admin / 13.11.2018

Лямбда зонда

Данное усовершенствование стало эпохальным в истории автомобилестроения. Рабочий ингредиент датчика — пористый керамический материал на основе двуокиси циркония, покрытый методом напыления платиной. Выхлопные газы обтекают рабочую поверхность. Датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в выхлопных газах и в атмосфере, вырабатывая на выходе соответствующую разность потенциалов.

Первые «лямбда-зонды» были резистивными, т.е. изменяли свое сопротивление. Современные датчики работают как пороговые элементы:
напряжение на выходе (рис.2) может принимать либо рослый логический уровень (обогащенная смесь), либо невысокий (обедненная смесь). Скорость реакции настолько велика, что длительность фронта сигнала можно не рассматривать.
Электронное устройство менеджмента (ЭУУ) двигателем с определенной периодичностью (не менее 2 раз в секунду на холостых оборотах и чаше при увеличении оборотов двигателя и ряда других параметров) снимает сигнал с «лямбда-зонда»» и сравнивает с заложенным в память значением.

Если текущее роль отличается от заданного (оптимального, соответствующего выбранному рабочему режиму), то контроллер выдает команду на прирост или уменьшение длительности впрыска топлива форсунками, т.е. осуществляется точная подстройка режима работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизации вредных выбросов.

Работа датчика возможна только при температуре чувствительных элементов не ниже 300…350°С (иначе он не выдает сигнал), а предельная температура может добиваться 950°С. Первые модификации «лямбда-зонда» старались расположить как можно ближе к выпускному коллектору для обеспечения скорейшего прогрева и включения датчика в работу.
Современные зонды снабжены специальным нагревательным элементом, и место установки стало не столь критичным.

Устройство датчика показано на рис.3.
1 — металлический корпус с резьбой;
2 — уплотнительное кольцо;
3 — токосъемник электрического сигнала;
4 — изолятор (керамика);
5 — жгут проводки;
6 — уплотнительная манжета проводов;
7 — токопроводящий контакт цепи подогрева;
8 — наружный защитный экран с отверстиями для атмосферного воздуха;
9 — спираль подогрева;
10 — керамический наконечник;
11 — защитный экран с отверстиями для выхлопных газов.

До недавнего времени разность потенциалов снималась между сигнальным проводом и «массой». Такие датчики вкручивались в выхлопную трубу с использованием специальной токо проводя щей смазки. Со временем вероятность пропадания контакта увеличивалась. Последние модификации лишены данного недостатка. Теперь «масса» выведена отдельным проводом (рис.4).

Уровни сигналов, выдаваемых большинством датчиков, примерно одинаковы, хотя есть и исключения (!). Низкому уровню сигнала соответствует напряжение в пределах 0,1…0,2 В. высокому — 0,8…0.9 В. Фирменные датчики довольно надежны. Срок их службы составляет 80… 160 тыс. км пробега автомобиля. По мере старения датчика напряжение, соответствующее низкому логическому уровню, повышается (более 0,25 В), а высокому — снижается (менее 0,65 В). Также увеличивается «»инерционность» датчика. Если его «отклик» составляет более 250 мс при обедненной горючей смеси и более 450 мс — при обогащенной, то датчик считается неисправным. Это — усредненные данные. При проверке желательно руководствоваться данными по конкретному датчику, установленному на авто, но подобной информации, к сожалению, публикуется очень мало.

В автосервисе для контроля «лямбда-зонда» применяются специальные мотортестеры, но в домашних условиях можно употребить обычным осциллографом. Розетка для подключения к датчику обычно расположена на главном жгуте проводов, идущих под дефлекторами для стекания воды с лобового стекла. Датчик содержит очень хрупкие и чувствительные компоненты. При обслуживании выхлопной системы его нельзя подвергать ударам, а также промывать какими-либо моющими средствами или растворителями. При установке датчика нельзя использовать герметики, полимеризующиеся при комнатной температуре, а также содержащие в своем составе силикон (на резьбу новых датчиков уже нанесена специальная контактная смазка).

Преждевременный выход из строя «лямбда-зонда» чаще всего вызывается:

— применением этилированного бензина или содержащего нерегламентированные присадки;
— многократными неудачными попытками запуска двигателя, в результате которых в выпускном трубопроводе скапливаются пары несгоревшего топлива, способного воспламениться с образованием ударной волны;
— перегревом наконечника датчика, вызванным перебоями в зажигании, нарушениями в системе контроля опережения зажигания, когда мотор продолжительное час работает на переобогащенной топливной смеси;
-чрезмерной «перегазовкой», когда тахометр пребывает в «красной зоне».

Возможными признаками выхода из строя кислородного датчика являются:

— сигнал бортовой системы диагностики (зажигание контрольной лампы «CHECK ENGINE» и фиксация определенных кодов неисправностей в памяти );
— кратковременное зажигание контрольной лампы «CHECK ENGINE» при ускорении автомобиля;
— неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах;
— повышенный расход топлива и ухудшение динамики автомобиля;
— потрескивание и аромат гари в районе установки катализатора, а также повышение температуры или нагрев катализатора до раскаленного состояния. Характерный аромат тухлых яиц, присутствующий в выхлопе при попадании в катализатор большого количества несгоревшего топлива.
Датчик кислорода — не самостоятельное устройство. Он работает «в связке» с каталитическим нейтрализатором отработанных газов (многих автовладельцев больно «кусает» его цена: 400…600 долларов). Каталитический нейтрализатор — трехкомпонентное устройство, предназначенное для окисления токсичных веществ (окиси углерода, углеводородов и окиси азота) до углекислого газа, азота и воды в результате каталитической реакции. Оптимальная работа катализатора (нейтрализация примерно 80% всех компонентов) достигается только тогда, когда мотор работает при стехиометрии веком составе смеси (рис.5).

Пропадание или искажение сигнала с «лямбда-зонда» приводит к подъему содержания токсичных веществ в продуктах сгорания, а следовательно, к резкому сокращению срока службы катализатора.

Стоит отметить, что до недавнего времени довольно часто практиковался демонтаж неисправных «лямбда-зонда» и катализатора с последующей установкой трубы-вставки. Таким образом было «доработано» большое количество иномарок вследствие невозможности осуществления дорогостоящего ремонта. Но с введением новых правил при прохождении техосмотра будет требоваться наличие и работоспособность всего оборудования, если авто оснащался им штатно (при изготовлении).

Источник: https://xn—-7sbbil6bsrpx.xn--p1ai/lyambda-zond-opisanie-i-princip-dejstv.html

Диагностика лямбда-зондов

Лямбда-зонды можно визуально проверить на предмет механических повреждений и отложений. Типичные визуально определяемые неисправности:

  • Рис. Зонд закопчен

    сильно закопченная защитная труба. Двигатель работает на слишком богатой смеси. Зонд следует заменить и устранить причину образования слишком богатой смеси;

  • Рис. Зонд замаслен

    белые или светло-серые отложения на защитной трубе. Двигатель сжигает масло и топливные присадки. Зонд следует заменить и устранить причину сгорания масла;

  • механические повреждения из-за неправильного монтажа. Неправильный монтаж может стать причиной таких повреждений лямбда-зонда, что не будет обеспечиваться его нормальная работа. При монтаже нужно использовать рекомендованный специнструмент и, особенно, соблюдать предписанный момент затяжки;
  • повреждения из-за свинца сегодня не могут возникнуть, так как этилированное топливо не продается.

Однако важнее анализа механических повреждений является знание сигналов лямбда-зондов. Интерпретировать сигналы можно путем их записи с помощью осциллографа. На основании характеристики сигнала можно сделать выводы о состоянии старения зонда. В ЭБУ записываются номинальные значения регулировочных характеристик зондов. Управляющая электроника в рамках внутренней проверки правдоподобности сравнивает фактические значения сигналов с заданными. При запуске двигателя все старые значения зонда удаляются из ЭБУ. Во время движения в заданном для диагностики диапазоне нагрузок и оборотов формируются минимальные и максимальные значения регулирующих процессов.

Рис. Зонд вышел из строя

Новый лямбда-зонд выдает на осциллографе изображенную на рисунке характеристику сигнала. Отклонения в сторону богатой и бедной смесей примерно одинаковы. Время реакции «бедная-богатая» и «богатая-бедная» составляет 300-500 миллисекунд. Неисправные зонды выдают почти постоянную характеристику сигнала. Типичными неисправностями являются механические повреждения, слишком большой уровень или низкое качество масла. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.

Рис. Ошибка амплитуды

У изношенных или старых лямбда-зондов амплитуда регулирования становится все меньше. Заданные значения напряжения больше не достигаются. Точное распознавание слишком богатой или слишком бедной смеси невозможно. Контур лямбда-регулирования не может выполнять свою функцию. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.

Рис. Ошибка времени реагирования

У старых лямбда-зондов может значительно замедлиться реакция на изменения состава смеси. Текущий состав смеси определяется неточно. Система слишком инертно реагирует на необходимость обогащения или обеднения смеси. При превышении заданной предельной длительности распространения сигнала у автомобилей с системами OBD, в память записывается сбой.

Рис. Ошибка частоты регулирования

У старых лямбда-зондов слишком долго может длиться и частота регулирующих процессов. Время на полное регулирование (период) слишком велико, из-за чего необходимая реакция на изменения состава смеси оказывается недостаточно быстрой. Зонд слишком долго пребывает в диапазоне бедной или богатой смеси. В этом случае у автомобилей с OBD также в память записывается неисправность.

При всех проверках лямбда-зондов нужно обязательно соблюдать инструкции изготовителя. При замене зондов должны соблюдаться моменты затяжки (в зависимости от изготовителя в основном 40-60 Нм). При превышении момента затяжки может произойти механическое разрушение керамических элементов зонда. Точная проверка работоспособности лямбда-зонда посредством возмущающего воздействия и проверки контура регулировки не всегда возможна. При проверке контура регулировки возникает опасность того, что при неисправном лямбда-регулировании современные системы управления двигателями так быстро и точно регулируют топливовоздушную смесь путем точного определения нагрузки, что всегда достигается значение лямбда, равное 1.

Если измерение проводится мультиметром, то следует установить диапазон измерений 1 или 2 В. После запуска двигателя отображается значение 0,4-0,6 В, что соответствует опорному напряжению. Когда лямбда-зонд нагревается до рабочей температуры (двигатель тоже должен быть прогрет до рабочей температуры), напряжение начинает колебаться в диапазоне 0,1-0,9 В. Для измерения следует использовать только высокоомные аналоговые или цифровые мультиметры.

С помощью систем диагностики двигателей, имеющих функцию осциллографа, можно записывать характеристики сигналов зондов и использовать их для диагностики неисправностей. При ручной настройке на осциллографе следует выбирать диапазон напряжения 1-5 В и время 1-2 с. При проверке зондов из диоксида титана на дисплее отображается синусоидальное напряжение переменного тока. В характеристике сигнала можно оценивать три параметра: размах амплитуды в диапазоне напряжения максимум 0,9 В и минимум 0,1 В, время реакции и длительность периода в диапазоне частот 0,5-4 Гц, т.е. 0,5-4 раза в секунду. Обороты коленчатого вала двигателя при измерении в обоих случаях должны составлять 2000-2500 мин^-1.

При оценке нагрева можно проверить внутреннее сопротивление и электропитание нагревательного элемента. Для этого нужно отсоединить разъем лямбда-зонда. Затем со стороны лямбда-зонда омметром измеряется сопротивление на обоих проводах нагревательного элемента. Оно должно составлять 2-14 Ом. Если сопротивление превышает 30 Ом, значит нагревательный элемент неисправен. Со стороны жгута проводов автомобиля можно вольтметром измерить напряжение. Оно должно составлять более 10,5 В. В таблице показаны различные возможности подключения лямбда-зондов.

Таблица. Разъемы лямбда-зондов (см. инструкции изготовителя)

В рамках OBD происходит дальнейшая интерпретация характеристики сигнала лямбда-зонда при контроле функции катализатора. Путем сравнения характеристик сигнала управляющего и диагностического зондов можно сделать выводы об эффективности катализатора.

У V-образных и олпозитных двигателей с двухпоточной системой выпуска ОГ используется как минимум два лямбда-зонда. У каждого ряда цилиндров есть свой собственный контур регулировки состава смеси. Однако и у более крупных рядных двигателей для отдельных пар цилиндров устанавливается по одному лямбда-зонду (например для цилиндров 1-3 и 4-6). В новых системах с селективной (в отдельных цилиндрах) регулировкой смеси сигналы лямбда-зондов привязываются к сигналам зажигания. Регулирующая электроника на основе сигналов зонда может сделать выводы о составе смеси в предыдущем цилиндре и выполнить корректировки образования смеси и ее сгорания в следующем цилиндре. Для этого в современных 8-и 12-цилиндровых двигателях используется до четырех обогреваемых зондов, устанавливаемых перед катализатором, и столько же — за катализатором.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/diagnostirovanie/diagnostika-lyambda-zondov/

FILED UNDER : Разное

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*