За что отвечает лямбда зонд после катализатора
Лямбда зонд. Что это такое и как он работает?
В данной статье разберемся что такое лямбда зонд, 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 такое лямбда зонд?
Название датчика лямбда зонд происходит от греческой буквы лямбда, которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. По сути, лямбда зонд — 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), а 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 лямбда-зонда
Схема лямбда зонда на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе.
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.
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, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.
При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала).
Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 — 0,9 В.

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 лямбда зонд 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 всего поручить специалистам. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут – ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».
Лямбда зонд – наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Особенно чувствителен к качеству топлива – после нескольких таких заправок лямбда зон «умирает» и больше не работает
Разбираемся с катализаторами
Чето скучно, видимо мне.
Эк меня поперло с бездарными постами 🙂
Теперь будем разбираться с катализаторами, лямбда-зондами (или, для краткости, лямбдами) и прочими скучными вещами.
У меня возникла мысль о создании такой темы довольно давно, еще после того, как меня на сервисе успешно развели на замену лямбд и пытались развести на замену катализаторов.
Если первое я еще проглотил, то второе меня сподвигло уже на изучение вопроса т.к. молча оплачивать такие счета было тяжело.
В результате пришлось разбираться со всей этой скучной мутатней, зато я избежал больших трат.
На жипе выпуск расположен с обоих сторон блока, с каждой из которых стоит свой катализатор и, на каждом из них, висит по 2 лямбды.
Т.е. всего на машине2 одинаковых катализатора и 4 лямбды трех видов.
Каждая лямбда стоит от 2.500р.
Каждый катализатор стоит от 35.000р
В случае замены, такое количество недешевых деталей не радует кошелек, поэтому имеет смысл понимать как они работают и как выглядят их неисправности, чтобы не кормить нечистоплотные автосервисы, предлагающие замену этих деталей тогда, когда этого делать совершенно не нужно.
Чуть теории
Если кто в этом во всем разбирается, то эту часть можно спокойно пропустить и листать до графиков.
Катализатор — это устройство, которое придумано и используется с одной единственной целью — уменьшить количество недогоревшего топлива, выбрасываемого в атмосферу.
Т.е. чистый происк зеленого движения, к функционированию автомобиля отношения не имеющий.
Даже больше — катализатор мешает мотору нормально дышать т.к. повышает сопротивление выпуска.
Бытует аналогичное мнение и про лямбды, как об абсолютно ненужных устройствах, но это не совсем так.
Одна из них, первая, установлена для того, чтобы обеспечивать максимально качественное смесеобразование в двигателе.
А вот вторая уже не нужна — она служит только для того, чтобы контролировать состояние катализатора.
Что такое лямбда-зонд?
Это специальный датчик, который меняет свои характеристики в зависимости от того, какое количество кислорода, способного вступать в реакции окисления, находится в зоне его чувствительного элемента.
Т.е. это датчик, который измеряет количество кислорода, поэтому его так и называют: кислородный датчик.
Существует несколько различных конструкций таких датчиков, которые различаются рабочим напряжением, реакцией на изменение кислорода и конструктивными особенностями но, в общем, их конструкции одинаковы.
В особенности конструкций и различий вникать смысла особого нет.
С точки зрения рассматриваемой темы нужно запомнить всего одну простую вещь: этот датчик меряет количество кислорода и, если его больше, то его показания выше, если же в воздухе больше топлива, то его показания ниже.
Используемый в жипе датчик имеет рабочий диапазон измерений от 0.2 до 0.9 вольт.
Чем выше вольтаж, чем больше в воздухе кислорода и меньше топлива и наоборот.
Зачем нужна первая лямбда?
Задача любого двигателя внутреннего сгорания — перевести энергию сгорания топлива в механическую энергию.
Эффективность двигателя определяется тем, что количество бензина, который поступает в камеры сгорания ровно такое, какое даст максимальный эффект.
Т.е. его должно поступать ровно столько, сколько может сгореть.
Если его будет меньше, то выделится меньше энергии, если топлива будет больше, то оно не сгорит и впустую вылетит в выхлопную трубу.
Датчик кислорода используется мозгами автомобиля для контроля смесеобразования.
Они анализируют соотношение кислорода и топлива в газах выходящих из цилиндров.
Понятно, что если двигатель будет работать абсолютно идеально, то в выхлопных газах будет ровно ноль как кислорода так и топлива.
Т.е. сгорело абсолютно точно то количество топлива, которое могло сгореть, не больше и не меньше.
На практике, добиться такой эффективности невозможно, поэтому мозги постоянно контролируют состав смеси.
Контроль осуществляется иттерационно.
Подается какой-то объем топлива и воздуха, эта смесь сгорает, на основании результатов измерения лямбдой мозги видят в какую сторону надо скорректировать смесь, чтобы сгорание топлива было максимально эффективно.
Такая коррекция осуществляется непрерывно, каждый цикл впрыска топлива.
Зачем нужна вторая лямбда?
Этот датчик анализирует количество кислорода после катализатора.
Из описания назначения катализатора понятно, что идеальная ситуация такая, когда все несгоревшее топливо будет полностью сожжено в катализаторе.
Т.е. вторая лямбда должна показывать полное отсутствие топлива после катализатора, т.е. выдавать высокие значения напряжения (топлива нет, а кислород есть).
По мере износа катализатора его эффективность падает.
В результате критического износа он может разрушаться различными способами.
В нем может оказаться дыра или он, наоборот, может сплавиться внутри.
Последствие таких разрушений могут быть довольно печальными для двигателя.
Мозги автомобиля контролируют взаимное изменение лямбд до и после катализатора для того, чтобы своевременно увидеть критическое падение эффективности катализатора и, в случае обнаружения такой ситуации, будет зафиксирована ошибка и на приборной панели загорится знак неисправности.
Несколько рассуждений про слухи
В интернете бытует множество мнений, слухов и утверждений о том, как должны себя вести катализатор и лямбды, на что они влияют и что с ними можно и нужно делать.
Часть этих мнений абсолютно не соответствуют действительности и следование им может причинить вред как автомобилю, так и карману владельца.
Прокомментирую тут некоторые из них.
Лямбды не нужны, их нужно выкинуть
Это абсолютно неверно.
Как можно понять из описания выше, одна из лямбд служит для правильного образования смеси, а вторая для контроля состояния катализатора.
Если хочется, чтобы мотор работал максимально эффективно и с наибольшей экономичностью, то первая лямбда должна быть исправна и нормально функционировать.
Удалять вторую лямбду можно, но строго вместе с удалением катализатора, иначе мозги двигателя не смогут контролировать его состояние и это может привести к его разрушению и фатальным последствиям для двигателя.
Катализаторы необходимо выбивать как можно быстрее
Мнение обосновано только на автомобилях, где не установлена вторая лямбда.
На таких машинах ничто не контролирует состояние катализатора и его кончину предсказать невозможно, поэтому она может наступить внезапно и даже чем-то навредить.
В случае если на автомобиле используется только одна лямбда, то катализатор можно безболезненно и просто ампутировать в любое время.
Если же на автомобиле установлены две лямбды, то ампутировать катализатор легко не получится.
При его удалении мозги тут же увидят его отсутствие а высветят ошибку на приборной панели.
Совместно с удалением катализатора, в обязательно порядке, необходимо либо произвести перепрограммирование (чип-тюнинг) автомобиля с исключением контроля состояния катализатора, либо устанавливать специальную электронную обманку, которая будет для мозгов делать вид, как будто катализатор жив и никуда не делся.
И то и другое действие требует денег, часто немалых, поэтому предпринимать их до тех пор пока катализатор не выйдет из строя абсолютно бессмысленно.
Катализатор нереально душит двигатель
Это мнение ошибочное — в исправном состоянии он оказывает незначительное отрицательное влияние на работу двигателя.
Значительно влиять на работу двигателя он начинает когда его ресурс подходит к концу.
За редкими исключениями в первую очередь снижается его пропускная способность и двигатель начинает задыхаться: теряется мощность, растет потребление топлива.
Если на автомобиле есть контроль за его состоянием и нет ошибок по его эффективности, то катализатор исправен.
В случае приближения его кончины, об этом сообщит лампа на приборной панели.
До этого момента мешать ему работать смысла нет.
Установка лямбд от ВАЗа — это ужасающий колхоз, надо ставить только оригинал!
Это мнение абсолютно неверное.
Принцип действия всех датчиков одинаковый, отличия только в особенностях реализации.
Если его конструктив, особенности работы и конструктив одинаковые, то независимо от того для какой марки автомобиля он предназначен исходя из надписи на коробке — он будет замечательно работать на любой машине с такой же схемой подключения.
Практика
Как обычно, я использую TorquePro для отображения и простейший Bluetooth ODBII передатчик для получения данных от датчиков автомобиля.
В интернете, как обычно, множество противоречивых данных о том как должны выглядеть «правильные» и «неправильные» данные лямбд и как их нужно интерпретировать.
Ситуацию осложняют конструктивные особенности лямбд.
Некоторые работают с инверсией, некоторые в другом диапазоне, в результате сориентироваться с непривычки сложно.
Приведу несколько графиков с комментариями, чтобы было понятнее.
Чуть подготовки.
На страничку вытаскиваем два датчика кислорода для одного банка (одной стороны), например для первого.
Называются они O1x1 и О1х2, т.е. первая (до катализатора) и вторая (после) соответственно в виде графиков в удобном размере.
Так же, обязательно, необходимо вывести показания температуры катализатора т.к. мозги начинают использовать данные от лямбд для коррекции смеси только после его прогрева.
Называется он, для первого банка, Cat B1S1.
На моих картинках выведены показания температуры для обоих.
Остальные датчики вытаскиваем по вкусу.
Я вытащил температуру двигателя хотя, в познавательных целях, было бы нагляднее установить количество оборотов двигателя в виде графика.
Ну да ладно.
Вот так должен выглядеть график с лямбд при исправном катализаторе на двигателе без нагрузки (например холостом ходу):
На левом графике лямбда до катализатора.
На ней видно итерации, которые осуществляют мозги двигателя для достижения максимального сгорания смеси в цилиндрах.
Они чуть обогащают смесь, контролируют результат и, на следующем цикле прапорционально ее обедняют.
В среднем, количество подаваемого воздуха и топлива в смеси получается идеальным — сгорает практически все топливо и двигатель работает максимально эффективно.
Такие колебания мозги осуществляют специально, чтобы, заодно, контролировать состояние лямбды.
Если бы смесь генерировалась всегда одинаковая и при этом лямбда выдавала одно и то же значение, то невозможно было бы уловить момент, когда она выйдет из строя и, значит, на ее показания уже нельзя полагаться.
Если лямбда выходит из строя она начинает с задержкой реагировать на изменение смеси или вовсе перестает менять свои показания.
В таком случае мозги записывают ее ошибку и высвечивают ее на приборной панели.
Дальнейшее смесеобразование осуществляется без учета ее показаний по встроенным в мозги таблицам.
Т.к. фактическая ситуация всегда отличается от табличной, то такое регулирование не может быть эффективным.
Возрастает количество потребляемого топлива, возможно значительно, и двигатель начинает работать менее эффективно.
В случае, если на машине используется катализатор, то первую лямбду всегда необходимо поддерживать в исправном состоянии т.к. пере обогащенная смесь, на которую как правило ориентированы внутренние таблицы, будет снижать ресурс катализатора.
Ему придется пережигать большее количество топлива, сильнее разогреваться и расходовать больше внутренних компонентов.
На правом графике мы видим показания второй лямбды, установленной после катализатора.
В данном случае она показывает практически ровню линию с незначительными колебаниями и средним высоким значением.
Это говорит о том, что все лишнее топливо было успешно дожжено в катализаторе и в смеси, которая вышла из него соотношение кислорода и топлива максимально в сторону кислорода.
Это свидетельствует о нормальной работе катализатора.
По величине напряжения можно судить об усталости катализатора.
Когда он начнет терять эффективность линия сохранит свою форму, но упадет количество кислорода.
Если катализатор в хорошем состоянии, то выдаваемое им напряжении будет составлять от 0.6 до 0.9 вольт.
Если линия значения будет абсолютно ровной — это может свидетельствовать о неисправности лямбды.
О замыкании внутри нее или, наоборот, пробое.
В таком случае величина напряжения будет неизменна во всех условиях.
Если удалить катализатор полностью или в нем образуется дыра и недожженные газы начнут прорываться насквозь, то график второй лямбды начнет в точности повторять график первой с небольшой задержкой по времени и уменьшением амплитуды сигнала в зависимости от величины отверстия.
Это и логично — топливо не сгорает, поэтому сколько его зашло в катализатор, столько и вышло, значит графики датчиков должны совпадать.
Так же, вот такой график:
может свидетельствовать о резкой потере эффективности катализатора.
На нем видно, что на входе в катализатор колеблются соотношения топлива и кислорода, а на выходе очень мало кислорода.
Это говорит о том, что топливо не спело догореть в катализаторе.
В единичных случаях такие ситуации допустимы, но если такая ситуация будет наблюдаться регулярно и дольше десятков секунд, то с большой вероятностью это свидетельствует о том, что век катализатора подходит к концу — в нем заканчиваются активные вещества, ускоряющие сгорание топлива.
Если добавить оборотов без чрезмерной нагрузке (несильное ускорение или обороты на стоящей машине), то на исправном катализаторе мы увидим такую картину:
На левом графике участились колебания соотношения кислород\топливо т.к. возросло количество оборотов двигателя.
На неровную форму графиков внимание обращать не стоит — это сказывается скорость получения данных по шине адаптером и их отображения в утилите просмотра.
Нужно смотреть на общую тенденцию — в среднем, плотность линий одинаковая, значит обороты возросли и держатся примерно на одном уровне.
На правом графике видим, что катализатор успешно справляется с пережиганием увеличившегося количества топлива (число оборотов возросло, значит прапорционально увеличилось и количество топлива за единицу времени, которое попадет в катализатор).
Обратите внимание на температуру — чем с большей скоростью горит топливо в катализаторе, тем сильнее он нагревается.
В сложных условиях катализатор может разогреваться до температур вплоть до 1000 градусов.
В нормальных условиях, при работе двигателя на не переобогащенной смеси, температура колеблется от 750 до 900 градусов.
На температуру катализатора тоже важно обращать внимание.
Если она повышается и долго держит высокие показатели, то это может привести к расплавлению сот внутри него и закупориванию.
В случае обнаружения ситуации с долгими высокими температурами катализатора при нормальных режимах эксплуатации стоит внимательно проанализировать смесеобразование автомобиля по другим датчикам.
Возможно, по каким-то причинам мозги готовят слишком богатую смесь.
Такую ситуацию нужно устранить.
Вот на таком графике:
Виден момент работы двигателя на переобогащенной смеси.
Это провал вниз на на левом графике.
В данном конкретном случае — это отображается сброс газа после набора скорости.
Переобогащение смеси происходит из-за того, что некоторое время после сброса газа мозги поддерживают повышенные обороты искуственно, плавно их понижая.
В этот момент происходит впрыскивание большего чем нужно количества топлива.
На правом графике видно, что катализатор спокойно переварил повышенное количество топлива и успешно его сжег.
Вот еще более показательный график аналогичной ситуации:
В этом случае, после движения с оборотами около 3000, при подъезде к светофору я просто отпустил газ полностью позволив машине катиться по инерции.
Мозги задержали обогащение смеси настолько, что катализатор сильно «просел» по переработке несгоревшего топлива.
Постепенно, с нормализацией смеси, он начал возвращаться к нормальной работе.
Это нормальное поведение.
Вот на этом графике:
виден процесс активного ускорения.
Т.е. я нажал на газ, обороты выросли до величины около 4000 и остановились на этой величине.
На левом графике увеличение частоты колебаний увидеть уже невозможно т.к. скорость их изменения превосходит разрешающую способность адаптера.
На правом видно, что катализатор не может полностью переработать такой объем попадающего в него топлива.
Такое явление нормальное и бояться его не надо.
Важно, что неспособность сжечь все топливо, носит временный характер и, по мере того как двигатель переходит в установившийся режим (постоянные обороты) соотношение топлива и кислорода попадающее в цилиндры нормализуется и катализатор возвращается к нормальной работе.
можно наблюдать момент длительного разгона.
На правом графике можно даже увидеть момент, когда автомат переключился на высшую передачу при постоянном ускорении.
Обратите внимание на температуру катализаторов.
За счет большого количества топлива, которое попадает в катализатор он довольно быстро разогрелся до 930 градусов.
На этом графике отображена часть старта со светофора с разгоном от 0 до 80кмч в режиме в 2\3 педали.
После перехода двигателя в установившийся режим (движение с одними оборотами), соотношение кислорода и топлива в смеси нормализуется, график второй лямбды выпрямится и температура катализатора очень быстро упадет (за 10-15 секунд).
Выводы
Основной подход к анализу графиков лямбд и состояния катализаторов состоит в анализе тенденции.
В разные моменты времени отображаемые графики могут сильно отличаться, но при исправном катализаторе и лямбдах должна наблюдаться устойчивая тенденция: стремление второй лямбды к высоким показаниям.
Надеюсь я смог прояснить некоторые моменты работы катализаторов и то, как можно их интерпретировать.
Всем удачи в победе над таким количество букаф 🙂
Лямбда-зонд, описание, диагностика, проблемы.
Многие задаются вопросом зачем он вообще нужен, и зачастую наслушавшись безграмотных советов доморощенных *чиптюнеров* стремятся его разными способами удалить из системы. Не буду долго лить всякую теоретическую воду напишу кратко:
-для владельца авто он позволяет экономить бензин как гласит запись из каталога бош (см. рис.) при исправном двигателе, системе управления ну и собственно лямбда зонде (далее ЛЗ) это реальная экономия до 15% топлива, нетрудно посчитать это 1,5 л на 10 л!
-для экологии, ну этот пункт мы пропускаем, ввиду низкой экологической культуры на территории стран бывшего СНГ.
-для нас диагностов, его показания очень важны, так как дают очень много полезной информации о состоянии системы и двигателя в целом, что повышает качество наших выводов.
Описание
Датчики кислорода (см. Рис. 1) сегодня востребованы благодаря постоянно растущим жестким требованиям по токсичности выхлопных газов, и идут рука об руку с каталитическими конвертерами. Один датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе непосредственно перед катализатором. Иногда второй датчик устанавливается в выхлопной системе после каталитического конвертера для того, чтобы обеспечить его максимальную эффективность.
Получаемая с датчиков информация, показывает, насколько полно происходит сгорание топлива в камерах двигателя внутреннего сгорания. Оптимальные показания получаются, когда соотношение воздуха к топливу составляет 14.7 : 1. Стехиометрическое соотношение воздух/топливо — это когда на 1 килограмм бензина приходится 14.7 килограмм воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания. Фактор избыточного количества воздуха (λ-«лямбда») показывает отношение действительного количества воздуха (в смеси воздух+топливо) к теоретически необходимому. То есть λ = (действительная масса воздуха)/(теоретическая потребность в воздухе).
пояснение к рисунку, заводские сток машины все настраиваются под лямбда =1
спортсмены настраивают под лямбда 0,8-0,9
экономисты всех мастей под лямбда 1,05-1,10
те *чиптюнеры* которые вам пообещают что ваша машина будет валить как болид F1, и в тоже время будет экономной, вас обманывают, так как законы физики и химии никто не отменял!
Рисунок 3. Датчик кислорода в выхлопной трубе
1. Керамическое покрытие
2. Электроды
3. Контакты
4. контакты корпуса
5. Выхлопная труба
6. Керамическая поддерживающая оболочка (пористая)
7. Отработавшие газы
8. Наружный воздух.
Датчик кислорода представляет собой гальваническую ячейку (ячейку Нернста) с твёрдым электролитом. В качестве электролита используется газонепроницаемая керамика из диоксида циркония (ZrO2), стабилизированного оксидом иттрия (YO). C одной стороны (снаружи) он сообщается с выхлопными газами, а с другой (изнутри) — с атмосферой. На внешнюю и внутреннюю сторону керамики нанесены газопроницаемые электроды из тонкого слоя платины.
Платиновый электрод на наружной стороне работает как миниатюрный катализатор, поддерживающий в прилегающем слое поступающих выхлопных газов химические реакции, этот слой в состояние стехиометрического равновесия. Сторона чувствительной керамики, обращенная к отработавшим газам, во избежание ее загрязнения покрыта слоем пористой шпинелевой керамики (Шпинель — минералогическое название тетраоксида диалюминия-магния). Металлическая трубка со щелями предохраняет керамику от ударов и чрезмерных тепловых воздействий. Внутренняя полость сообщается с атмосферой и служит в качестве референсной (опорной) стороны датчика.
Работа датчика основана на принципе ячейки Нернста (гальванической ячейки). Керамический материал пропускает ионы кислорода при температурах от 350oC и выше. Разница в количестве кислорода с разных сторон чувствительной зоны датчика приводит к образованию электрического потенциала (напряжения) между этими двумя поверхностями (внутренней и внешней). Величина напряжения служит показателем того, на сколько количество кислорода на этих двух поверхностях различается. А количество остаточного кислорода в выхлопных газах точно соответствует пропорции между топливом и воздухом, поступающими в двигатель.
Широкополосный λ-датчик кислорода
Этот датчик также использует принцип ячейки Нернста, но устроен по-другому. Его конструкция подразумевает наличие двух камер (ячеек): измерительной и так называемой «насосной» (см. Рис. 7). Через маленькое отверстие в стенке насосной ячейки выхлопные газы попадают в измерительную камеру (диффузионную щель) в ячейке Нернста.
Таким образом, если обычные датчики используют напряжение на ячейке Нернста для прямого измерения и определения одного из двух состояний (λ>1 или λ 
Но расстояние от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя до места расположения датчика 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 лямбда-зонда.
осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного лямбда-зонда BOSCH.
Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала составляет
Проверка выходного сигнала датчика Измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно сигнальной «массы» датчика. Сигнальная «масса» двух- и четырёх-проводных лямбда-зондов BOSCH выведена через отдельный провод (провод серого цвета идущий от датчика) на разъём датчика. Сигнальная «масса» одно- и трёх-проводных лямбда-зондов 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» лямбда-зонда в большинстве случаев так же соединена с «массой» автомобиля. Встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной «массы» лямбда-зонда подключен не к «массе» автомобиля, а к источнику опорного напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно источника опорного напряжения, к которому подключен провод сигнальной «массы» лямбда-зонда. Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала лямбда-зонда, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов осциллографа, 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).
Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного лямбда-зонда 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 опорное 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 лямбда-зонда 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 опорному напряжению 300…600mV.
Уровень содержания кислорода в камере с атмосферным воздухом при этом оказывается значительно выше уровня содержания кислорода в выхлопных газах, вследствие чего зонд генерирует напряжение 1V положительной полярности. В случае разгерметизации лямбда-зонда, в камеру с атмосферным воздухом проникают отработавшие газы с низким содержанием кислорода. На режиме торможения двигателем (закрытая дроссельная заслонка при вращении двигателя с высокой частотой, подача топлива при этом отключена), в выхлопную систему двигателем выбрасывается почти чистый атмосферный воздух. В таком случае, уровень содержания кислорода в выхлопной системе резко возрастает и уровень содержания кислорода в атмосферной камере зонда оказывается значительно ниже уровня содержания кислорода в отработавших газах, вследствие чего зонд генерирует напряжение 1V отрицательной полярности. Блок управления двигателем в таком случае считает лямбда-зонд исправным, так как вскоре после пуска двигателя и прогрева, датчик отклонил опорное напряжение и снизил его до
Выходное напряжение зонда напряжением
0V свидетельствует о близком уровне содержания кислорода в отработавших газах и в разгерметизированой атмосферной камере зонда. На блок управления двигателем поступает сигнал зонда низкого уровня, что является для него свидетельством обеднённой топливовоздушной смеси. Вследствие этого, блок управления двигателем обогащает топливовоздушную смесь. Таким образом, разгерметизация лямбда-зонда приводит к значительному обогащению топливовоздушной смеси. При этом многие системы самодиагностики выявить данную неисправность зонда не способны.
Широкополосный лямбда-зонд Выходной сигнал широкополосного лямбда-зонда в отличие от двухуровневых зондов несёт сведения не только о направлении отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического, но и о его численном значении. Анализируя уровень выходного сигнала широкополосного лямбда-зонда, блок управления двигателем рассчитывает численное значение коэффициента отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического состава, что, по сути, является коэффициентом лямбда.
Для широкополосных зондов производства BOSCH Выходное напряжение чувствительного элемента зонда (чёрный провод относительно жёлтого провода) изменяется в зависимости от уровня содержания кислорода в отработавших газах и от величины и полярности электрического тока, протекающего по кислородному насосу зонда (красный провод относительно жёлтого). Блок управления двигателем генерирует и подаёт на кислородный насос зонда электрический ток, величина и полярность которого обеспечивает поддержание выходного напряжения чувствительного элемента зонда на заданном уровне (450 mV). Если бы двигатель работал на топливовоздушной смеси стехиометрического состава, то блок управления двигателем установил бы на красном проводе напряжение равное напряжению на жёлтом проводе, и ток протекающий через красный провод и кислородный насос зонда был бы равен нулю.
При работе двигателя на обеднённой смеси, блок управления двигателем на красный провод подаёт положительное напряжение относительно жёлтого провода, и через кислородный насос начинает течь ток положительной полярности. При работе двигателя на обогащенной смеси, блок управления изменяет полярность напряжения на красном проводе относительно жёлтого провода, и направление тока кислородного насоса так же изменяется на отрицательное. Величина тока кислородного насоса устанавливаемая блоком управления двигателем зависит от величины отклонения состава топливовоздушной смеси от стехиометрического состава. В электрическую цепь кислородного насоса включен измерительный резистор, падение напряжения на котором и является мерой уровня содержания кислорода в отработавших газах.
Проблемы
Проблема заключается в следующем, цена на новый ЛЗ сейчас очень высока. На рынках в магазинах сейчас очень часто попадаются бракованные, поддельные ЛЗ, в случае установки его в выпуск, обратно вернуть его уже весьма проблематично.
Из того что испытывалось, нагрев строительным феном ЛЗ до 350 С с подачей опорного напряжения 0,45 в никакой реакции (способ найден в инете!) на ламповом оссцилоскопе с высоким входным сопротивлением.
Но порадовало одно у чуствительного элемента ЛЗ есть емкость где то в районе 50-80 Пикофарад.
Другой более надежный способ рожденный опытом это берем газовый паяльник и нагреваем чуствительный элемент при этом разьем лямды подключен к эбу и смотрим на отклонение напряжения от опорного, в небольших пределах мы увидим отклонение что косвенно потверждает его исправность.
Меня интересуют варианты безустановочной диагностики ЛЗ. Буду рад любым идеям, даже самым бредовым на первый взгляд.