Что такое лямбда зонд в машине и как его проверить

В современных автомобилях используются специальные устройства, которые позволяют транспортному средству соответствовать экологическим нормам. Среди таких устройств – датчик лямбда-зонд.

Рассмотрим, зачем он нужен в машине, где он расположен, как определить его неисправность, а также как его заменить.

Что такое лямбда зонд?

Греческая «лямбда» в машиностроительной промышленности используется для обозначения коэффициента. В данном случае это концентрация кислорода в отработанных газах. Если быть точнее, то это коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси.

Для определения этого параметра используется специальный зонд, который оценивает состояние продуктов сгорания топлива. Этот элемент используется в автомобилях с электронной подачей топлива. Также он устанавливается в машинах, выхлопная система которых оснащена катализатором.

Для чего нужен лямбда зонд?

Датчик используется для более эффективной подачи воздушно-топливной смеси. Его работа влияет на исправность катализатора, который нейтрализует в выхлопных газах вредные для окружающей среды вещества. Он замеряет концентрацию кислорода в выхлопе и корректирует работу топливной системы.

Для эффективности работы мотора воздушно-топливная смесь должна подаваться в цилиндры в правильной пропорции. Если кислорода будет недостаточно, то смесь будет переобогащенная. В результате свечи в бензиновом моторе может залить, а процесс горения не будет высвобождать достаточное количество энергии для вращения коленвала. Также недостаток кислорода приведет к частичному сгоранию топлива. В результате этого в выхлопе образуется не углекислый, а угарный газ.

С другой стороны, если воздуха в воздушно-топливной смеси будет больше, чем необходимо, то она будет обедненной. В результате чего – снижение мощности двигателя, превышение температурных норм для деталей цилиндропоршневого механизма. Из-за этого некоторые элементы быстрее изнашиваются. Если кислорода в выхлопе много, то в катализаторе не произойдет нейтрализация газа NOx. Это тоже ведет к загрязнению окружающей среды.

Так как образование ядовитых газов невозможно заметить визуально, требуется специальный датчик, который контролировал бы даже незначительные изменения в выхлопе двигателя.

Особенно полезным данная деталь оказывается в условиях увеличенного дымообразования (когда мотор испытывает серьезные нагрузки). Это помогает сохранить катализатор от загрязнения, а также немного сэкономить топливо.

Конструкция лямбда-зонда

Датчик зоны катализатора состоит из таких элементов:

• Корпус из металла. На нем сделана резьба с гранями под ключ, чтобы легче было его установить или снять.
• Уплотнительное кольцо, предотвращающее выброс выхлопных газов через микро щель.
• Теплосъемник.
• Керамический изолятор.
• Электроды, к которым подсоединяется проводка.
• Уплотнитель проводки.
• Нагревательный элемент (в модификациях с подогревом).
• Корпус. В нем сделано отверстие, через которое в полость поступает чистый воздух.
• Спираль подогрева.
• Диэлектрический наконечник. Изготавливается из керамики.
• Защитная металлическая трубка с перфорацией.

Основным элементом конструкции является керамический наконечник. Он изготавливается из оксида циркония. На нем нанесено покрытие из платины. Когда наконечник нагревается (температура 350-400 градусов), он становится проводником, и напряжение передается с его наружной части на внутреннюю.

Принцип работы лямбда зонда

Чтобы понять, в чем могут быть неисправности лямбда зонда, необходимо понимать принцип его работы. Когда автомобиль находится на производственном конвейере, все его системы настраиваются так, чтобы они работали идеально. Однако со временем детали мотора изнашиваются, в электронном блоке управления могут возникать незначительные ошибки, которые могут влиять на функции разных систем, в том числе и топливной.

Прибор является элементом системы так называемой «обратной связи». ЭБУ рассчитывает, сколько топлива и воздуха подать во впускной коллектор, чтобы в цилиндре смесь качественно сгорала, и высвобождалось достаточно энергии. Так как мотор постепенно изнашивается, со временем стандартных настроек электроники недостаточно – их нужно подкорректировать в соответствии с состоянием силового агрегата.

Эту функцию выполняет зонд лямбда. В случае обогащенной смеси он подает на блок управления напряжение, соответствующее показателю -1. Если смесь обедненная, то этот показатель будет +1. Благодаря такой корректировке ЭБУ подстраивает систему впрыска под изменившиеся параметры двигателя.

Устройство работает по следующему принципу. Внутренняя часть керамического наконечника контактирует с чистым воздухом, наружная (находится внутри выхлопной трубы) – с отработанным газами (через перфорацию защитного экрана), передвигающимися по выхлопной системе. Когда он нагревается, ионы кислорода беспрепятственно проникают с внутренней поверхности на наружную.

В полости датчика кислорода больше, чем в трубе выхлопной системы. Разница в этих параметрах создает соответствующее напряжение, которое по проводам передается на ЭБУ. В зависимости от изменения параметров блок управления корректирует подачу топлива или воздуха в цилиндры.

Где устанавливают лямбда-зонд?

Датчик не зря назван зондом, так как он устанавливается внутрь выхлопной системы, и фиксирует показатели, которые невозможно проанализировать при разгерметизации системы. Для большей эффективности в современных автомобилях устанавливается два датчика. Один вкручивается в трубу перед катализатором, а второй – за нейтрализатором.

Если зонд не оснащен подогревом, тогда он устанавливается максимально близко к мотору, чтобы быстрей нагревался. Если в машине установлено два датчика, то они позволяют корректировать топливную систему, а также анализировать эффективность каталитического анализатора.

Виды и конструктивные особенности

Существует две категории датчиков лямбда-зонд:

• Без подогрева;
• С подогревом.

Первая категория относится к более старым разновидностям. Для их активации требуется время. Полый сердечник должен нагреться до рабочей температуры, когда диэлектрик станет проводником. Пока он не нагреется до 350-400 градусов, он не будет работать. В этот момент воздушно-топливная смесь не корректируется, от чего в катализатор может попадать несгоревшее топливо. Это постепенно сокращает рабочий ресурс устройства.

По этой причине все современные автомобили оснащаются модификациями с подогревом. Также все датчики классифицируют по трем разновидностям:

• Двухточечные без подогрева;
• Двухточечные с подогревом;
• Широкополосные.

Модификации без подогрева мы уже рассмотрели. Они могут быть с одним проводом (сигнал подается сразу на ЭБУ) или с двумя (второй отвечает за заземление корпуса). Стоит уделить немного внимания двум другим категориям, так как они имеют более сложное строение.

Двухточечные с подогревом

В двухточечных модификациях с подогревом будет три или четыре провода. В первом случае это будет плюс и минус для нагрева спирали, а третий (черный) – сигнальный. Второй тип датчиков имеет такую же схему, за исключением четвертого провода. Это заземляющий элемент.

Широкополосные

Широкополосные зонды имеют самую сложную из всех схему подключения к системе автомобиля. В нем имеется пять проводов. Каждый производитель использует свою маркировку, чтобы обозначить, какой из них за что отвечает. Чаще всего черный – сигнальный, а серый – заземляющий.

Два других кабеля – питание подогрева. Еще один провод – это сигнальный провод закачки. Этот элемент регулирует концентрацию воздуха в датчике. Закачивание происходит за счет изменения силы тока в данном элементе.

Признаки неисправности лямбда зонда

Самый первый признак неисправного датчика – увеличение расхода топлива (при этом условия эксплуатации машины не меняются). В этом случае будет наблюдаться снижение динамических характеристик. Однако этот параметр не должен быть единственным мерилом.

Вот еще некоторые «симптомы» неисправного зонда:

• Увеличенная концентрация СО. Этот параметр измеряется специальным устройством.
• На приборной панели загорелся сигнал CHECK мотора. Но в этом случае следует обратиться в сервис. Предупреждение может не касаться этого датчика.

Датчик кислорода выходит из строя по следующим причинам:

• Естественный износ.
• На него попал тосол.
• Неправильно чистили корпус.
• Некачественное топливо (большое содержание свинца).
• Перегрелся.

Методы проверки лямбда-зонда

Чтобы проверить исправность лямбда зонда, достаточно мультиметра. Работа выполняется в такой очередности:

• Проводится внешний осмотр. Сажа на его корпусе указывает на то, что он мог сгореть.
• Отключается датчик от электрической цепи, мотор заводится.
• Наконечник необходимо нагреть до рабочей температуры. Для этого нужно держать обороты двигателя в пределах 2-3 тысячи оборотов.
• Контакты мультиметра подсоединяются к проводам датчика. Плюсовой стержень прибора – на сигнальный провод (черного цвета). Минусовый – на массу (серый провод, если его нет, то просто на кузов авто).
• Если датчик исправный, то показатели мультиметра будут колебаться в пределах 0,2-0,8 В. Неисправный лямбда-зонд выдаст показатели от 0,3 до 0,7 В. Если на экране показатель стабилен, то это означает, что датчик не функционирует.

Замена и ремонт лямбда-зонда

Что делать, если датчик вышел из строя? Его необходимо заменить. Он не ремонтируется. Правда, некоторые мастера используют обманки или отключают датчик. Однако такие методы чреваты неисправностями катализатора и снижением эффективности ДВС.

Менять датчик необходимо на аналогичный. Дело в том, что ЭБУ подстраивается под параметры конкретного устройства. Если установить другую модификацию, есть большая вероятность подачи неправильных сигналов. Это может привести к разным неприятным последствиям, включая быстрый выход из строя катализатора.

Замена лямбда-зонда должна производиться на холодном моторе. Покупая новый датчик кислорода, крайне важно убедиться, что был куплен оригинал, а не аналог, подходящий к данному автомобилю. Неисправность сразу не будет заметна, но впоследствии устройство снова перестанет работать.

Процедура установки нового датчика очень проста:

• Отключаются провода со старого зонда.
• Выкручивается неисправный датчик.
• На его место вкручивается новый.
• Надеваются провода в соответствии с маркировкой.

Выполняя замену датчика кислорода, необходимо быть аккуратным, чтобы не сорвать резьбу ни на нем, ни в выхлопной трубе. После замены мотор заводят и проверяют работоспособность устройства (при помощи мультиметра, как это описано выше).

Как видно, от параметров, поступающих с лямбда-зонда на ЭБУ, зависит эффективность двигателя автомобиля. Важность датчика увеличивается, если выхлопная система оснащена каталитическим нейтрализатором.

Вопросы и ответы:

Где стоят лямбда зонды? Датчик вкручивается в выхлопную систему максимально близко к катализатору. В современных машинах используется два лямбда-зонда (один перед катализатором, а другой за ним).

Какую функцию выполняет датчик лямбда зонда? Этот датчик следит за составом выхлопных газов. На основании его сигналов блок управления корректирует состав воздушно-топливной смеси.