Как влияет лямбда зонд на работу двигателя?

На что влияет лямбда зонд в автомобиле? Полный список

Водителям важно и нужно знать, на что влияет лямбда зонд (в дальнейшем – датчик), потому что на инжекторных автомобилях от него во многом зависит правильное функционирование системы питания машины.

Правильно настроенный и функционирующий датчик может многое поведать специалисту о состоянии двигателя. Неисправности в работе этого датчика обязательно приведут к увеличению расхода топлива с одновременным снижением мощности двигателя. При этом неисправность датчика далеко не всегда фиксируется блоком управления.

В тех случаях, когда такие неисправности в работе датчика зафиксированы блоком управления, контроллер выберет усредненные параметры для управления впрыском, что приведет в итоге к аналогичным результатам.

Как работает датчик?

На что влияет лямбда зонд становится понятным после ознакомления с его конструкцией, местом установки и тем, каким образом датчик выполняет поставленные перед ним задачи. Устанавливается в выхлопном коллекторе (перед катализатором). Поверхность датчика должна находится в струе выхлопных газов, что является условием его нормальной работы.

Материалы, из которых он изготовлен, способны функционировать в условиях высоких температур.

Задача датчика – преобразование в электрический сигнал данных о том, сколько в выхлопных газах содержится кислорода. Эта информация поступает в контроллер управления впрыском.

Изменения содержания кислорода в отработанных газах, которые постоянно происходят в выхлопной трубе, приводят к тому, что напряжение в датчике (а он представляет собой гальванический источник тока) меняется и образуется электрический сигнал. Датчик подает электрический сигнал в тот момент, когда он зафиксировал такие изменения в содержании кислорода.

Сигнал передается на контроллер, который принимает сигнал и сравнивает полученные данные с теми показателями, что заложены в его памяти.

При несовпадении полученных данных с оптимальными значениями (для текущего режима), блок управления изменяет соответствующим образом длительности впрыска. Это делается для достижения максимальной эффективности работы двигателя, экономии топлива и уменьшения количества вредных выбросов.

Существует «правильная» пропорция, когда обеспечивается полное сгорание топливной смеси. Эта пропорция составляет 1:14,7. Другими словами, для максимально эффективного сгорания топлива потребуется в 14,7 раза больший объем воздуха.

Недостаток воздуха делает смесь излишне обогащенной, и она сгорает не полностью, что ведет к увеличению расхода топлива. Бедная смесь получается, когда есть избыток воздуха, и в этом случае мощность двигателя падает.

Когда снижается мощность двигателя и повышается неоправданно расход топлива, необходимо провести диагностику датчика. Его производители рекомендует проводить регулярно, примерно через 30.000 км пробега, а замену лямбда зонда – через 100.000 км. На практике получается, что автолюбители эти рекомендации игнорируют и вспоминают о датчике лишь при возникновении проблем.

Какие бывают датчики?

Датчики выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехпроводном исполнении. Два первых варианта исполнения сейчас встречаются редко. Их недостатком является необходимость установки датчика в непосредственной близости от блока цилиндров, потому что они включались в работу при температуре выше 300°С. Это вызывало определенные задержки в обратной связи блока управления и датчика. Полностью всех этих недостатков лишены последние четырехпроводные модели.

Датчики выпускаются с подогревом и без него. Датчики с подогревом оборудованы нагревающим элементом. Такой вариант исполнения имеет более длительные сроки эксплуатации.

Таким образом, имеющий неисправности или неработающий датчик приводит к потере мощности двигателя, сбоям на холостом ходу, увеличению расхода топлива, возникновению нагара по причине неполного сгорания смеси и повышенному износу цилиндров, увеличению выброса вредных веществ. Вот на что влияет лямбда зонд, и это еще не весь перечень последствий его неправильной работы. Последствий отнюдь не безобидных.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Что делать, когда в машине вдруг падает «тяга» или она в слишком большом темпе начинает расходовать бензин? Опытный мастер скажет вам, что дело в лямбда-зонде и он подлежит ремонту или замене. Особенно такой проблеме подвержены владельцы иномарок. И правда — что же в такой ситуации делать? Ведь вы и сами понимаете, что нынче автозапчасти стоят недешево. Можно ли предотвратить поломку лямбда-зонда, какие есть признаки неисправности лямбда-зонда, и что такое он из себя представляет? Давайте разберем всё по порядку.

За что отвечает лямбда зонд

Как выглядит лямбда-зонд

Попросту говоря, лямбда-зонд, он же О2 датчик — это датчик, оценивающий количество не сгоревшего топлива и кислорода в выхлопной системе автомобиля. Хотя лямбда-зонды используют также в других областях, мы в этой статье будем говорить сугубо об автомобильных датчиках кислорода.

Для чего же нужен этот датчик кислорода? Так называемые катализаторы, которые уменьшают долю вредных веществ в выхлопах, имеются в данный момент в каждой более-менее современной машине. Лямбда-зонд контролирует количество кислорода в катализаторах, таким образом, продлевая срок их действия. Также он существенно влияет на количество потребляемого вашим автомобилем топлива и улучшает работу двигателя.

Если упомянуть конкретные факты, то известно, что топливо эффективно сгорает только при правильном соотношении топлива и воздуха в топливной смеси. В противном случае (если воздуха будет меньше или же больше) будут изнашиваться и приходить в негодность катализаторы. Поэтому, лямбда-зонд непосредственно влияет на выхлопную систему автомобиля.

Читайте также: Больше информации о том, что такое лямбда-зонд и чем его можно заменить.

Неисправный лямбда-зонд: причины и признаки

Основные причины, которые приводят лямбда-зонд в неисправное состояние следующие:

• Перегрев;
• Механическое повреждение;
• Проблемы с подключением;
• Износ.

Как видно — все эти причины действуют на датчик кислорода не сразу, из-за чего неопытные водители могут не понять причину нестабильного поведения автомобиля и вовремя не примут соответствующих мер. Поэтому, во избежания распространённых ошибок мы расскажем вам о нескольких этапах выхода из строя датчика кислорода.

• Первый этап. На начальной стадии лямбда-зонд начинает «барахлить» — время от времени перестаёт поступать сигнал, данные идут в очень широком диапазоне, из-за чего значительно ухудшается качество топливной смеси и ухудшаются обороты холостого хода. На этом этапе неисправности лямбда-зонда автомобиль резко дергается, двигатель издает странные хлопки и на панели загорается предупреждающая лампочка.

• Второй этап. На втором этапе, при непрогретом двигателе датчик и вовсе перестаёт работать. При этом будут видны те же самые, но ещё сильнее выраженные признаки неисправности. К ним добавится также значительное падение мощности двигателя и замедленное действие педали акселератора. В одном из худших вариантов двигатель будет очень сильно перегреваться, что приведет к более значительным неисправностям и соответственно затратам.

• Третий этап. Третьим этапом обычно становится поломка лямбда-зонда. В этом случае вас ждет ещё большее снижение мощности автомобиля (особенно это будет заметно при движении на большой скорости), а также резкий и неприятный токсичный запах из выхлопной трубы.

Как проверить лямбда-зонд

Если вы заметили описанные выше признаки неисправности лямбда-зонда, то вам нужно его немедленно проверить. Выполнять проверку лямбда-зонда лучше всего на профессиональном оборудовании. Зачастую проверка проводится при помощи электронного осциллографа. Сам процесс происходит при работающем двигателе, так как в противном же случае, данные не могут быть получены. Такую сравнительно недорогую услугу вам смогут предоставить очень многие СТО.

Хотя проверить датчик можно и вольтметром в домашних условиях, но в случае, если датчик будет не прогрет, то вы можете получить неправильные данные.

Читайте также: Датчик массового расхода воздуха или ДМРВ , что это такое и зачем нужно.

Видео о неисправностях и проверке лямбда-зонде

Читайте также: Что такое ЭБУ (Электронный блок управления) и как он связан с лямбда-зондом и другими датчиками.

Итоги и выводы

Если вы заботитесь о своем автомобиле, то при появлении первых признаков неисправности лямбда-зонда нужно выполнить его проверку и в случае необходимости заменить его на новый. Для экономии средств, можно приобрести подержанный датчик кислорода или же не оригинальный аналог.

Время реакции

Время реакции

Идеального смесеобразования не бывает — состав смеси в цилиндрах в каких-то пределах колеблется. Представим, что в момент времени А, когда сигнал датчика кислорода находится в пределах 0,35–0,4 В, блок управления двигателем оценил смесь как бедную (см. рис. 1). С этого момента он постепенно увеличивает время открытого состояния форсунок — смесь обогащается, напряжение с датчика растет. Но состав смеси мгновенно измениться не может — напряжение сначала понижается примерно до 0,2 В, чему соответствует момент времени Б. Затем смесь продолжает обогащаться, пока в точке В (0,55–0,6 В) контроллер, оценив смесь как богатую, не начнет постепенно уменьшать время открытого состояния форсунок. Смесь обеднится, пока напряжение вновь не достигнет значения 0,35–0,4 В в точке Д. Но до этого сигнал с датчика кислорода успеет подняться до 0,8 В (точка Г). После ситуации Д цикл вновь повторится. Теоретический размах колебаний напряжения — от 0 до 1 В, реальный — примерно 0,2–0,8 В. У поработавшего датчика считают допустимым 0,3–0,7 В.

Важную роль играют еще два фактора — время реакции датчика на изменение состава смеси и форма его сигнала. Последний в идеале должен выглядеть на экране осциллографа, как показано на рис. 1: сигнал почти синусоидальный. В этом случае средний состав смеси стехиометрический (l = 1), а его отклонения, как вы уже поняли, не превышают ±1%.

Неисправности датчика кислорода могут перечеркнуть эту стройную теорию, а иные настолько сложны, что упрощенно-формальный подход к ним, основанный на кодах неисправностей, только вводит в заблуждение. Вот пример. В некоторых системах код «датчик кислорода замкнут на землю» мог означать совершенно другое: из-за какой-то неисправности смесь настолько обеднена, что ЭБУ не может скорректировать ее состав — диапазон регулирования давно исчерпан. В подобных случаях горе-мастера меняют датчик, а назавтра разочарованный клиент снова к ним обращается. Выходит, никакая «система» не подменит знания и опыт человека.

Итак, блоку «не нравится» сигнал с датчика кислорода? Чтобы его проверить, специалист воспользуется мотор-тестером, сканером либо осциллографом. Цифровым вольтметром — в самом крайнем случае: работа с ним сложна, так как показания, зачастую не поспевающие за изменениями сигнала, не каждый умеет правильно читать. Мы будем говорить об измерениях мотор-тестером как наиболее удобном способе диагностики. Входное сопротивление перечисленных приборов не должно быть менее 1 МОм.

Наиболее наглядны осциллограммы, снятые непосредственно с датчика. Но чтобы найти его сигнальный, а не «земляной» провод, порой приходится и в руководство по ремонту заглянуть — имейте в виду, что единообразия в цветах проводов у разных фирм нет. Кроме того, не во всех системах датчик измеряет напряжение относительно «земли». Ныне широко применяется иная, дифференциальная схема включения — в ней есть напряжение относительно кузова на обоих выводах измерительного элемента. К ним и следует подключить щупы мотор-тестера (см. фото). По этой схеме работает кислородный датчик в системах «Бош» на двигателях ВАЗ. Здесь черный провод — положительный уровень сигнала, а серый — отрицательный.

Приступим к измерениям. Первым делом обратим внимание на размах изменения напряжения датчика при начавшемся l-регулировании. Если датчик недостаточно прогрет, этот диапазон может оказаться меньше. Проверим? Поднимем обороты до 3000 об/мин и выдержим на этом режиме секунд сорок. Амплитуда постепенно растет? Датчик, вероятно, исправен. Но если она по-прежнему меньше 0,3- 0,7 В, то датчик уже «состарился» — пора менять.

А вот беда иного рода — отказ датчика при высокой температуре. Здесь вряд ли обойдетесь без поездки, причем с хорошей нагрузкой двигателя (стояние в пробке не годится!). Чем измерять сигнал? Нужен сканер, переносной мотор-тестер или осциллограф. На худой конец, мультиметр с высоким входным сопротивлением. Итак, получили результат, как на рис. 2: сигнал перестал меняться. Это означает отказ датчика. А на рис. 3 другой случай: в левой части напряжение зависло — признак обрыва постоянной составляющей в сигнале с датчика. Правее — поведение сигнала при перегазовках. Здесь колебания в «плюс» и «минус» относительно нуля — постоянной составляющей нет! Ясно, что датчик придется заменить. Даже если после уменьшения температуры он работает, пусть это вас не смущает.

Как часты подобные неисправности? Увы, они составляют около 20% всех отказов — нередко их симптомы довольно запутаны, что требует индивидуального подхода.

А теперь — о скорости реакции датчика на изменение состава отработавших газов. Она, конечно, зависит от места расположения датчика в выпускном тракте. Но существенное влияние на быстроту реакции оказывает старение измерительного элемента, а также отложения на нем или в окнах защитного колпачка продуктов сгорания, особенно масла.

Чтобы уточнить время реакции датчика, прогреем двигатель и, подключив к датчику мотор-тестер, проследим за показаниями при резком открытии дросселя (рис. 4). Если отставание велико (больше 0,2 с), стоит проверить состав отработавших газов четырехкомпонентным газоанализатором (только он позволит объективно об этом судить, обнаружить возможный подсос воздуха и т.п.). О работоспособности датчика говорит стабильный, близкий к стехиометрическому состав смеси как на холостом ходу, так и при 3000 об/мин. Как ранее говорилось, допустимые отклонения l — не более ±1%. Даже если форма сигнала правильная, синусоидальная, но состав меняется сильнее — значит, датчик неисправен.

А каков диапазон l-регулирования? Ясно, что нет смысла делать его шире диапазона воспламеняемости смеси. Реально в современных системах он корректируется не более чем на ±25% из условия, что характеристики машины (мощность, экономичность и др.) остаются приемлемыми. Но иногда этого мало — и на некоторых режимах, где необходим стехиометрический состав, он не выдерживается. Что делать датчику? В старых машинах его сигнал зависал, в зависимости от состава смеси, на одном из граничных значений — например, 0,2 или 0,8 В. В современных ЭБУ сформируется код неисправности; он сообщит, что достигнут предел регулирования состава смеси, а на панели вспыхнет предупреждение Check Engine («проверь двигатель»).

Чтобы не менять датчики без необходимости, помните о логике поиска неисправностей. Положим, ЭБУ выдал код «нет реакции датчика». Сначала тестируем датчик на холостом ходу — если он в добром здравии, это не означает, что ЭБУ ошибся. Необходимо проверить сигнал на всех режимах двигателя — скорее всего, на каких-то система питания не смогла обеспечить стехиометрический состав смеси. Например, понижено давление топлива в рампе форсунок — оттого на мощностных режимах смесь бедна. Сигнал датчика зависнет и будет отражать возникшую ситуацию. ЭБУ исправить состав уже не может — вот и формируется код неисправности.

Ну а мастеру нужно учитывать не только особенности «матчасти», но и психологию владельца автомобиля. Спокойный, уравновешенный водитель, увидев символ «проверь двигатель», зачастую отметит немало изменений в его работе, повышение расхода топлива. Для водителя «спортивного» толка главный приоритет — динамика разгона, скорость, пусть ценой ухудшения экономичности. Вариантов неисправностей очень много, а их проявления разнообразны. Последние мы умышленно не стали рассматривать, так как они зависят и от особенностей программы блока управления, и опять-таки от психологии водителя. Одни и те же погрешности датчика кислорода воспринимаются по-разному — такая неоднозначность только запутает читателей, чего автор старался избежать.