Второй кислородный датчик. Датчик концентрации кислорода

Лямбда-зонд устанавливается в потоке отработавших газов двигателя и служит для определения наличия кислорода в отработавших газах. Когда двигатель работает на обогащённой топливо-воздушной смеси, уровень содержания кислорода в отработавших газах понижен, при этом датчик кислорода генерирует сигнал высокого уровня напряжением 0,65…1,0V. При поступлении сигнала высокого уровня от датчика кислорода, блок управления двигателем начинает уменьшать длительность впрыска топлива, тем самым обедняя топливо-воздушную смесь. Когда двигатель работает на обеднённой топливо-воздушной смеси, уровень содержания кислорода в отработавших газах повышен, при этом датчик кислорода генерирует сигнал низкого уровня напряжением 40…200mV. При поступлении сигнала низкого уровня от датчика кислорода, блок управления двигателем начинает увеличивать длительность впрыска топлива, тем самым обогащая топливо-воздушную смесь. Таким образом, по сигналу от датчика кислорода блок управления двигателем корректирует длительность впрыска топлива так, что состав топливо-воздушной смеси оказывается максимально близким к стехиометрическому (идеальное соотношение воздух/топливо). Исправный датчик кислорода начинает работать только после прогрева чувствительного элемента до температуры не ниже 350°С. Существуют одно-, двух-, трёх- и четырёх-проводные двухуровневые циркониевые датчики кислорода BOSCH. Одно- и двух-проводные датчики кислорода устанавливаются в выпускном коллекторе двигателя максимально близко к выпускным клапанам газораспределительного механизма и прогреваются до рабочей температуры за счёт высокой температуры отработавших газов. Трёх- и четырёх-проводные датчики кислорода прогреваются до рабочей температуры за счёт встроенного электрического нагревательного элемента и могут быть установлены на значительном расстоянии от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя.

При условии сгорания стехиометрической топливо-воздушной смеси, напряжение выходного сигнала датчика кислорода равно 445…450mV. Но расстояние от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя до места расположения датчика кислорода и значительное время реакции чувствительного элемента датчика приводят к некоторой инерционности системы, что не позволяет непрерывно поддерживать стехиометрический состав топливо-воздушной смеси. Практически, при работе двигателя на установившемся режиме, состав смеси постоянно отклоняется от стехиометрического в диапазоне ±2…3% с частотой 1…2раза в секунду. Этот процесс чётко прослеживается по осциллограмме напряжения выходного сигнала датчика кислорода.

[Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала составляет ~1,2Hz.

Проверка выходного сигнала Датчика кислорода

Измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно сигнальной "массы" датчика. Сигнальная "масса" двух- и четырёх-проводных датчиков кислорода BOSCH выведена через отдельный провод (провод серого цвета идущий от датчика) на разъём датчика. Сигнальная "масса" одно- и трёх-проводных датчиков кислорода BOSCH соединена с металлическим корпусом датчика и при установке датчика автоматически соединяться с "массой" автомобиля через резьбовое крепление датчика. Выведенная через отдельный провод на разъём датчика сигнальная "масса" датчика кислорода в большинстве случаев так же соединена с "массой" автомобиля. Встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной "массы" датчика кислорода подключен не к "массе" автомобиля, а к источнику опор. напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно источника опор. напряжения, к которому подключен провод сигнальной "массы" датчика кислорода. Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика кислорода, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов №1-4 USB Autoscope II, чёрный зажим типа "крокодил" осциллографического щупа должен быть подсоединён к "массе" двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (провод чёрного цвета идущий от датчика).

Схема подключения к датчику кислорода BOSCH (на основе оксида циркония).

1. – точка подключения чёрного зажима типа "крокодил" осциллографического щупа;
2. – точка подключения пробника осциллографического щупа.

В окне программы "USB Осциллограф", необходимо выбрать подходящий режим отображения, в данном случае "Управление => Загрузить настройки пользователя => Lambda". Когда лямбда-зонд прогревается до рабочей температуры , его выходное электрическое сопротивление значительно снижается, и он приобретает способность отклонять опор. напряжение, поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением. В большинстве блоков управления двигателем, значение опор. напряжения равно 450mV. Такой блок

управления двигателем считает лямбда-зонд готовым к работе только после того, как вследствие прогрева датчик приобретает способность отклонять опор. напряжение в диапазоне более чем ±150…250mV.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Пуск прогретого до рабочей температуры двигателя. Время прогрева лямбда-зонда до рабочей температуры равно ~30S.

Опор. напряжение на сигнальном проводе лямбда-зонда некоторых блоков управления двигателем может иметь другое значение. Например, для блоков управления производства Ford оно равно 0V, а для блоков управления двигателем производства Daimler Chrysler – 5V.

Типовые неисправности Датчика кислорода

Низкая частота переключения выходного сигнала датчика кислорода указывает на увеличенный диапазон отклонения состава топливо-воздушной смеси от стехиометрического.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала занижена и составляет ~0,6Hz.

Снижение частоты переключения выходного сигнала лямбда-зонда может быть вызвана возросшим временем перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому из-за старения или химического отравления датчика. Неисправность может привести к раскачке частоты вращения двигателя на режиме холостого хода и к потере "приёмистости" двигателя. Ресурс датчика содержания кислорода в отработавших газах составляет 20 000…80 000 km. Из-за старения, выходное электрическое сопротивление лямбда-зонда снижается при значительно более высокой температуре чувствительного элемента до значения, при котором датчик приобретает способность отклонять опор. напряжение. Из-за возросшего выходного электрического сопротивления, размах выходного напряжения сигнала лямбда-зонда уменьшается. Стареющий лямбда-зонд легко можно выявить по осциллограмме напряжения его выходного сигнала на таких режимах работы двигателя, когда поток и температура отработавших газов снижаются. Это режим холостого хода и малых нагрузок. Практически, стареющий лямбда-зонд всё ещё работает на движущемся автомобиле, но как только нагрузка на двигатель снижается (холостой ход), размах сигнала быстро начинает уменьшаться вплоть до пропадания колебаний.

[

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Переключения выходного сигнала отсутствуют.

Напряжение выходного сигнала стареющего лямбда-зонда при работе двигателя на холостом ходу становится почти стабильным, его значение становится близким опор. напряжению 300…600mV.

Сигнал датчика кислорода (лямбда-зонд, далее ДК, ЛЗ) используется системой управления двигателя для поддержания оптимального (стехиометрического, около 14,7:1) соотношения топливной смеси воздух/бензин в камерах сгорания, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает.

λ=1 - стехиометрическая (теоретически идеальная) смесь;
λ>1 - бедная смесь;
λ
Чувствительный элемент датчика кислорода находится в потоке отработавших газов. Принцип измерения остаточного содержания кислорода в выхлопных газах основан на свойствах оксида циркония - ZrO2 и начинает работать только при температурах более 350 °C. Сигнал циркониевого ДК (при замкнутой петле обратной связи) представляет собой переменное напряжение, колеблющееся между 0.1 и 0.9 вольт. Изменение напряжения вызвано тем, что система управления постоянно изменяет состав смеси вблизи точки стехиометрии.
Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов. Выходное напряжение зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Когда ЛЗ находится в холодном состоянии, он не способен генерировать собственную ЭДС, и напряжение на выходе равно опорному (или близко к нему). Для ускорения прогрева датчика до рабочей температуры он снабжен электрическим нагревательным элементом. Электронный блок управления постоянно подаёт на цепь датчика стабильное опорное напряжение 450 милливольт. По мере прогрева датчика при работающем двигателе его внутреннее сопротивление уменьшается, и он начинает генерировать собственное напряжение, которое перекрывает выдаваемое ЭБУ стабильное опорное напряжение. Когда ЭБУ "видит" изменяющееся напряжение, ему становится известным, что датчик прогрелся, и его сигнал готов для применения в целях регулирования состава смеси.
Напряжение с датчика ниже опорного 450 мв. (0,1 В) указывает на бедную смесь, выше опорного (0,9 В) – на богатую смесь.



Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его со значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением экономии топлива, получения максимальной отдачи от двигателя и минимизацией вредных выбросов.

Признаки неисправности датчика кислорода:
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
4. На современных автомобилях загорается индикатор «СНЕСК ЕNGINЕ»

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода:
1. Применение этилированного бензина или низкокачественного топлива.
2. Использование при ремонте двигателя силиконовых герметиков.
3. Выход из строя вследствии неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.
4. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
5. Обрыв, плохой контакт или замыкание на массу электропроводки цепи датчика.
6. Внешнее загрязнение датчика, например антикором, битумом. Поскольку атмосферный воздух должен поступать к внутренней полости датчика, все что загрязняет наружнюю поверхность или блокирует поступление воздуха вызывает нарушение в работе датчика.
Ресурс датчиков кислорода составляет до 100 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации. Далее чувствительный элемент датчика стареет, на изменение состава топлива начинает медленней откликаться, что приводит к повышенному расходу топлива.

Проверка датчика кислорода.

и сканер. В случае выхода из строя датчика кислорода, контрольная лампа Check Engine сигнализирует о неисправности. Двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры, а подогрев датчика нормально функционировать. Перед проведением теста, надо удостоверится, что прошивка контроллера двигателя поддерживает регулировку состава смеси по датчику кислорода, то есть он не отключен программно посредством чип-тюнинга.
1. При обогащении горючей смеси напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,7 В;
2. При обеднении горючей смеси напряжение на сигнальном выводе должно быть не более 0,25 В;
3. Время срабатывания при переключении Lean-Rich - не более 350 мс.
Если сигнал на выходе датчика не меняется или время реакции превышает заданную величину, то его надо менять. При отказе датчика система переходит в аварийный режим без коррекции содержания воздуха в смеси.

Одной из разновидностью лямбда-зонда является широкополосный датчик кислорода. Основное его отличие заключается в возможности отслеживать точное соотношение топливовоздушной смеси в широком диапазоне от 1:12 до 1:19.
Проверка широкополосного датчика должна проводиться совместно со сканером.

Проверка датчика кислорода может потребоваться когда сканер показал ошибку, связанную с лямбда зондом (например низкий уровень сигнала ДК) или увеличился .

Современные датчики имеют четырех-проводную систему, но существую одно, двух и трех-проводные лямбда зонды. Распиновку некоторых датчиков можно посмотреть на картинках ниже:

У четырех проводного датчика два провода идут на цепь подогрева (heater), один провод сигнальный и один-масса. Проверки лямбда зонда, которые можно провести самостоятельно:

• Мы можем проверить наличие напряжения в цепи подогрева
• Проверить исправность нагревателя внутри датчика
• Проверить наличие так называемого «опорного напряжения»
• В принципе можно проверить и сам сигнал лямбды, но для этого нужен осциллограф, мотор тестер или хотя бы стрелочный вольтметр (не цифровой, а именно стрелочный, он более быстро реагирует на изменение показаний) .

То есть по сути можно проверить датчик практически полностью. Начнем.

Как проверить наличие напряжения в цепи подогрева лямбда зонда

Нам понадобится любой вольтметр, стрелочный или цифровой.

Порядок действий:

1. Включите зажигание, не следует отсоединять разъем датчика, так как блок управления двигателем может записать в память код ошибки: неисправность нагревателя ДК.
2. Острыми щупами проткните провода, идущие на нагреватель или воткните щупы в разъем со стороны проводов.
3. Напряжение на них должно быть равно напряжению аккумулятора (~12в). На не запущенном моторе минус с блока управления может и не подаваться, поэтому аккуратно запустите двигатель.

Плюс приходит на нагревать обычно напрямую, через предохранитель. А минус подается с блока управления двигателем (ЭБУ). Поэтому если нет плюса — смотрим цепь: аккумулятор-предохранитель-кислородник (возможно еще наличие реле в этой цепи).

А если нет минуса — смотрим цепь до блока управления, возможно «потерялся контакт» в каком-либо разъеме.

Как проверять исправность нагревателя датчика

На понадобится омметр (тестер в режиме измерения сопротивления).

Порядок действий:

1. Отсоедините разъем датчика кислорода.
2. Измерьте сопротивление между проводами нагревателя (см. схему расположения проводов).
3. Сопротивление может быть разным, обычно 2-10 ом.

Если сопротивление не показывает совсем, то, скорее всего, в датчике обрыв и он требует замены.

Проверяем наличие опорного напряжения лямбда зонда

Здесь все просто, нужен снова тестер в режиме вольтметра.

Порядок действий:

1. Включите зажигание.
2. Измерьте напряжение между сигнальным проводом и массой.
3. В большинстве автомобилей напряжение должно быть равно 0,45 вольта.

Если оно отличается больше чем на 0,2 значит есть проблема в сигнальной цепи датчика или плохой контакт с массой.

Как проверить сигнал лямбда зонда

Это самый сложный и ответственный пункт. Здесь нам нужен или мотор тестер, или стрелочный вольтметр, или осциллограф. Осциллографы уже давно существуют в виде программ для ПК и приставки со щупами, цена вопроса от 1500 рублей и выше.

Порядок действий:

1. Запустите двигатель и прогрейте его до рабочей температуры. Датчик кислорода не начнет работать пока не прогреется.
2. Подсоедините щупы между сигнальным проводом и проводом массы.
3. Поднимите обороты двигателя примерно до 3000 в минуту.
4. Наблюдайте за изменением показаний лямбда зонда.

Сигнал с ДК должен изменяться от 0,1 вольта до 0,9 в. Если у вас точный прибор и вы видите, что изменения происходят в меньшем диапазоне (например от 0,2 до 0,7), датчик подлежит замене.

Засеките время в течение которого показания меняются от большего к меньшему. Принято считать что за 10 секунд должно быть 9-10 изменений показаний . Если они меняются реже, то велика возможность появления ошибки: медленный отклик датчика кислорода.

Датчик концентрации кислорода

В современных автомобильных двигателях, снабженных системой впрыска топлива и каталитическим нейтрализатором, необходимо точно контролировать состав топливовоздушной смеси (ТВ-смеси) и поддерживать коэффициент избытка воздуха на постоянном уровне (а=1), чем обеспечиваются экономия топлива и уменьшение содержания токсичных веществ в выхлопе. Для этого применяются датчики концентрации кислорода (ДКК), устанавливаемые в системе отвода выхлопных газов вырабатывающие сигнал зависящий от концентрации кислорода в выхлопе. При изменении концентрации кислорода в отработавших газах ДКК формирует выходное напряжение, которое изменяется приблизительно от 0, 1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь), до 0, 9 В (при низком содержании кислорода - богатая смесь). Для нормальной работы датчик должен иметь температуру не ниже 300°С. Поэтому для быстрого прогрева датчика после пуска двигателя, в него встроен нагревательный элемент. Сигнал от ДКК используется в ЭБУ двигателя для коррекции длительности открытого состояния форсунок и поддержания, тем самым, стехиометрического состава топливовоздушной смеси. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то в ЭБУ-Д вырабатывается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - дается команда на обеднение смеси.

В основном используются циркониевые и титановые датчики концентрации кислорода, работа которых основывается на том факте, что их выходное напряжение остается постоянно (равным 0, 45 В при а=1), но может изменяться скачком от 0, 1 В до 0, 9 В при изменении коэффициента избытка воздуха в диапазоне ос=0, 99...1, 1 при переходе через значение а=1.
Имеется несколько разновидностей датчиков концентрации кислорода:

Датчик с одним потенциальным выводом и заземляемым корпусом. От потенциального вывода сигнал поступает в ЭБУ-Д. В качестве второго сигнального провода используется масса автомобиля.
Датчик с двумя потенциальными выводами. Здесь измерительная цепь датчика не связана с массой, а используется второй провод.
Датчик с тремя выводами, на одном из которых - измерительный сигнал, два провода - для питания электронагревателя датчика. В качестве измерительной земли используется масса автомобиля.
Датчик с четырьмя выводами. Здесь и нагреватель и датчик изолированы от массы.
Диагностика датчика кислорода с помощью сканера

Процедура диагностики следующая:
Подключить сканер к диагностическому разъему автомобиля.
В режиме холостого хода хорошо прогреть двигатель и датчик концентрации кислорода, затем под¬нять обороты до 2500 об/ мин.
Убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме.
Установить на сканере режим записи параметров ДКК и произвести запись.
Просмотреть запись и определить параметры выходного сигнала датчика кислорода.
При исправности системы подачи топлива и датчика ДКК, амплитуда сигнала должна равномерно колебаться с частотой 3-10 Гц (чем выше частота, тем надежнее работает система), при постоянной частоте вращения коленвала двигателя (w=40..42 Гц). Нижний уровень сигнала должен находиться в диапазоне 0, 1-0, 3 В, верхний - между уровнями 0, 6-0, 9 В. Фронты сигнала крутые.
Диагностика датчика кислорода с помощью мультиметра

Используется цифровой мультиметр (лучше автомобильный) в режиме измерения постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением. Подключение мультиметра к датчику кислорода показано на рис. 4.

Двигатель прогревают, система управления должна работать в замкнутом режиме, мультиметр покажет среднее значение напряжения на выходе датчика:
если датчик не реагирует на изменяющуюся концентрацию кислорода в выхлопных газах, на его выходе будет постоянное напряжение примерно 450 мВ. Однако вывод о неисправности датчика делать преждевременно, так как исправный датчик с симметричным выходным сигналом даст выходной сигнал со средним значением напряжения 450-500 мВ;
показания более 550 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика высокое, т.е. топливная система подает в двигатель богатую смесь, или датчик закоксован;
показания менее 350 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика низкое, т.е. топливная система подает в двигатель бедную смесь. Возможна утечка разрежения во впускном коллекторе или ограничена подача топлива через засорившиеся фильтр или форсунку. Если используемый мультиметр поддерживает режим определения максимального и минимального значения сигнала, результат будет более информативен (табл. 2).

Диагностика проверка датчиков электронной системы управления двигателем

Проверка датчика кислорода с помощью осциллографа

Осциллограф является удобным средством для проверки датчика кислорода. Прибор подключается к выходу датчика, двигатель прогревается, система управления должна работать в замкнутом режиме. Осциллограмма для случая полной исправности датчика ДКК показана на рис. 5: колебания равномерные, максимальное напряжение больше 800 мВ, минимальное - меньше 200 мВ, частота 0, 5-10 Гц, фронты крутые.

На рис. 6 представлены осциллограммы выходного сигнала датчика кислорода при ускорении и торможении автомобиля на испытательном тормозном стенде. Топливная смесь соответственно обогащается или обедняется.
Диагностика проверка датчиков электронной системы управления двигателем

По осциллограмме выходного сигнала датчика кислорода можно проверить правильность работы системы управления двигателем в замкнутом режиме. Двигатель должен быть прогрет. Наблюдая за экраном осциллографа следует подать немного пропана из баллона в воздухозаборник двигателя. Датчик отреагирует на обогащение смеси: осциллограмма сначала будет такой как показано на рис. 7, затем ЭБУ-Д уменьшит подачу топлива и снова установятся колебания, как на рис. 5. После прекращения подачи пропана, сначала осциллограмма будет, как на рис. 8, затем восстановится рабочий режим (рис. 5).

В соответствии с требованиями стандарта ОВD-2 система управления двигателем с двумя датчиками кислорода контролирует исправность каталитического нейтрализатора. Для этого используется второй датчик кислорода на его выходе. На рис. 9 показаны осциллограммы выходных напряжений датчиков кислорода на входе и выходе каталитического нейтрализатора.

Диагностика проверка датчиков электронной системы управления двигателем

Неисправности, приводящие к неверным показаниям датчика кислорода

Напомним, что датчик кислорода реагирует на порционное давление кислорода в выхлопном газе, а не на наличие топлива. Поэтому, в некоторых случаях датчик кислорода ложно индицирует либо бедную, либо богатую смесь.
При пропуске зажигания (например, неисправна или закоксована свеча), не вступивший в реакцию горения кислород поступает из цилиндра в выпускной коллектор, где датчик кислорода ложно регистрирует обеднение топливовоздушной смеси.
При негерметичности выпускного коллектора датчик кислорода будет реагировать на кислород воздуха поступающего извне.

В любых случаях электронный блок управления двигателем реагирует на ложное обеднение ТВ-смеси как на истинное и автоматически увеличивает подачу топлива в цилиндры. Это приводит к забрызгиванию свечей зажигания, к пропускам воспламенения и к значительному перерасходу топлива.

Датчик кислорода выдает ложный сигнал об обогащении ТВ-смеси, если имеет место «отравление» датчика. Отравление наступает при появлении некоторых веществ в выпускном коллекторе, что вызывает изменение статических характеристик датчика кислорода и постепенный выход его из строя. Чаще всего отравителями являются свинец (Pb) из этилированного бензина или кремний (Si) из силиконовых герметиков (рис. 10).

Ложное обогащение может иметь место и при неисправности перепускного клапана в системе рециркуляции выхлопных газов от электрических наводок со стороны близкорасположенного высоковольтного провода системы зажигания, а также при плохом заземлении датчика кислорода.
Внешний осмотр датчика кислорода

Неисправный датчик кислорода ремонту не подлежит и требует замены, но перед заменой целесообразно внимательно осмотреть снятый датчик. Это поможет выяснить причину из-за которой датчик вышел из строя. В противном случае новый датчик прослужит недолго.

Черная сажа на датчике обычно образуется при работе на богатой ТВ-смеси.
Отложение на датчике белого (как мел) порошка бывает при «отравлении» датчика кремнием, например, если при ремонте двигателя был неправильно применен силиконовый герметик. Наличие белого песка на датчике означает его отравление антифризом из системы охлаждения. Датчик в этом случае может быть и зеленого цвета, при этом, скорее всего, дефектны головка цилиндров или прокладка головки. Темно-коричневые отложения на датчике свидетельствует, что в выхлопных газах слишком много масла (неисправна система вентиляции картера, изношены уплотнительные кольца поршней и т.д.).

На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя; наименование и (или) товарный знак изготовителя; условное обозначение типа.

Ресурс и периодичность контроля работоспособности

Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода

1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива. 2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон. 3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. 4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. 5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания. 6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств. 7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика. 8. Негерметичность в выпускной системе.

Возможные признаки неисправности датчика кислорода 1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах. 2. Повышенный расход топлива. 3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. 4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. 5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния. 6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.

Правила снятия и установки датчика

1. Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании).
2. Перед заменой датчика необходимо проверить его маркировку, которая должна соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля.
3. Производят внешний осмотр, чтобы:
o убедиться в отсутствии механических повреждений;
o проверить наличие уплотнительного кольца; o проверить наличие на резьбовой части специальной противопригарной смазки. 4. Заворачивают от руки датчик кислорода до упора и затягивают с усилием 3,5-4,5 кгм. Соединение должно быть герметичным. 5. Соединяют электрический разъем (разъемы). 6. Проверяют работоспособность по контролируемым параметрам. В некоторых случаях датчик крепится к выпускному трубопроводу с помощью специальной пластины. Между пластиной и выпускным трубопроводом должна находиться специальная герметизирующая прокладка. Основные контролируемые параметры Проверка параметров датчика кислорода осуществляется при достижении им рабочей температуры (350+50°С) с использованием газоанализатора, осциллографа, цифрового вольтметра и омметра.

Контролируются следующие параметры:

1. при значении Лямбда=0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,65 В;
2. при значении лямбда=1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на сигнальном выводе должно быть не более 0,25 В;
3. время срабатывания при обедненной горючей смеси - не более 250 мс;
4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси - не более 450 мс;
5. сопротивление при температуре 350 + 50 "С не более 10кОм.

Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!

Коэффициент избыточности воздуха - L (лямбда) характеризует - насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной (14,7:1). Если состав смеси - 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L < 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 - 0,95. Если L > 1, значит налицо избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 - 1,3 падает, но зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85 - 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке воздуха в 10-20%% (L=1,1 - 1,2). Таким образом соотношение L при работе двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 - 1,1 является рабочим диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.

Датчик кислорода - он же лямбда-зонд - устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) - гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая - с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х - начала 90-х годов, может быть низким (0,1...0,2В) или высоким (0,8...0,9В). Таким образом датчик кислорода - это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда-регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. Земля этго датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного земляного провода сигнальной цепи. Недостатки таких зондов: рабочий диапазон температуры датчика начинается от 300 градусов. До достижения этой температуры датчик не работает и не выдает сигнала. Стало быть необходимо устанавливать этот датчик как можно ближе к цилиндрам двигателя, чтобы он подогревался и обтекался наиболее горячим потоком выхлопных газов. Процесс нагрева датчика затягивается и это вносит задержку в момент включения обратной связи в работу контроллера. Кроме того, использование самой трубы в качестве проводника сигнала (земля) требует нанесения на резьбу специальной токопроводящей смазки при установке датчика в выхлопной трубопровод и увеличивает вероятность сбоя (отсутствия контакта) в цепи обратной связи.

Указанных недостатков лишены трех- и четырехпроводные лямбда зонды. В трехпроводный ЛЗ добавлен специальный нагревательный элемент, который включен как правило всегда при работе двигателя и, тем самым, сокращает время выхода датчика на рабочую температуру. А так же позволяет устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с катализатором. Однако остается один недостаток - токопроводящий выхлопной коллектор и необходимость в токопроводящей смазке.

Этого недостатка лишен четырехпроводный лямбда-зонд - у него все провода служат для своих целей - два на подогрев, а два - сигнальные. При этом вкручивать его можно так как заблагорассудится.

Несколько слов о взаимозаменяемости датчиков. Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева. При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Самое выгодное - в параллель к цепи питания электробензонасоса. Не допускается обратная замена - установка однопроводного датчика вместо трех- и более- проводных. Работать не будет. Ну и конечно необходимо, чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.

Как понять насколько работоспособен датчик? Ввобще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В - криминал), а сигнал высокого уровня - снижается (менее 0,8В - криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные. В реальной жизни для оценки состояния лямбда-зонда необходимо провести цикл измерений. Не имея под рукой мотор-тестера или осциллографа определить неисправность лямбда-зонда можно пользуясь бортовой системой диагностики, существующей в контроллере системы впрыска, которая фиксирует в своей памяти случаи, когда сигнал с ЛЗ выходил за определенные пределы. Фиксация неисправностей производится при помощи запоминания специальных кодов, которые могут быть считаны в тестовом режиме. Однако не всегда можно с уверенностью поставить четкий диагноз о неисправности лямбда-зонда пользуясь только бортовой системой диагностики. Об этом стоит помнить! Не поленитесь съездить на диагностику. Но в некоторых случаях можно с большой степенью уверенности утверждать, что лямбда-зонд вышел из строя и подлежит замене.

На что менять? Самое лучшее - это менять датчик на такой, какой стоит в списке запчастей для Вашего автомобиля. В таком случае гарантия работоспособности системы после замены будет 100%. Но не всегда по финансовым соображениям выгодно гоняться за оригинальными каталожными датчиками. Ведь тот же Bosch выпускает лямбда-датчики и для других моделей. И они по принципу работы одинаковы, а внешне очень похожи. Ну и что, что каталожный номер будет стоять другой. При правильной установке и грамотном подборе можно съэкономить весьма кругленькую сумму, купив "жигулевский" датчик от фирмы Bosch за 10-20$ вместо точно такого же по сути, но фирменного за 100$ и работать он будет ничуть не хуже. Найти ЛЗ в магазине сейчас можно все чаще и чаще, а значит они будут дешеветь.

Для ничего не соображающих в данном вопросе можно сразу написать взаимозаменяемость датчиков кислорода:

Итак: Вы походили по магазинам и купили заветный кусочек металла с проводами...

Внимание: Кислородный датчик содержит очень хрупкие керамические ячейки. Во избежание повреждения новый ЛЗ не следует ронять, стучать по нему...

Порядок замены ЛЗ таков: