На написание этого материала натолкнуло обилие вопросов на интернет-форуме, связанных с непониманием (или недопониманием) принципа работы датчика кислорода, или лямбда-зонда.
Датчик кислорода: от общего к частному
Прежде всего, нужно идти от общего к частному и понимать работу системы в целом. Только тогда сложится правильное понимание работы этого весьма важного элемента ЭСУД и станут понятны методы диагностики.
Чтоб не углубляться в дебри и не перегружать читателя информацией, поведу речь о циркониевом лямбда-зонде, используемом на автомобилях ВАЗ. Желающие разобраться более глубоко могут самостоятельно найти и прочитать материалы про титановые датчики, про широкополосные датчики кислорода (ШДК) и придумать методы их проверки. Мы же поговорим о самом распространенном датчике, знакомом большинству диагностов.
Когда-то очень давно датчик кислорода представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся отработанными газами и занимал весьма продолжительное время. Жесткие нормы токсичности требовали быстрого вступления датчика в полноценную работу, вследствие чего лямбда-зонд обзавелся встроенным подогревателем. Поэтому датчик кислорода ВАЗ имеет 4 вывода: два из них — подогреватель, один — масса, еще один — сигнал.
Из всех этих выводов нас интересует только сигнальный.
Форму напряжения на нем можно увидеть двумя способами:
- сканером
- мотортестером, подключив щупы и запустив самописец
Второй вариант предпочтительнее. Почему? Потому, что мотортестер дает возможность оценить не только текущие и пиковые значения, но и форму сигнала, и скорость его изменения. Скорость изменения — это как раз и есть характеристика исправности датчика.
Итак, главное: датчик кислорода реагирует на кислород . Не на состав смеси. Не на угол опережения зажигания. Не на что-либо еще. Только на кислород. Это нужно осознать обязательно.
О физическом принципе работы датчика рассказано во многих книгах, посвященных электронным системам управления двигателем, и мы на нем останавливаться не будем.
На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0.45 В. Чтобы быть полностью уверенным, можно отключить разъем датчика и проверить это напряжение мультиметром или сканером. Все в порядке? Тогда подключаем датчик обратно.
К слову, на старых иномарках опорное напряжение «уплывает», и в итоге нормальная работа зонда и всей системы нарушается. Чаще всего опорное напряжение при отключенном датчике бывает выше необходимых 0.45 В. Проблема решается путем подбора и установки резистора, подтягивающего напряжение к «массе», тем самым возвращая опорное напряжение на необходимый уровень.
Дальше схема работы датчика проста. Если кислорода в газах, омывающих датчик, много, то напряжение на нем упадет ниже опорного 0.45 В, примерно до 0.1В. Если кислорода мало, напряжение станет выше, около 0.8-0.9 В. Прелесть циркониевого датчика в том, что он «перепрыгивает» с низкого на высокое напряжение при таком содержании кислорода в отработанных газах, которое соответствует стехиометрической смеси. Это замечательное его свойство используется для поддержания состава смеси на стехиометрическом уровне.
Методика проверки датчика кислорода
Поняв, как работает датчик кислорода, легко понять методику его проверки.
Предположим, ЭБУ выдает ошибку, связанную с этим датчиком. Например, Р0131 «Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1». Нужно понимать, что датчик отображает состояние системы, и если смесь действительно бедная, то он это отразит. И замена его абсолютно бессмысленна.
Как нам выяснить, в чем кроется проблема — в датчике или в системе? Очень просто. Смоделируем ту или иную ситуацию.
- Например, при жалобе на бедную смесь и низком напряжении на сигнально выводе датчика увеличим подачу топлива, пережав шланг обратного слива. Или, при его отсутствии, брызнув во впускной коллектор бензина из шприца. Как отреагировал датчик? Показал ли обогащенную смесь? Если да — то нет никакого смысла его менять, нужно искать причину, почему система подает недостаточное количество топлива.
- Если же смесь богатая, и зонд это отображает, попробуйте создать искусственный подсос, сняв какой-нибудь вакуумный шланг. Напряжение на датчике упало? Значит, он абсолютно исправен.
- Третий вариант (достаточно редкий, но имеющий место). Создаем подсос, пережимаем «обратку» — а сигнал на датчике не меняется, так и висит на уровне 0.45 В, либо меняется, но очень медленно и в небольших пределах. Все, датчик умер. Ибо он должен чутко реагировать на изменения состава смеси, быстро меняя напряжение на сигнальном выводе.
Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.
Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливно-воздушную смесь.
Хочется обратить внимание еще на один важный момент: возможный подсос атмосферного воздуха в выпускной тракт перед лямбда-зондом.
Мы упоминали, что датчик реагирует на кислород. Что же будет, если в выпуске будет свищ до него? Датчик отреагирует на большое содержание кислорода, что эквивалентно бедной смеси.
Обратите внимание: эквивалентно
Смесь при этом может быть (и будет) богатой, а сигнал зонда ошибочно воспринимается системой как наличие бедной смеси. И ЭБУ ее обогатит! В итоге имеем парадоксальную ситуацию: ошибка «бедная смесь», а газоанализатор показывает, что она богатая. Кстати сказать, газоанализатор в данном случае — очень хороший помощник диагноста.
Как пользоваться извлекаемой с его помощью информацией, рассказано в статье «Газоанализ и диагностика».
Всем привет. Итак, как-то я писал о программке VTS Agent www.drive2.ru/l/3584889/, оценила мне она тогда впрыск плохенько.
Но оценка работы лямбды упала. Что ж, хорошо, что в программе хранятся все старые замеры, давайте изучать мат. часть работы лямбды и смотреть на графики.
Что такое датчик кислорода?
Этот датчик смонтирован на выхлопном коллекторе на входе в каталитический преобразователь и непрерывно выдает напряжение на блок управления, отражающее содержание кислорода в выхлопных газах.
Это напряжение, которое анализируется блоком управления, используется для коррекции времени впрыска.
Богатая смесь:
• напряжение датчика: 0.6 В-0.9 В.
Бедная смесь:
• напряжение датчика: 0.1 В-0.3 В.
Внутреннее нагревательное устройство позволяет быстро достигать рабочей температуры, в данном случае свыше 350°C. Эта рабочая температура достигается в течение 15 секунд.
Резистор нагрева управляется блоком управления при помощи прямоугольных сигналов с целью контроля температуры датчика кислорода.
Когда температура выхлопных газов выше 800°C, датчик кислорода больше не подогревается.
На определенных этапах работы двигателя система работает без обратной связи. Это означает, что блок управления игнорирует сигнал, посылаемый датчиком.
Эти этапы возникают:
• когда двигатель холодный (температура менее 20°C),
• при высокой нагрузке двигателя.
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. (к этому можно отнести мой случай, неизвестно сколько машина ездила с плохо работающим ДАД? Так же предыдущая хозяйка меняла катушку, только не рассказала почему)
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию не сгоревшего 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. (это тоже можно отнести к моему случаю, была проблема с прокладкой между коллектором и катализатором)
Возможные признаки неисправности датчика кислорода:
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива. (После замены дад расход уменьшился, но все же я считаю, что он завышен для 1.6)
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. (Возможно потеря мощности на низах, замена покажет, пока что в теории)
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. (да, такое есть, я думаю это остывает катализатор, но мало ли это как-то связано)
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. Загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.
Как понять насколько работоспособен датчик?
Вообще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер (в случае с машиной Peugeot 307 это копия дилерского диагностического оборудования и программа Peugeot Planet 2000), на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе. 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.
Как второй датчик кислорода проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора?
Датчик кислорода на выходе используется для соблюдения требований стандарта EOBD (Европейский стандарт по встроенной диагностике уровня вредных выбросов).
Он располагается после каталитического преобразователя и используется для проверки эффективности работы каталитического преобразователя.
Характеристики и нагревательное устройство для датчика кислорода на выходе такие же, как для датчика кислорода на входе.
Блок управления отвечает за анализ напряжения, выдаваемого датчиком кислорода на выходе. Это напряжение отражает содержание кислорода в выхлопных газах на выходе каталитического преобразователя.
Напряжение, выдаваемое датчиком кислорода на выходе, смещено относительно датчика кислорода на входе, поскольку выхлопные газы должны пройти через каталитический преобразователь прежде, чем достигнут датчика кислорода на выходе.
В новом каталитическом преобразователе химические реакции теоретически завершаются. Поскольку весь кислород используется для образования химических соединений, когда двигатель прогрет, низкое содержание кислорода на выходе каталитического преобразователя приводит к напряжению от 0.5 до 0.7 Вольт на клеммах датчика кислорода на выходе.
Однако в действительности сигнал демонстрирует некоторую волнистость несмотря на то, что каталитический преобразователь имеет хорошее состояние. Затем он со временем ухудшается, и характеристики каталитического преобразователя падают.
В зависимости от этого напряжения, блок управления анализирует эффективность каталитического преобразователя и качество сгорания, и исходя из этого решает, следует ли отрегулировать обогащение смеси или нет.
Меня по большей части интересует верхняя лямбда, она же первая, до катализатора. Именно она работает как обратная связь для приготовления смеси. Сначала снимаем ошибки, они отсутствуют. Потом прогреваем двигатель до 90 градусов и начинаем строить график. Газовал до 3000 на стоянке без нагрузки, вполне достаточно.
Вот старый замер, представлен в PP2000
Всем хорошего дня.
Вот тут продолжение темы, после замены лямбды на новую.
Лямбда-зонд (кислородный датчик) — это датчик кислорода, расположенный в выпускном коллекторе двигателя. Показания данного прибора дают возможность электронной системе управления регулировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. В случае поступления бедной или наоборот, чрезмерно обогащенной топливной смеси, электронный блок исправляет ее структуру, учитывая показания датчика лямбда зонда. Для сгорания 1 кг топливной смеси требуется около 14.7 кг воздуха. Работа лямбда зонда в системе топливной подачи — очень важна, поэтому его работоспособность напрямую влияет на стабильную работу двигателя автомобиля. Поверка работоспособности устройства очень важна, но перед тем, как выполнить проверку лямбда зонда, необходимо изучить его устройство и принцип действия, так же как и перед тем, как проверить катушку зажигания.
Датчик концентрации кислорода, так еще называют лямбда зонд, состоит из следующих элементов:
Металлический корпус с резьбой для крепления.
Кольцо уплотняющее.
Токосъемник электрического сигнала.
Изолятор керамический.
Проводка.
Манжета для уплотнения проводов.
Токопроводящий контакт цепи подогрева.
Наружная защитная оболочка с отверстием для циркуляции воздуха.
Резервуар со спиралью накаливания.
Керамический наконечник.
Защитный щиток с отверстием для выпуска отработавших газов.
Все детали лямбда зонда изготовлены из материалов, стойких к высоким температурам, так как рабочая температура датчика достаточно высока, и перегрев им не страшен, тогда, как перегрев двигателя последствия имеет часто плачевные.
Датчики лямбда зонда могут иметь от одного до четырех проводов, и название, соответственно, носят одно-, двух-, трех- и четырехпроводных датчиков.
К выходу из строя кислородного датчика могут привести нарушения в уходе за внутренними деталями автомобиля и другие факторы, например:
очистка корпуса средствами, не предназначенными для этого;
попадание на корпус охлаждающей, тормозной жидкости;
чрезмерное содержание в топливе свинца;
перегрев корпуса датчика, вызванный неочищенной топливной смесью. Попадание бензина с высокой концентрацией загрязнений может быть вызвано неисправностью регулятора давления топлива, температурного датчика охлаждающей жидкости или засоренного фильтра очистки топлива.
Неисправности лямбда зонда служат причиной следующих ощутимых проблем в поведении автомобиля:
увеличение потребности в топливе;
рывки автомобиля;
нестабильная работа двигателя;
нарушение работы катализатора;
нарушение норм токсичности.
Именно поэтому за работой датчика кислорода в выхлопных газах необходимо тщательно следить, проверять его состояние хотя бы через каждые 5000-10000 км., особенно перед процедурой контроля на токсичность выхлопов.
Лямбда зонд: проверка.
Чтобы проверить работоспособность кислородного датчика, вам потребуются: заводская инструкция, которая подскажет, где находится лямбда зонд, осциллограф и цифровой вольтметр. Это основные вспомогательные инструменты. Двигатель на время проверки прибора следует прогреть. Как проверить лямбда зонд самостоятельно? Это так же просто, как и промывка инжектора.
Изучите инструкцию производителя на предмет основных параметров кислородного датчика. Проверьте показатели, на которые имеет влияние нестабильная работа лямбда зонда: напряжение бортовой сети, опережение зажигания, работа системы подачи топлива. Также обратите внимание на внешний вид механизмов, в частности на наличие или отсутствие механических повреждений корпуса и проводки.
Загляните в моторный отсек, и найдите лямбда зонд. Осмотрите его на предмет внешних загрязнений. Если наконечник лямбда зонда укрыт слоем сажи, свинца или бело-серым налетом, то, скорее всего, его нужно будет заменить. Поражение прибора отложениями вызвано некачественным составом топлива. Если наконечник датчика чист, продолжайте проверку дальше.
Отключите кислородный датчик от колодки и подключите его цифровому вольтметру. Заведите автомобиль, и, нажав педаль газа, увеличьте обороты двигателя до отметки 2500 оборотов в минуту. Используя устройство для обогащения топливной смеси, устройте снижение оборотов до 200 в минуту.
При условии, что ваш автомобиль оборудован топливной системой с электронным управлением, выньте вакуумную трубку из регулятора давления топлива. Посмотрите на показания вольтметра. Если стрелка прибора приблизится к отметке 0.9 Вт, значит, лямбда зонд находится в рабочем состоянии. О неисправности датчика свидетельствует отсутствие реакции вольтметра, и показания его в пределах меньших отметки 0.8 Вт.
Сделайте тест на бедную смесь. Для этого возьмите вакуумную трубку и спровоцируйте подсос воздуха. Если кислородный датчик исправен, показания цифрового вольтметра будут на уровне 0.2 Вт и ниже.
Проверьте работу лямбда зонда в динамике. Для этого подключите датчик к разъему системы подачи топлива, и установите параллельно ему вольтметр. Увеличьте обороты двигателя до 1500 оборотов в минуту. Показатели вольтметр при исправном датчике должны быть на уровне 0,5 Вт. Другое значение свидетельствует о выходе из строя лямбда зонда.
Правильный демонтаж и установка нового датчика лямбда зонда.
Первым делом отсоедините провод датчика от электропроводки. Проводите процедуру при холодном двигателе и выключенном зажигании. Для замены старого прибора используйте датчик с той же маркировкой, что и предыдущий.
С помощью подходящего ключа открутите старый датчик. Лучше всего снимать прибор с включенным зажиганием, и, соответственно, горячим датчиком и топливным трубопроводом, иначе есть риск сорвать резьбу, так как в холодном состоянии металл сжимается, и откручивать нужно с немалыми усилиями. Когда из отверстий покажется пар, можно глушить двигатель. Откручивать дальше будет легче.
Закрутите новый лямбда зонд до упора, чтобы создать хорошую герметичность.
Соедините электрическую проводку.
Проверьте работоспособность нового кислородного датчика с помощью осциллографа, цифрового вольтметра, омметра при температуре двигателя от 350 С.
Показатели вольтметра в Вт? Позор