Датчик кислорода – принцип действия и признаки неисправности

Из-за жестких экологических норм производители автомобилей вынуждены четко дозировать компоненты топливно-воздушной смеси. Намного эффективнее работать с веществами на входе в цилиндр, чем бороться с токсичными выхлопными газами. Так появился кислородный датчик в выпускной системе современного автомобиля.

Назначение

Для полного сгорания топлива в камере цилиндра двигателя требуется его взаимодействие с кислородом в соотношении 1:14,7. При такой концентрации обеспечивается сгорание поступающих нефтепродуктов, углерод при этом окисляется до углекислого газа (CO2). Также наблюдается образование водяного пара и угарного газа (CO) в количестве до 1,5%.

Возможный сбой, от которого не застрахован лямбда-зонд, способен вызвать подачу лишнего топлива. При неполном сгорании смеси образуется черный дым. Концентрация СО возрастает до 5–10%. Также возможен резкий старт машины с места.

При размещении в выпускной системе датчика определения концентрации кислорода информация после преобразования в цифровой сигнал поступает в электронный блок управления. В режиме реального времени импульс влияет на формирование команды на подачу топлива к распыляющим форсункам. Это позволяет программировать потребность двигателя в качестве смеси на разных режимах работы: от ускорения до движения под нагрузкой. Только в момент холодного запуска устройство не участвует в работе двигателя. Управляющие команды в этом случае определяют:

  • датчик частоты вращения коленчатого вала;
  • температурный датчик в системе охлаждения;
  • положение педали газа.

После разогрева λ-зонда до 300-400°С управление подачей топлива напрямую зависит от передаваемой информации с датчика содержания кислорода в выхлопе.

 

Конструктивные особенности и рабочий процесс

Лямбда-зонд — два (реже один) связанных датчика, находящихся в ближайшей к двигателю части выпускного трубопровода. При использовании в выхлопной системе катализатора на входе и выходе устройства установлено по одному датчику. В случае задействования в автомобиле мощного V-образного мотора с числом цилиндров от 6 до 12, количество датчиков достигает 4. Этот вариант используется при разделении системы выхлопа на два канала.

Стальной корпус датчика скрывает под собой следующие конструктивные элементы:

  • керамический элемент с расположенным внутри затвердевшим электролитом;
  • защитный кожух с отверстиями для прохода выхлопных газов;
  • платиновые или циркониевые электроды;
  • питающий разъем с контактами для нагрева сердечника.

При достижении рабочей температуры датчик посылает импульсы постоянного тока от 0,1 до 0,9 В. Эти сигналы воспринимаются контроллером, позволяют судить об уровне кислорода в выхлопе. Контрольный элемент, устанавливаемый на Пассат B3 с моновпрыском, работает именно по этому принципу.

В случае использования титанового устройства, измеряется сопротивление с периодичностью до нескольких раз в секунду. Этот параметр также позволяет регулировать состав сжигаемой смеси.

Еще одна разновидность лямбда-зонда — широкополосный датчик. В нем расположено два действующих звена. Закачивающий элемент исполняет роль клапана. За счет высокого напряжения он обеспечивает проход выхлопных газов к измерительному устройству. При этом регистрируется уровень напряжения, который является косвенным индикатором содержания кислорода.

Как распознать неисправность устройства

Первая причина проверить лямбда-зонд — увеличение расхода топлива. Показатель сжигания бензина может достигнуть значения 20–30 л на каждую сотню. Другие признаки, указывающие на неисправность:

  • нестабильная работа мотора в режиме холостых оборотов;
  • потеря мощности;
  • постоянное загрязнение электродов свечей зажигания несгоревшим топливом;
  • затрудненный горячий пуск двигателя;
  • изменение состава, цвета выхлопных газов.

Неисправность лямбда-зонда подтверждается с помощью инструментальной диагностики. Проверить повышенную токсичность выхлопных газов могут на любой станции обслуживания.

Некоторые водители не сразу замечают неисправность, не обращают внимания на загоревшееся сообщение об ошибке. Электронный блок переведет работу топливной системы в резервный режим, информация будет приходить от других смежных датчиков. Признаки неисправности основного устройства, распознаваемые системой:

  • подача некорректных по значению напряжения импульсов тока;
  • обрыв электрической цепи, потеря связи с датчиком;
  • короткое замыкание;
  • выход из строя внутренних элементов.

Идентифицировать ошибку на панели приборов несложно. Для этого нужно подключить самый простой сканер к диагностическому разъему. Выход из строя датчика кислорода покажет проверка мультиметром. Также можно провести визуальный контроль состояния проводки. Но не надо спешить откручивать датчик. Аналогичные симптомы появляются и при повреждении других электронных устройств. Лучшее решение в этой ситуации — обращение к автомобильному специалисту.

Причины неисправности

Основные причины повреждения датчика:

  • Низкое качество топлива. Приводит к появлению свинцовых и иных отложений, понижению коэффициента чувствительности датчика.
  • Механическое повреждение. Отключение из-за внешнего воздействия маловероятно. Но разрушение внутреннего элемента, порча обмотки нагрева датчика вследствие усталостного износа способны вывести из строя лямбда-зонд. После этого нужно будет снять его с посадочного гнезда.
  • Нарушение работы инжектора. Несгорающее топливо увеличивает расход, откладывается в виде сажи и копоти на внутренней поверхности выхлопной системы. Если выкрутить датчик, то он буквально будет укутан частичками. Это затруднит доступ к корпусу выхлопных газов.

В некоторых случаях узнать причину можно только после беседы с владельцем автомобиля. Если для чистки топливной системы использовались присадки или растворители, продукты распада будут поступать в выхлопную систему, приведут к повреждению кислородного датчика.

Рекомендации по восстановлению

Восстановительный ремонт проводится на основании выявленных причин повреждения. Не всегда удается за счет универсального тестера определить, почему произошло нарушение работы лямбда-зонда. В этом случае чаще всего устройство замещают новым или восстанавливают поврежденный контакт.

В некоторых ситуациях применяется предупредительная замена λ-зонда. Рекомендуется отключать и демонтировать датчик один раз через каждые 80–160 тыс. км. Значение пробега зависит от принципа действия устройства, конструктивных особенностей. Однако если при проверке на прогретом двигателе напряжение находится в пределах от 0,1 до 1 В, беспокоиться не стоит. Нужно только осмотреть надежность крепления проводки.

Если необходимость замены очевидна, следует учитывать некоторые особенности ее проведения:

  • До установки датчика участок с резьбой обрабатывают специальной монтажной пастой, если это не было сделано производителем.
  • Закручивание лямбда-зонда осуществляют с затяжкой в пределах 40-60 Нм.

При последующей эксплуатации стоит избегать механического воздействия на корпус, в том числе при мойке.

Что такое обманки

В некоторых случаях владелец авто вместо настоящего датчика устанавливает обманные устройства. Такие интеграторы работают по различным принципам. Так, возможно проведение окисления соединений CH и CO до получения безопасных веществ на выходе.

Электронные обманные устройства способны сгенерировать сигнал, приводящий в заблуждение управляющий блок. В результате питание двигателя будет обеспечено даже без учета состава отработанных газов.

Автомобиль должен отвечать требованиям безопасности. Использовать в его конструкции следует только исправные детали.