Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое датчик кислорода в двигателе

Датчик кислорода (Лямбда-зонд) — что это, как работает, проблемы, симптомы, замена

Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).

  1. Где находится датчик кислорода
  2. Как работает датчик кислорода
  3. Регулировка соотношения топливовоздушной смеси
  4. Задний датчик кислорода
  5. Идентификация датчика кислорода
  6. Замена датчика кислорода

Экологичность, долговечность и простота установки

Датчики содержания кислорода, применяемые в двигателях с искровым зажиганием (ИЗ) и трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами, предназначены для обеспечения соответствия современным нормативным требованиям по выбросам загрязняющих веществ, оптимизируют рабочие характеристики двигателя и расход топлива.

Принцип измерения:

  • Датчик содержания кислорода измеряет соотношение кислорода к топливу во впрыскиваемой смеси.
  • Богатая смесь (небольшое количество O₂ в выхлопных газах) запускает блок управления, который обедняет топливную смесь, уменьшая количество впрыскиваемого топлива.
  • Бедная смесь (большое количество O₂ в выхлопных газах) запускает блок управления, который обогащает топливную смесь, увеличивая количество впрыскиваемого топлива.

Лямбда-зонды BERU® обеспечивают следующее:

  • низкий расход топлива;
  • постоянную эффективность вождения;
  • снижение выбросов вредных веществ;
  • постоянную мощность двигателя.

Номенклатура датчиков содержания кислорода BERU® включает в себя большое количество лямбда-зондов BERU®, которые можно устанавливать более чем на 3000 моделей автомобилей — практически весь европейский парк автомобилей!

Особенности номенклатуры лямбда-зондов BERU®:

  • подогрев датчиков для быстрого достижения рабочей температуры;
  • керамический измерительный элемент, изготовленный из оксида циркония;
  • циркониевые пальцевые датчики и планарные (плоские) лямбда-зонды для последних моделей;
  • покрытие электродов и контактов кислородопроницаемой платиной;
  • конструктивное исполнение под конкретные автомобили с качеством оригинальных комплектующих;
  • профессиональная замена благодаря оригинальным разъемам;
  • легкая установка без дополнительных принадлежностей или переходников;
  • понятные инструкции по установке;
  • периодичность замены — примерно 60 000 км для датчиков без подогрева и 80 000 для датчиков с подогревом.

Воспользуйтесь онлайн каталогом подбора, чтобы найти подходящий датчик.

Как устроен и функционирует кислородный датчик

В основе датчика керамический элемент (1) из диоксида циркония с добавлением оксида иттрия, выполняющий функции твердотельного электролита. Платиновое напыление образует электроды — внешний (2) и внутренний (3). С контактов (5 и 4) снимается напряжение, которое по проводам подается на ЭБУ.

Внешний электрод обдувается разогретыми отработанными газами, проходящими через выхлопную трубу, а внутренний контактирует с атмосферным воздухом. Разница в количестве кислорода на внешнем и внутреннем электроде вызывает появление напряжения на сигнальных контактах зонда и соответствующую реакцию ЭБУ.

При отсутствии кислорода на внешнем электроде датчика блок управления получает на своем входе напряжение порядка 0,9 V. В результате ЭБУ уменьшает подачу топлива на форсунки, обедняя смесь, а на внешнем электроде лямбда-зонда появляется кислород. Это приводит к снижению выходного напряжения, генерируемого кислородным датчиком.

Если количество кислорода, проходящего через внешний электрод, повышается до некоторой величины, то напряжение на выходе датчика падает примерно до 0,1 V. ЭБУ воспринимает это как обеднение смеси, и корректирует ее, увеличивая впрыскивание топлива.

Таким образом производится динамическое регулирование состава смеси, а величина коэффициента λ постоянно колеблется возле 1. Если подключить осциллограф к контактам правильно работающего лямбда-зонда, то увидим сигнал близкий к чистой синусоиде.

Более точная коррекция с меньшими колебаниями лямбды возможна в случае установки дополнительного кислородного датчика на выходе каталитического нейтрализатора. Заодно производится контроль работы катализатора.

  1. впускной коллектор;
  2. мотор;
  3. ЭБУ;
  4. топливные форсунки;
  5. основной кислородный датчик;
  6. дополнительный кислородный датчик;
  7. каталитический нейтрализатор.

Твердотельный электролит приобретает проводимость лишь будучи нагретым примерно до 300. 400 °C. А значит, лямбда-зонд бездействует какое-то время после запуска мотора, пока отработанные газы не прогреют его в достаточной степени. Смесь при этом регулируется на основании сигналов прочих датчиков и заводских данных в памяти ЭБУ. Для ускорения включения датчика кислорода в работу его часто снабжают электроподогревом, встраивая нагревательный элемент внутрь керамики.

Каковы признаки неисправности датчика кислорода?

При поломке датчика кислорода компьютер больше не может определять соотношение топливно-воздушной смеси, поэтому он вынужден «гадать». В связи с этим существует несколько контрольных признаков, на которые стоит обратить внимание:

  • Индикатор проверки двигателя: хотя он может загореться по многим причинам, обычно это связано с выхлопными газами.
  • Большой расход топлива: неисправный кислородный датчик нарушит правильное смешивание воздуха и топлива, что приведет к увеличению расхода топлива.
  • Неровная работа двигателя на холостом ходу или пропуски зажигания: поскольку выходной сигнал датчика кислорода помогает контролировать синхронизацию двигателя, интервалы сгорания и топливно-воздушную смесь, неисправность датчика может стать причиной неровной работы двигателя.
  • Вялый разгон.
Читать еще:  Вибрация от акпп при холодном двигателе

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Общие сведения о датчике 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 (α = 1), чем обеспечиваются экономия топлива и уменьшение содержания токсичных веществ в выхлопе.

Для обеспечения постоянного контроля над составом ТВ-смеси применяются датчики концентрации кислорода (ДКК или λ-зонды), устанавливаемые в системе отвода выхлопных газов и информирующие электронный блок управления двигателем (ЭБУ двигателя или ЭБУ-Д) о концентрации кислорода в отработавших газах.
Информация поступает в ЭБУ двигателя в виде электрических сигналов, и блок управления посредством изменения времени открытия форсунок корректирует состав смеси.

При изменении концентрации кислорода в отработанных газах λ-зонд формирует выходное напряжение, которое изменяется приблизительно от 0,1 В (пои высоком содержание кислорода — смесь бедная) до 0,9 В (при низком содержании кислорода — богатая смесь).

Для нормальной работы λ-зонд должен иметь температуру не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева датчика после пуска двигателя, в него встроен нагревательный элемент.
Сигнал от датчика кислорода 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 вырабатывается команда на обогащение смеси (увеличение времени открытия форсунки).
Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) — дается команда на обеднение смеси (форсунка открывается на короткое время).

В основном используются циркониевые и титановые датчики концентрации кислорода, работа которых основывается на том факте, что их выходное напряжение остается постоянным (равным 0,45 В при α = 1), но может изменяться скачкообразно от 0,1 В до 0,9 В при изменении коэффициента избытка воздуха в диапазоне α = 0,99…1,11 при переходе через значение α = 1.

Имеется несколько разновидностей датчиков концентрации кислорода.

  • датчик с одним потенциальным выводом и заземляемым корпусом. От потенциального вывода сигнал поступает в ЭБУ двигателя. 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. В этом случае нагреватель и датчик изолированы от «массы».

Неисправности, приводящие к неверным показаниям датчика кислорода

Датчик кислорода реагирует на парциальное давление кислорода в выхлопных газах, а не на наличие в них топлива. Поэтому в некоторых случаях датчик кислорода ложно индицирует либо бедную, либо богатую ТВ-смесь.

1. При пропуске зажигания (например, неисправна или закоксована свеча) не вступивший в реакцию горения кислород поступает из цилиндра в выпускной тракт, где датчик кислорода ложно регистрирует обеднение топливовоздушной смеси (поскольку в выхлопе много кислорода).

2. При негерметичности выпускного коллектора датчик кислорода будет реагировать на кислород воздуха, поступающего извне, сигнализируя ЭБУ двигателя о чрезмерно бедной смеси в цилиндрах.

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 топливом, 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 (Рb) из этилированного бензина или кремний (Si) из силиконовых герметиков.

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.

Рис. 1. Влияние различных факторов на характеристики 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 свидетельствуют, что в выхлопных газах слишком много масла (не исправна система вентиляции картера, изношены уплотнительные кольца поршней и т. д.).
Читать еще:  Двигатель газонокосилки не заводится на холодную

Диагностика датчика кислорода с помощью сканера

Процедура диагностирования следующая.
1. Подключить сканер к диагностическому разъему автомобиля.
2. В режиме холостого хода хорошо прогреть двигатель и датчик концентрации кислорода, затем поднять обороты до 2500 об/мин.
3. Убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме.
4. Установить на сканере режим записи параметров датчика кислорода и произвести запись.
5. Просмотреть запись и определить параметры выходного сигнала датчика кислорода.
6. При исправности системы подачи топлива и датчика кислорода, амплитуда сигнала должна равномерно колебаться с частотой 3…10 Гц (чем выше частота сигнала, тем надежнее работает система) при достоянной частоте вращений коленчатого вала двигателя. Нижний уровень сигнала должен находиться в диапазоне 0,1 — 0,3 В, верхний — между уровнями 0,6…0,9 В. Фронты сигнала должны быть крутыми.

Диагностика датчика кислорода с помощью мультиметра

Для диагностирования датчика кислорода используется цифровой мультиметр (лучше автомобильный) в режиме измерения постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением. Подключение мультиметра к датчику кислорода показано на рис. 2.

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 значений сигнала, результат будет более информативен (таблица 1).

Таблица 1. Анализ показаний мультиметра при проверке датчика кислорода

Датчик кислорода расположен в выпускном коллекторе

Прежде чем перейти непосредственно к выяснению признаков, необходимо знать, где он расположен и за что отвечает. Лямбда зонд – это автомобильный датчик, который считывает с выхлопных газов количество выходящего кислорода и регулирует подачу топливной смеси.

Зачастую, месторасположение автопроизводители выбирают перед катализатором. В данном случае, датчик находится в выпускном коллекторе . Некоторые автомобильные критики считают, что такое расположение не совсем верное, поскольку зонд должен располагаться непосредственно перед катализатором.

Схема расположения датчика кислорода в системе выхлопа

Также, для доработки системы могут устанавливаться и использоваться датчики кислорода с обратной связью. Для этого после катализатора устанавливается еще один лямбда зонд, который подключается к электронному блоку управления. Сделано это для того, чтобы более точно считывать данные с отработанных выхлопных газов, регулировать топливную смесь и уменьшить расход горючего.

Замена и можно ли его отключить?

Заменить датчик кислорода достаточно просто, поскольку для этого требуется только отключить его от электропитания и выкрутить с выпускного коллектора. А вот с вопросом, можно ли ездить при отключенном датчике, все обстоит намного сложнее.

Выключенный лямбда зонд влечет за собой то, что ЭБУ в данном параметре переходит в аварийный режим работы и количество топлива, которое впрыскивается в цилиндры, будет колебаться. Так, бензиновая смесь будет то богатая, то бедная, что приведет к нестабильной работе силового агрегата и износу.

Схема расположения датчика кислорода с обратной связью

Признаки неисправности и коды ошибок

Итак, рассмотрим основные признаки неисправности датчика кислорода на 16-клапанном двигателе ВАЗ-2112:

  1. Увеличенный расход топлива.
  2. Провали на холостом ходу.
  3. Падение динамики и мощности двигателя.

Конструктивные особенности датчика кислорода

Стоит отметить, что такими же причинами обладают и другие датчики, поэтому для получения более детального ответа, необходимо подключиться к электронному блоку управления двигателя и посмотреть какие именно ошибки выскочили.

Так, рассмотрим, какие ошибки вызваны именно неисправностью лямбда зонда:

Ошибка Р0130Неверный сигнал датчика кислорода 1
Ошибка Р0131Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1
Ошибка Р0132Высокий уровень сигнала датчика коленвала 1
Ошибка Р0133Медленный отклик датчика кислорода 1
Ошибка Р0134Отсутствие сигнала датчика кислорода 1
Ошибка Р0135Неисправность нагревателя датчика кислорода 1
Ошибка Р0136Замыкание на землю датчика кислорода 2
Ошибка Р0137Низкий уровень сигнала датчика кислорода 2
Ошибка Р0138Высокий уровень сигнала датчика кислорода 2
Ошибка Р0140Обрыв датчика кислорода 2
Ошибка Р0141Неисправность нагревателя датчика кислорода 2
Ошибка Р1102Низкое сопротивление нагревателя датчика кислорода
Ошибка Р1115Неисправная цепь нагрева датчика кислорода

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

На автомобилях Уаз, в зависимости от экологического класса двигателя ЗМЗ-409 могли устанавливаться : один управляющий датчик кислорода, или два однотипных — управляющий и диагностический датчики кислорода. Устройство и принцип работы управляющего и диагностического датчиков кислорода полностью идентичны, они одинаковы и поэтому взаимозаменяемы.

Управляющий датчик кислорода устанавливается на приемной трубе глушителя перед каталитическим нейтрализатором отработавших газов, на всех автомобилях Уаз с двигателем ЗМЗ-409 оборудованном антитоксичными системами. На автомобилях Уаз с двигателем ЗМЗ-409 без антитоксичных систем, то есть экологического класса Евро-0 без нейтрализатора, вместо этого датчика установлена заглушка.

Второй, диагностический, датчик кислорода устанавливается на автомобили Уаз с двигателями ЗМЗ-409 экологического класса Евро-3 и Евро-4. Он находится на выпускной трубе после каталитического нейтрализатора. На автомобилях Уаз с ЗМЗ-409 Евро-2 такой датчик в системе управления двигателем отсутствует.

Общее устройство и применяемость датчиков кислорода на Уаз с двигателем ЗМЗ-409.

Датчик кислорода или как его еще называют — лямбда-зонд, состоит из : металлического корпуса с резьбой М18х1.5 и гайкой под ключ 22, диффузионного зонда состоящего из твердого электролита на основе диоксида циркония, перфорированного защитного наконечника и нагревательного элемента, который служит для быстрого прогрева датчика после запуска двигателя, так как для нормальной работы его температура должна быть не ниже плюс 300 градусов. Подключение датчика к жгуту проводов производится посредством контактной вилки с защелкой. Цепь подогрева датчика управляются непосредственно от блока управления.

На автомобили Уаз с двигателем ЗМЗ-409 экологического класса Евро-2 и электронным блоком управления Микас-7.2 устанавливался один управляющий датчик кислорода Siemens 5WK9-1000G, а с блоком Микас-11 — один Delphi OSP+ 25.368889.

На автомобили Уаз с двигателем ЗМЗ-409 экологического класса Евро-3 и Евро-4, с электронным блоком управления Bosch M17.9.7 или Bosch ME17.9.7, устанавливались два одинаковых датчика кислорода, управляющий и диагностический, Bosch LSF-4.2 0 258 006 537 или Bosch 0 258 030 064, или Siemens 5WK9-1000G.

Принцип работы управляющего и диагностического датчиков кислорода Уаз с двигателем ЗМЗ-409.

Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с диффузионным электрохимическим зондом датчика кислорода. В зависимости от степени концентрации кислорода зонд генерирует разное выходное напряжение : около 0.8-1.0 Вольта при пониженной концентрации кислорода в отработавших газах — богатая топливовоздушная смесь, и 0.2-0.4 Вольта при повышенной концентрации кислорода — бедная топливовоздушная смесь.

На основе величины выходного напряжения управляющего (первого) датчика кислорода, электронный блок управления двигателем определяет, какую команду по корректировке состава рабочей топливовоздушной смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная, то дается команда на ее обогащение, если богатая, то соответственно на ее обеднение.

Выходной сигнал, вырабатываемый диагностическим (вторым) датчиком кислорода, указывает на степень присутствия кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. На основе этого сигнала блок управления двигателем оценивает исправность и эффективность работы нейтрализатора.

Делается это путем простого сравнения двух сигналов от управляющего и диагностического датчиков. Если нейтрализатор работает нормально, то показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. В тоже время одинаковые или близкие по значению показания будут указывать на неисправность или неэффективность работы нейтрализатора.

Влияние датчика кислорода на эксплуатационный расход топлива Уаз.

Регулирование состава топливовоздушной смеси осуществляется электронным блоком управления двигателя в основном по сигналам управляющего датчика кислорода, соответственно и общий расход топлива автомобиля будет напрямую зависеть от исправности и корректной работы этого датчика. Кроме того, неправильная работа управляющего датчика кислорода в случае какой то его неисправности может привести к перегреву и последующему выходу из строя каталитического нейтрализатора.

Возможные причины неисправностей и некорректной работы, методика и способы проверки обоих датчиков кислорода и их электрических цепей управления, а также коды неисправностей датчиков, генерируемые системой самодиагностики блока управления двигателем ЗМЗ-409, подробно рассмотрены в отдельном материале.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector