Лямбда-зонд. Принцип работы. Диагностика неисправностей

Признаки неисправности лямбда-зонда

Основной признак, указывающий на возможную неисправность зонда, — повышение расхода топлива в привычном ритме езды. Конечно, могут быть и другие причины повышенного расхода, но в случае с отказом лямбда-зонда машина начинает кушать значительно прожорливее.

Неисправный лямбда-зонд приводит к увеличению количества топлива в рабочей смеси. Этому могут сопутствовать:

• плохой запуск двигателя;
• заливание свечей;
• троение двигателя на холостом ходу;
• нестабильные обороты.

Если компьютерная диагностика не определяет конкретных причин вышеперечисленных неисправностей, вероятно, некорректно работает лямбда-зонд. Как раз, его неисправность компьютерная диагностика иногда не видит.
Принцип работы лямбда-зонда
Во-первых, почему «лямбда». Этой греческой буквой в автомобилестроении обозначают коэффициент избытка воздуха в смеси воздух-топливо. Напомню, оптимальное соотношение топливо/воздух составляет 1 к 14,7. Почему не датчик, а «зонд». Вероятно потому, что рабочая область датчика находится внутри выхлопной системы, через нее проходит отработавшая смесь. Что-то напоминает медицинские зонды.
Большинство современных лямбда-зондов имеет конструкцию, изображенную на рисунки ниже

Датчики такой конструкции имеют встроенный электрический нагреватель, как минимум три, обычно – четыре вывода. Нагреватель необходим для корректной работы датчика, которая достигается при его нагревании до 300 – 400 градусов Цельсия.

Некоторые лямбда-зонды не имеют собственного нагревательного элемента (одно- и двухвыводные датчики). Учитывая, что датчики установлены в выпускной коллектор, через несколько минут работы двигателя они самостоятельно выходят в рабочий режим. Но все эти «несколько минут» двигатель работает с некорректными показаниями лямбда-зонда, потребляет больше топлива.

Основная задача лябда-зонда – сообщить блоку управления двигателя о количественном составе не участвовавшего в процессе воспламенения кислорода. Поэтому их часто называют датчики кислорода (O2-sensor).

Рабочая зона датчика – наконечник из пористой керамики. Он имеет сложную структуру, которую можно упрощенно изобразить:

Непосредственно рабочий элемент выполнен из оксида циркония 1 с напыленными платиновыми электродами 2,3 (вот почему лямбда-зонды такие дорогие). Один выход датчика подключается к заземлению 4 либо к выводам датчика. Второй выход (сигнальный) 5 – к выводам на блок управления двигателем.

При нагревании до высокой температуры диоксид циркония приобретает свойства твердого электролита. Напряжение на выходе датчика (ЭДС) скачкообразно зависит от концентрации смеси.

Таким образом, при обогащенной смеси датчик формирует на выходе напряжение приблизительно 0,9 Вольт, при обедненной – менее 0,2 Вольта.

В некоторых автомобилях установлены два лямбда-зонда: до и после катализатора. Последний служит для уточнения данных, а также для определения эффективности работы катализатора.

Проверка работоспособности лямбда-зонда

Проверку работоспособности лямбда-зонда следует начинать с контроля исправности нагревательного элемента датчика (для трехпроводных и четырехпроводных датчиков). Его сопротивление обычно менее 10 Ом. Для измерений можно использовать обычный мультиметр, подключаемый к выводам нагревательного элементам (определяются по электрической схеме). Надо сказать, что и при неисправном нагревателе датчик будет работоспособен в режиме длительной езды, если работоспособен непосредственно рабочий элемент зонда.

Неисправность рабочего элемента также можно произвести мультиметром в режиме измерения постоянных напряжений. Для этого вольтметр подключают к выходу лямбда-зонда. Первоначально реализуют ситуацию обогащенной смеси (можно путем искусственных перегазовок). Показания прибора должны быть более 0,8 Вольта. Затем искусственно обедняют смесь (можно создать ситуацию подсоса воздуха во впускной коллектор). Напряжение должно быть менее 0,2 Вольта. Если напряжения выходят за указанные значения, датчик неисправен.

Диагностические сканеры могут посмотреть напряжение на датчике в реальном режиме времени. Это также можно сделать, используя осциллограф. Приблизительная временная зависимость напряжения на выходе рабочего датчика имеет вид:

Если амплитуда сигнала будет меньше, либо иметь завал в сторону нижних или верхних значений, датчик следует менять.

Перед принятием решения о покупке нового датчика следует оценить внешний вид рабочей поверхности датчика (керамический наконечник). Возможны следующие варианты:

• наличие сажи, которая свидетельствует об обогащенной смеси;
• белый или серый налет – признак наличия присадок в масле или топливе;
• блестящий налет – слишком большое содержание свинца в топливе.