчик кислорода, установленный за катализатором, фиксирует превышение нормы токсичности выхлопа, в результате на панели приборов загорается лампа Check Engine. Есть три способа избавиться от ошибки:
Богатая смесь потребляет почти весь кислород, поэтому сигнал высокого напряжения находится в диапазоне от 6 до 0 вольт. У плохой смеси имеется больше кислорода, доступного после сжигания богатой смеси, поэтому сигнал напряжения низкий, от 4 до 1 вольт.
Чтобы быстро нагревать кислородный датчик и поддерживать его в условиях покоя и низкой нагрузки, кислородный датчик имеет встроенный нагреватель. Диагностическое обслуживание кислородного датчика. Существует несколько факторов, которые могут повлиять на нормальное функционирование кислородного датчика. Важно изолировать сам датчик кислорода или какой-либо другой фактор, который вызывает кислородный датчик, который ведет себя ненормально.
- установить дополнительную механическую проставку;
- внести изменения в электрическую схему кислородного датчика;
- перепрограммировать блок управления двигателем.
Механическая обманка представляет собой металлическую втулку определенной длины, с отверстием небольшого диаметра внутри. Также во внутренней части этого приспособления находится керамическая крошка с каталитическим покрытием. По сути, втулка представляет собой мини-катализатор, но здесь происходит очистка только тех отработанных газов, которые попадают на кислородный датчик. Следует отметить, что существует и простые обманки, выполненные в виде обыкновенной втулки с отверстием, внутри которой нет никаких элементов. Изготовить элементарную проставку может любой токарь, в этом случае не обязательно покупать фабричное изделие. Преимущества подобных устройств:
Загрязненный кислородный датчик не создает правильное напряжение и не включается должным образом. Датчик может быть загрязнен охлаждающей жидкостью двигателя, чрезмерным потреблением масла, добавками, используемыми в уплотнениях и добавках в бензине. Когда датчик слегка загрязнен, говорят, что датчик «свободен» из-за времени, которое требуется для перехода от богатого к бедному или наоборот. Это негативно отразится на выбросах и может привести к проблемам вождения.
Также очень важно, чтобы кислородный датчик и электрические схемы отопления находились в отличном состоянии. Слишком большое сопротивление, открытое и короткое замыкание на землю вызывает сигналы ложного напряжения. Это два из наиболее часто задаваемых вопросов о системах обнаружения газа и, возможно, два из самых сложных.
- недорогая цена (в среднем от 400 до 1000 рублей);
- легкость в монтаже;
- надежная и простая конструкция.
Однако, у механической обманки есть и свои недостатки – на некоторых моделях авто установить приспособление не удается (не хватает места в силу конструктивных особенностей), приспособление не всегда дает нужный эффект (ошибка полностью не исчезает). Еще нужно заметить, что на машинах с двигателями Euro-5 электронную систему с помощью дополнительной проставки обмануть не получается, Check Engine здесь все равно продолжает загораться.
В отличие от других типов детекторов, связанных с безопасностью, таких как детекторы дыма, местоположение и количество детекторов, требуемых в разных приложениях, четко не определены. Международные кодексы практики также доступны, например, в случае необходимости можно использовать Национальный электрический кодекс или Канадский электрический кодекс. Кроме того, некоторые регулирующие органы публикуют спецификации, которые указывают минимальные требования к обнаружению газа для конкретных применений.
Эти ссылки полезны, но, как правило, очень общие и, следовательно, слишком общие в деталях или специфичны для приложения и, следовательно, не имеют отношения к большинству приложений. Размещение детекторов должно определяться в соответствии с экспертными советами со специальными знаниями о дисперсии газа в сочетании с знаниями инженеров об этом процессе или о персонале и персонале по безопасности. Также должно быть записано соглашение о местоположении детекторов.
Электронная «обманная» схема своими руками
Электронная обманка кислородного датчика представляет собой схему, включенную в электрическую цепь ЭСУД. За счет установки дополнительных компонентов корректируется сигнал, подаваемый на блок управления, и ЭБУ получает такие данные от датчика, как будто бы на машине установлен катализатор, и нет никаких изменений в выпускной системе.
Детекторы должны монтироваться в местах, где существует большая вероятность наличия газа. Места, требующие наибольшей защиты на промышленных предприятиях, будут находиться вблизи газовых котлов, компрессоров, резервуаров, барабанов или труб под давлением. Области, которые более склонны к утечке, представляют собой клапаны, датчики, фланцы, уплотнения Т, заполнение или опорожнение соединений и т.д.
Существуют некоторые простые и зачастую довольно очевидные соображения, которые помогают определить местоположение детектора. Для обнаружения газов, которые легче воздуха, детекторы должны устанавливаться на высоком уровне и предпочтительно использовать собирающий конус. Для обнаружения газов, которые тяжелее воздушных газов, детекторы должны устанавливаться на низком уровне. Подумайте, как может произойти утечка газа из-за естественных или принудительных сквозняков. При размещении детекторов учитывайте возможные повреждения, вызванные естественными причинами, например, дожди или наводнения. Для детекторов, установленных на открытом воздухе, предпочтительно использовать структуру защиты от атмосферных воздействий. При помещении детектора в теплый климат и под прямыми солнечными лучами используйте козырек. Например, бутан и аммиак, в общем, тяжелее воздуха, но если разгрузка происходит на технологической линии, которая находится при высокой температуре или под давлением, газ может повышаться, а не снижаться. Детекторы должны располагаться немного за частями высокого давления, чтобы образовать газовые облака. В противном случае любая утечка газа, скорее всего, пройдет с высокой скоростью без обнаружения. Это гарантирует, что пыль или вода не накапливаются перед датчиком и предотвращают попадание газа в детектор. При установке инфракрасных устройств с открытым контуром важно обеспечить отсутствие обструкции или постоянной блокировки инфракрасного луча. Предварительные блокировки транспортных средств, персонала участка, птиц и т.д. они могут быть решены. Убедитесь, что структуры, в которых установлены устройства открытой дорожки, являются прочными и не подвержены вибрации.
- При необходимости установите детекторы в вентиляционные каналы.
- Учитывайте условия процесса.
- Рассмотрим простоту доступа для проведения тестов и ремонта.
- Детекторы должны быть установлены в указанном месте и указывать вниз.
Обычно своими руками модернизации подвергаются четырехконтактные лямбда-зонды с электронагревателем, нагревательный элемент необходим для разогрева кислородного датчика на холодном двигателе – все дело в том, что катализатор включается в работу только после нагрева выхлопной системы не ниже температуры 360 градусов Цельсия. Подогрев кислородного датчика запитывается от ЭБУ (блок управления), при этом полярность подключения проводов не имеет значения (обычно к нагревателю подводятся провода белого цвета).
В электронной обманке электронагреватель модернизации не подвергается, все изменения касаются лишь сигнального контакта. В простейшей схеме присутствуют два основных компонента – высокоомный резистор и конденсатор емкостью примерно 1 Микрофарад, и выглядит она обычно так:
- резистор включается в разрыв сигнального провода;
- конденсатор устанавливается между массовым разъемом и сигналом.
Емкость конденсатора и сопротивление резистора могут быть разными, их номинал в большой степени зависит от модели автомобиля и типа устанавливаемого двигателя.
Как сделать электронную обманку на автомобиле Opel Zafira
Обманная схема на машине Опель Зафира составляется по такому же принципу, который описан выше, для установки обманки потребуется неполярный конденсатор 1 Мкф и сопротивление номиналом 1 мОм 0,5 Вт. Работу по монтажу нехитрого устройства производим в следующем порядке:
Перед началом испытаний необходимо сбросить все ошибки ЭБУ. Следует отметить, что установка обманки не всегда дает положительные результаты, в некоторых случаях ошибка может появляться вновь. Самый надежный способ – перепрограммирование блока управления, но здесь важно найти нужную версию прошивки.
Эмулятор кислородного датчика
Имитатор лямбда-зонда эффективно используется на автомобилях с удаленным катализатором или на машинах с установленным газобаллонным оборудованием, устройство подключается к электрической схеме управления двигателем, достаточно достоверно эмулирует работу настоящего лямбда-зонда. Готовые фабричные эмуляторы можно встретить в розничной продаже, основой схемы-имитатора является электронный таймер, в роли которого чаще всего используется популярная микросхема NE555.
В основном эмуляторы промышленного производства устанавливаются после перевода машины на газ – после установки газобаллонного оборудования (ГБО) состав топливной смеси меняется, поэтому лямбда-зонд фиксирует повышенное содержание токсичных веществ в выхлопных газах, появляется ошибка. Рассмотрим, как установить имитатор кислородного датчика модели Zond-4 на автомобиль с ГБО.
Зонд-4 оснащен светодиодным трехцветным индикатором, сигнализирующим о состоянии топливной смеси (бедной или богатой). Свечение индикатора означает:
- зеленый цвет – бедная смесь;
- желтое свечение – соотношение топливо/ воздух в норме;
- красная индикация – смесь переобогащенная.
Крепится эмулятор в подкапотном пространстве, подключается к электрической схеме автомобиля с помощью четырех проводов. Задействовать Zond-4 очень просто, провода подсоединяем так:
После подключения следует проверить работу Зонд-4: на бензине индикатор загораться не должен, при работе на газу – светиться зеленым, желтым или красным цветом.
Схема обмана лямбда-зонда с диодом
Обмануть второй кислородный датчик на автомобиле можно и по-другому, только в этой схеме вместо резистора нужно установить диод, например, марки 1N4148. Обманка здесь делается следующим образом (на примере авто Мазда 323 с бензиновым ДВС 2.0 L):
- разрезаем сигнальный проводок (на Mazda он черного цвета);
- анод диода подключаем к лямбда-зонду;
- другой вывод сигнала, идущий к блоку управления, соединяем с катодом;
- также к катоду подсоединяем один из выводов неполярного конденсатора емкостью 4,7 Мкф;
- второй конденсаторный отвод подключаем к массовому проводу (на Мазде он серого цвета), разумеется, все провода пропаиваем.
Такая схема позволяет достаточно эффективно избавиться от ошибок в цепи кислородного датчика, но нужно иметь в виду, что сам лямбда-зонд должен быть исправным.
Быстрая проверка работоспособности датчика кислорода
Многими автовладельцами неоднократно подтверждено, что электронная обманка нормально работает лишь в том случае, если лямбда-зонды на машине исправны. Быстро проверить работоспособность датчиков достаточно просто, для диагностики понадобится лишь мультиметр. Выполняем проверку в следующем порядке:
Но стоит заметить, что такая проверка не дает представление о стопроцентной исправности датчика, она лишь подтверждает, что лямбда-зонд находится в рабочем состоянии.
