Лямбда зонд это: Лямбда зонд в авто — что это такое и как работает
Лямбда зонд в авто — что это такое и как работает
Грамотных автолюбителей такими терминами как ABS, ESP, катализатор, инжектор не удивишь. Расскажем что такое лямбда зонд в машине, для чего нужен и принцип его работы.
Жесткие экологические нормы узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов – 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 – тут приходит на помощь датчик кислорода, он же лямбда зонд.
Что это такое
Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы λ, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, это датчик для измерения состава выхлопных газов, чтобы поддерживать оптимальный состав топлива и воздуха.
При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива — лямбда равна 1. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.
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). Тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.
На некоторых моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора.
Принцип работы
Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400°С. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость. 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).
Зависимость напряжения лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха при температуре датчика 500-800°С.
Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля.
Если не работает
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 выхлопе, снижение мощности. Но машина при этом остается на ходу.
Перечень неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше поручить специалистам.
Отметим, что попытки замены неисправного устройства имитатором или применение обманок ни к чему не приведут.
ЭБУ не распознает «чужие» сигналы и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».
Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик машины. Его ресурс составляет 60 – 120 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких плохих заправок он «умирает» и больше не работает.
Что такое лямбда-зонд или кислородный датчик
Согласно строгому определению, лямбда-зонд или кислородный датчик – это устройство, оценивающее концентрацию кислорода в отработавших выхлопных газах. Казалось бы, зачем «мозгам» двигателя знать, что вылетает наружу? Очень просто – чтобы приготовить оптимальную топливно-воздушную смесь и снизить токсичность выхлопных газов.
При чем тут лямбда?
Название «лямбда-зонд» не случайно происходит от греческой литеры «лямбда» (λ) – в автомобилестроении она обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси (соотношении топлива и воздуха).
Если датчик увидел наличие свободного кислорода, не вступившего в реакцию, то это означает, что топлива должно быть больше. В противном случае, когда воздуха наоборот мало, требуется сократить подачу горючего.
Двигатели способны работать не только на оптимальной топливно-воздушной смеси, но также на «богатой» или «бедной» – все зависит от целей и задач, к которым относится динамика, экономичность и снижение вредных выбросов. Наименьшее потребление топлива и чистота выхлопа будет при лямбде, равной единице, а на обогащенной смеси двигатель будет развивать оптимальную мощность.
Где расположен кислородный датчик
Лямбда-зонд находится в выпускном тракте (проще говоря, он вкручен в систему) и соседствует с каталитическим нейтрализатором. У современных автомобилей кислородный датчик установлен как перед ним (называется верхний лямбда-зонд), так и на выходе катализатора (нижний лямбда-зонд). Конструктивно они идентичны, но выполняют несколько разные замеры. Так, верхний датчик отслеживает, сколько кислорода содержится в отработавших газах.
Сигнал с него отправляется в электронный управляющий блок двигателя и тот считывает характеристики топливно-воздушной смеси – проще говоря, понимает, стехиометрическая ли она, обогащенная или обедненная. В зависимости от результата, происходит корректировка объемов подаваемого в цилиндры топлива для приготовления смеси с оптимальным составом. Что касается нижнего кислородного датчика, то он нужен для контроля работы каталитического нейтрализатора и более точной корректировки. Отметим, что в стародавние времена гораздо менее строгих экологических норм нижние лямбда-зонды не применялись.
Как устроен кислородный датчик
Наиболее популярны устройства на основе диоксида циркония. Выглядят они как металлический стержень, конец которого скруглен, с проводом. Непосредственно с выхлопными газами контактирует наружный электрод (для этого в защитном кожухе предусмотрены отверстия), в то время как с атмосферой взаимодействует внутренний. Между ними как раз и находится двуокись циркония или твердый электролит.
Оба электрода имеют платиновое напыление. Есть и нагревательный элемент, который призван как можно скорее выводить лямбда-зонд на высокую рабочую температуру в районе 300 °С.
Неисправности кислородного датчика
Датчик работает в крайне неблагоприятных тяжелых условиях, находясь в потоке горячих отработавших газов. Водитель узнает о неисправности и дело не в загоревшейся контрольной лампе Check Engine на приборной панели. Выход лямбда-зонда из строя сопровождается увеличением расхода топлива, неустойчивой работой двигателя на холостых оборотах и снижением мощности, а также характерным «бензиновым» запахом из выхлопной трубы – резким и «токсичным». В общем, автомобиль подаст сигнал.
Причины неисправностей кислородного датчика редко провоцируются механическими повреждениями – все-таки он сравнительно неплохо защищен. Наиболее часто лямбда-зонд требует замены из-за износа в процессе эксплуатации, либо загрязнения или обрыва электрической цепи нагревательного элемента. Прикончить датчик может некачественное топливо, технические проблемы, например, сгорание масла из-за плохого состояния маслосъемных колец или антифриз в топливе.
Правда, в этом случае проблемы с лямбда-зондом будут наименьшей из сложностей. Бывает, что он работает с перебоями из-за электрического питания и окисления контактов, что отражается на топливно-воздушной смеси и, соответственно, поведении автомобиля.
Можно ли заменить самостоятельно
Как видите, неисправность кислородного датчика не только делает езду на автомобиле проблематичной, но в ряде ситуаций способна повлечь за собой другие поломки. Поменять датчик можно самостоятельно, если до него получиться добраться. Перед этим следует обесточить автомобиль и снять с датчика колодку. Дальше – самое интересное: далеко не всегда удается выкрутить прикипевший лямбда-зонд с первого раза, поэтому следует проявить осторожность, чтобы не сломать. Если вывернуть удалось, то не забудьте перед установкой нового очистить резьбу в выпускной системе.
Что делает лямбда-зонд?
Что такое лямбда-зонд?
Проще говоря, лямбда-зонд измеряет количество кислорода в выхлопных газах, чтобы обеспечить правильное сжигание топлива двигателем.
Через мгновение мы углубимся в то, как именно и почему. Мы также ответим на несколько других вопросов, таких как «Как проверить лямбда-зонд?» и «Какой лямбда-зонд мне выбрать?»0003
Лямбда-зонды были введены в 1977 году для повышения эффективности автомобильных двигателей. Устанавливаемые как на бензиновые, так и на дизельные автомобили, они помогают снизить количество вредных выбросов, в первую очередь таких газов, как угарный газ, и загрязняющих веществ, производимых вашим автомобилем.
Датчики предназначены для работы в рамках государственного законодательства по выхлопным газам. Из-за роли, которую они играют в работе вашего автомобиля, они также широко известны как датчики кислорода или датчики кислорода .
Научные принципы работы лямбда-зонда
Соотношение воздух-топливо
Когда ваш автомобиль работает на бензине или дизельном топливе, он смешивается с воздухом, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу вашего двигателя.
Это соотношение воздуха и топлива известно как стехиометрическое соотношение. Или, что гораздо проще произнести, коэффициент лямбда. Лямбда — греческая буква, обозначаемая буквой λ.
Работа на обогащенной смеси
Когда топливо работает на обогащенной смеси, это означает, что в смеси не так много воздуха, как должно быть. При богатом топливе остается избыточное несгоревшее топливо. Несгоревшее топливо создает загрязнение окружающей среды, чего мы пытаемся избежать.
Бедная смесь
Когда в вашей топливной смеси слишком много воздуха, она создает обедненную топливную смесь. Бедная топливная смесь имеет тенденцию производить больше загрязняющих веществ оксидов азота. Это также может привести к снижению производительности двигателя и возможному его повреждению.
Как лямбда-зонд корректирует топливную смесь?
Ваш автомобиль будет иметь как минимум один датчик в выхлопной системе для измерения количества кислорода в выхлопных газах после сгорания топлива.
В современных автомобилях часто бывает 2 датчика. Первый — непосредственно после двигателя и перед каталитическим нейтрализатором. Второй ставится после каталитического нейтрализатора для наблюдения за общей работой. Он также проверяет, правильно ли ваша кошка выполняет свою работу.
Ваш лямбда-зонд преобразует количество кислорода, присутствующего в выхлопных газах, в электрический сигнал и отправляет его на компьютер, который управляет работой двигателя.
ЭБУ (блок управления двигателем) обрабатывает показания и отправляет информацию обратно в двигатель. Затем двигатель компенсирует, как смешивать топливо и воздух, чтобы вернуть соотношение к тому, которое должно быть.
Напряжение, создаваемое датчиком, находится в диапазоне от 0,1 В до 0,9 В. Показание 0,1 В соответствует обедненной топливной смеси, а 0,9 В.V-чтение, тот, который работает скудно. Оптимальное напряжение для идеального микса составляет 0,45 В.
Как часто требуется замена лямбда-зонда?
Из-за особенностей работы и расположения в очень жаркой и грязной среде ваш лямбда-зонд со временем изнашивается.
Несколько факторов могут повлиять на срок службы ваших датчиков, но обычно он должен длиться от 50 до 100 тысяч миль.
Ранние датчики не имели нагревательного элемента. Для работы им требовалось, чтобы температура выхлопных газов достигала удельной теплоемкости. Современные датчики оснащены нагревательным элементом, который снимает с датчика большую часть давления. Эти новые датчики имеют гораздо более длительный срок службы.
Ваш датчик следует периодически проверять, чтобы обеспечить его правильную работу.
Как определить, что ваш лямбда-зонд не работает должным образом
- Производительность вашего двигателя пострадает — часто будут пропуски зажигания, перебои или вообще не запустится
- Когда ваш двигатель работает на холостом ходу или просто работает, он будет грубым и комковатым по сравнению с обычным
- Работа двигателя плохая
- Расход топлива выше нормы
- Ваш автомобиль не прошел тест на выбросы
- На приборной панели загорится сигнальная лампа двигателя
Как проверить лямбда-зонд
Существует несколько способов проверки лямбда-зонда.
1. Проверка лямбда-зонда с помощью прибора для проверки выхлопных газов
Быстрый и простой способ измерения производительности лямбда-зонда — анализатор выбросов четырех газов . Это выполняется так же, как и ваш тест на выбросы. Значение лямбда рассчитывается на основе изменения состава отработавших газов за 60 секунд, чтобы убедиться, что поддерживаемое соотношение всегда работает на уровне 1,9.0005
Проверка лямбда-зонда мультиметром
Используйте только мультиметр с высоким импедансом и цифровым дисплеем. Мультиметр должен быть подключен параллельно сигнальной линии датчика и настроен на 1В или 2В. Когда вы запускаете двигатель, должно появиться значение от 0,4 до 0,6 В. Как только двигатель прогреется, показания должны чередоваться между 0,1–0,9 В. Идеальная частота вращения двигателя для наилучших измерений должна составлять 2500 об/мин.
Проверка лямбда-зонда с помощью осциллографа
Подключите осциллограф к сигнальной линии.
Установите диапазон напряжения 1–5 В и настройку времени 1–2 секунды и снова запустите двигатель на 2500 об/мин. Высота амплитуды сигнала будет соответствовать максимальному и минимальному напряжению (0,1–0,9 В), а время отклика и продолжительность периода покажут частоту (0,5–4 Гц).
Проверка лямбда-зонда с помощью тестера лямбда-зонда
Вы можете купить прибор, предназначенный исключительно для измерения лямбда-зонда. Как и в случае с осциллографом или мультиметром, подключите тестер к сигнальной линии, и когда вы достигнете правильной температуры, ваши показания будут отображаться с использованием светодиодной шкалы.
Всегда заменяйте свой датчик, наподобие
Учитывая, что доступны сотни датчиков, вы можете спросить: «Какой лямбда-зонд мне нужен?»
Всегда проверяйте рекомендации производителя, так как существуют разные типы датчиков, и вам нужен правильный вариант для вашего ЭБУ.
Когда дело доходит до , заменяющего ваш датчик , вот несколько советов для чистой и правильной установки:
- Тщательно очистите резьбу на выхлопе.
- Наносите на резьбу датчика только входящую в комплект поставки смазку соответствующего типа. Не смазывайте носик датчика.
- Затягивайте датчик только с предписанным крутящим моментом. Используйте динамометрический ключ с подходящей головкой для лямбда-зонда. Чрезмерная затяжка опасна для любого датчика с нагревательным элементом, так как это может привести к растрескиванию внутренней керамики и выходу датчика из строя.
Лямбда-зонд и его важный вход в ЭБУ
В предыдущей статье мы обсуждали работу ЭБУ, где уже стало ясно, что лямбда-зонд предоставляет ЭБУ жизненно важную информацию. Было бы слишком далеко вдаваться во все подробности, чтобы обсудить, как эта часть работает и как она взаимодействует с ECU. В этой статье мы объясним точное взаимодействие двух компонентов!
Какой датчик?
Правильно, лямбда-зонд. Среди автомобильных техников эту деталь иногда называют лямбда-зондом, датчиком кислорода или датчиком кислорода. Это название подразумевает функцию этой части.
Короче говоря, этот датчик измеряет количество кислорода в выхлопе. У голландской организации сектора мобильности BOVAG есть очень красивое и краткое описание этой детали:
«Лямбда-зонд — это датчик в выхлопе вашего автомобиля, который измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Если значение содержания кислорода меняется, система управления двигателем регулирует его автоматически. Таким образом, каталитический нейтрализатор работает оптимально, а выхлопные газы менее вредны для окружающей среды».
Сказав это, хорошо знать, что большинство современных автомобилей имеют два кислородных датчика. Один датчик измеряет газы, выходящие из двигателя, а второй датчик расположен за каталитическим нейтрализатором. Поскольку лямбда-зонд представляет собой полый керамический цилиндр, через него может проходить кислород. Датчик измеряет наличие кислорода и генерирует сигнал напряжения. Провода на датчике могут нагревать лямбда-зонд и передавать данные на ЭБУ. Основываясь на этих данных, ECU определяет, насколько обедненной (мало выхлопных газов и много кислорода) или богатой (много выхлопных газов и мало кислорода) воздушно-топливной смеси.
Нагрев датчика кислорода также имеет важное значение: это позволяет датчику быстро реагировать на холодный двигатель, что приводит к лучшему и более экономичному сгоранию!
Теперь, когда мы это знаем, профессионалу может быть интересно узнать краткую историю этой детали:
История лямбда-зонда
Чтобы немного рассказать об истории лямбда-зонда, мы хотим вернуть вас назад во время. Чтобы быть точным, для этого нам нужно отправиться в 1976 год. Небольшое исследование показывает, что это был особенный год. 1976 год – это год, когда Queen выпустили «Богемскую рапсодию», родилась «Панненка пенальти», был основан бренд Apple и вошел в обиход легендарный Concorde. И взгляд на учебники истории показывает, что 1976 год был особенным для Швеции. Шведская группа ABBA выпустила Dancing Queen в том же году (мы приносим свои извинения за то, что песня застряла у вас в голове прямо сейчас…), Бьорн Борг пробился к победе в Уимблдоне, и, в довершение всего, Швеция представила лямбда-зонд.
. Настоящий забавный факт для именинников!
Ну, вернемся к датчику О2. В результате более строгих экологических норм и правил выбросов, введенных в Соединенных Штатах, Volvo стала первой маркой, которая в 1976 году оснастила этой новой технологией модели 240 и 260. Volvo так гордилась этим нововведением, что даже Эмблема «Лямбда Зонд» на решетке радиатора нескольких автомобилей.
После успешного внедрения Volvo установила еще более тесное партнерство с Bosch, которая взяла на себя ответственность за производство цилиндрической детали. Вскоре в 1982 году последовали лямбда-зонды второго поколения. Большим преимуществом этого второго поколения было то, что этот датчик нагревался. За сорок лет, последовавших за появлением лямбда-зонда, компания Bosch произвела более 1 миллиарда таких деталей.
Что ЭБУ делает с информацией лямбда-зонда?
После этого заглянуть в учебники истории пора вернуться к работе лямбда-зонда. Приведенное ранее определение этого датчика содержит очень важный элемент, заслуживающий более подробного объяснения.
Это относится к следующему предложению: «Если значение содержания кислорода меняется, система управления двигателем регулирует это автоматически».
Главный вопрос, конечно же, что и как регулирует система управления двигателем, или ЭБУ, исходя из содержания кислорода в выхлопных газах. Это основано на так называемом значении лямбда. ЭБУ постоянно сравнивает количество воздуха, которое измеряет кислородный датчик, с количеством впрыскиваемого топлива. Когда это значение падает ниже 1, в топливной смеси не хватает воздуха (богатая смесь). Если это значение выше 1, имеется избыток воздуха (бедная смесь). На основании этих данных блок управления двигателем принимает собственное решение. Самое очевидное решение для ЭБУ — это начать регулировать топливно-воздушную смесь так, чтобы пропорции совпадали. Этого можно добиться, например, регулировкой времени открытия форсунок. Однако, если значение отклоняется слишком сильно или если значение продолжает отклоняться после регулировки, загорится сигнальная лампа двигателя, и двигатель может перейти в аварийный режим.
Неисправный лямбда-зонд сильно влияет на ЭБУ
Теперь, когда было объяснено взаимодействие обоих компонентов, становится ясно, какое влияние эта деталь оказывает на работу ЭБУ. Поэтому неисправный лямбда-зонд необходимо быстро заменить. Продолжительное вождение с неисправным датчиком также может привести к повреждению каталитического нейтрализатора. Поскольку индикатор управления двигателем (индикатор MIR) часто загорается при неисправности лямбда-зонда, важно продолжить диагностику и выполнить различные тесты.
Проверка и измерение неисправных лямбда-зондов
Первый тест, который вы можете сделать, это увеличить число оборотов двигателя примерно до 1500–2000 об/мин. Важно как можно меньше двигать педалью акселератора. Если обороты нестабильны, у вас может быть первое указание на то, что лямбда-зонд может быть неисправен.
После того, как вы убедились в стабильных оборотах двигателя, вам необходимо взять омметр и измерить сопротивление нагревателя.