Все о датчике кислорода – принцип работы, виды, предназначение лямбда-зонда. Зачем в машине датчик кислорода и как работает лямбда-зонд? За что отвечает 1 лямбда зонд

17.10.2019

Датчик кислорода устанавливается на инжекторные Вазы (кроме первых моделей с контролером Bosch 1.5.4).

Датчик кислорода – неотъемлемая часть системы питания двигателя. Данный датчик предназначен для оценки состояния выхлопа (наличие кислорода в выхлопе). Иными словами, данный датчик, ориентируясь по количеству кислорода в выхлопе, регулирует рабочую смесь.

Датчик кислорода так же имеет второе, но не менее популярное название «Лямбда-зонд». Запомните, что датчик кислорода и лямбда-зонд – это один и тот же датчик.

Принцип работы датчика кислорода (лямбда-зонд)

Рабочая поверхность датчика представляет собой керамический материал, покрытый платиной.

Рабочая температура датчик составляет 350 градусов по Цельсию и выше. Поэтому, до нагрева лямбды зонда, первые 5 минут после запуска двигателя, рабочая смесь регулируется по показаниям других датчиков системы питания двигателя. Чтобы ускорить прогрев датчика до рабочей температуры, в него монтируют электронагреватель.

Принцип работы датчика заключается в следующем: выхлопные газы покрывают рабочую поверхность лямбды, который в свою очередь реагирует на разность уровня кислорода в выхлопных газах и окружающей среде. Затем он посылает сигнал , который в свою очередь регулирует рабочую смесь.

Где находится датчик кислорода (лямбда-зонд)?

Для двигателя 1,5л

Лямбда зонд (под номером 11) устанавливается в выхлопной системе на приемной трубе. Вкручивается с верху, перед резонатором или проставкой (если резонатора нет). Иными словами: ставьте автомобиль на яму, и ищите по всей выхлопной системе датчик, торчащий на верх. Датчик кислорода – единственный датчик, который устанавливается в выхлопную систему – поэтому не промахнетесь.

Для двигателя 1,6л

Выхлопная система для двигателя 1,6л

Выхлопная система данного двигателя немного отличается от выхлопной системы 1,5л. Обратите внимание на рисунок: В данной системе выхлопа запланированы 2 датчика кислорода (по номером 2) — оба находятся на катоколлекторе. На данные двигатели устанавливается как 1 так и 2 датчика концентрации кислорода: Норма токсичности Евро-2 — 1 датчик кислорода, Евро-3 — 2 датчика кислорода.

Как часто менять датчик кислорода?

Ресурс ВАЗовского лямбда-зонда составляет 80-160т. км , в зависимости от качества бензина и других немаловажных моментов. Сервисная замена датчика кислорода на ВАЗах по мануалу должна проходить на отметке 60-70 т.км.

Как правильно, в повседневной эксплуатации автомобиля, хозяева отключают датчик кислорода, прошивая мозги ().

Можно ли просто отключить датчик?

Многие спрашивают: а можно ли отключить датчик, отсоединив разъем? и к чему это приведут?

Ответ: Отсоединив разъем датчика, Эбу переходит на примерные параметры, поэтому смесь будет то богатая — то бедная, расход возрастет, пропадет динамика. Если делать по уму, то можно отключить датчик, перепрошив мозги с помощью чип-тюннинга или просто заменить датчик на новый.

Признаки неисправности датчика кислорода

Большой расход бензина (от 12л и более). По мимо данного датчика, большой расход топлива может быть и по другим причинам ()
Нестабильный холостой ход. Так же причинами данной неисправности могут быть: мертвый , и т.д.
Провалы при ускорении, падение динамики и мощности двигателя. Так же причинами низкой динамики могут служить неисправности в следующих элементах: , низкая и т.д.

Почему умирает лямбда-зонд?

Выше мы уже уточнили, что ресурс датчика кислорода составляет 80-160 т.км. Наверное у вас возник вопрос: почему же такой разброс в ресурсе, целых 80 т.км? На самом деле, ресурс датчика зависит от условий, в которых эксплуатировался автомобиль:

плохой бензин, в выхлопе которого содержится много свинца и железа, забивают электроды датчика за несколько заправок;
плохое состояние маслосъемных колец, колпачков. Из-за них масло может попадать в смесь, а вместе с ним и в выхлопную систему;
из-за зажатых клапанов, в систему выхлопа вырываются хлопки, которые разрушают рабочую поверхность датчика;
из-за неправильной смеси, угла опережения зажигания, в следствии чего датчик перегревается, треск от высокой температуры нейтрализатора или катализатора.

Сколько стоит датчик кислорода?

Стоимость лямбда-зонда варьируется от региона и модели от 1000 до 2000р.

С конца 80-х годов у большинства автомобилей появилась такая деталь, как датчик содержания кислорода в выхлопных газах. Лямбда-зонд, О-2 датчик, кислородный датчик (Oxygen Sensor) - так по разному могут называть эту небольшую, но важную детальку. Это связано с началом выпуска автомобилей с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов.
14.7 частей воздуха и 1 часть топлива - именно такой состав обеспечивает максимальное сгорание топливно-воздушной смеси. Лямбда-зонд предназначен как раз для того, что бы помогать «мозгам»(ECU) поддерживать эту пропорцию. В зависимости от содержания кислорода в выхлопе датчик выдаёт соответствующее напряжение и ECU корректирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива.

В сути своей ЛЯМДА-ЗОНД – это батарейка с керамическим электролитом, содержащим диоксид циркония и электродами из платины. Электролит оживает только при температуре 300-350 С, поэтому ЛЯМДА-ЗОНД обязательно надо разогревать. Разность потенциалов между электродами возникает при соприкосновении электродов с воздушной смесью с различным содержанием кислорода. Элемент исполнен таким образом, что при снижении количества кислорода у одного электрода ниже критического уровня ЭДС этой батарейки резко растет от 0 до 1 вольта (и наоборот). Критический уровень кислорода соответствует остатку кислорода при сгорании оптимальной топливной смеси. Это свойство ЛЯМДА-ЗОНД используется для организации регулирования топливной смеси через блок управления ECU.

Как взаимосвязаны катализатор и лямбда-зонд?
Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания. В противном случае способность катализатора доокислять вредные примеси будет недостаточной и недолгой.
Учитывая вышесказанное, становится ясно, что катализатору необходимо наличие лямбда-зонда, а вот лямбда-зонду нужен ли катализатор? Будет ли он правильно работать, если катализатор, к примеру, удалён? Попробуем ответить: датчик стоит перед катализатором и измеряет содержание кислорода в газах именно перед ним, и после удаления катализатора так и будет продолжать измерять дальше, то есть наличие или отсутствие катализатора никак не влияет на сигналы, которые даёт верхний лямбда-зонд, на них влияет только количество кислорода. Другое дело, когда стоят два кислородных датчика - один до (верхний), а другой после катализатора (нижний датчик). На основании сигналов от нижнего датчика происходит дополнительная корректировка состава смеси. Содержание кислорода после прохождения газов через катализатор конечно же меняется, и вот тогда его (нижнего датчика) отсутствие может отрицательно сказаться на процессе образования топливно-воздушной смеси.

Можно ли отключать лямбда-зонд?
После замены катализатора на пламегаситель, наличие второго лямбда-зонда, как детали обеспечивающей в числе прочего качественную работу катализатора, становится не важным, поэтому часто возникает вопрос: можно ли эксплуатировать автомобиль совсем без нижнего лямбда-зонда? Здесь одного решения для всех нет. Наиболее просто и правильно эта задача решается в том случае, если у данного автомобиля предусмотрена возможность перепрограммировать ECU на режим работы без катализатора, как, например, у большинства BMW с мозгами Бош (Сименс не перепрограммируется). В этом случае после удаления катализатора меняется программа управления и второй лямбда-зонд просто снимается и всё. У некоторых марок автомобилей перепрограмирование невозможно и если неисправность датчика сильно влияет на работу мотора, тогда выхода нет - должен стоять исправный датчик. Так же у многих автомобилей неисправность или отсутствие л-зонда практически не сказывается ни на динамике, ни на расходе топлива, такой плюс есть, например, у большинства Тойот и Мерседесов начала 90-х годов. В таком случае можно спокойно эксплуатировать машину и без датчика, но конечно ещё лучше, когда всё в порядке.
Итак, нижний датчик, который устанавливается позади катализатора, измеряет содержание кислорода и этой точке. Это необходимо в следующих целях:
чтобы оптимизировать регулировку подачи топлива;
чтобы отслеживать старение верхнего датчика;
чтобы контролировать работу катализатора.

Взаимозаменяемы ли датчики от различных автомобилей?
Лямбда-зонды отличаются друг от друга резьбовой частью, наличием подогрева, количеством проводов и соединительным разъёмом. А принцип работы и сам рабочий элемент у всех датчиков практически одинаковые. Поэтому если у вашего датчика три провода и резьба 18х1.5, то можете смело ставить универсальный датчик с такими же параметрами или, например, от ВАЗ 2110. Датчик работать будет правильно, а его надёжность и долговечность будет зависеть уже от производителя. Если не доверяете «жигулёвским деталям», а нужного вам датчика нет в наличии, то в магазинах можно найти универсальный датчик практически любого типа. Главное не перепутать при перепаивании провода. Даже различие резьбы не так страшно. На большинстве японских автомобилей резьба лямбда-зонда меньшего диаметра, чем у европейских, и если только датчик стоит не в чугунном коллекторе, то можно просто вварить гайку с нужной резьбой. Единственно нужно помнить о том, что попытка сэкономить небольшую сумму очень часто выливается в ещё большие потери, и прежде чем что-либо переделывать в своей машине, лучше как следует подумать.

Датчик кислорода - это устройство в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, позволяющее оценить сколько свободного кислорода осталось в выхлопной смеси.

Этот датчик имеет еще и другое название. Лямбда зонд что это за конструкция и откуда появилось это название. Основу датчика составляет твердый керамический электролит выполненный из диоксида циркония, который в свою очередь покрыт оксидом иттрия. Поверх всего по керамическому элементу произведено напыление пористых, токопроводящих электродов из платины.

Принцип действия у него как у гальванического элемента. После установки в выпускной коллектор он разогревается в потоке выхлопных газов до 300 - 400 градусов. Именно в разогретом состоянии циркониевый электролит получает проводимость и обеспечивается его нормальное функционирование. Установлен лямбда зонд таким образом, что один из электродов дышит наружным воздухом, второй - смесью выхлопных газов. Когда на одном из электродов меняется количество кислорода, возникает разница потенциалов передающаяся в виде сигнала на управляющую систему двигателя, которая регулирует подачу топлива на впрыск.

В науке о соотношениях элементов в природе, стехиометрии, лямбда означает соотношение реального количества воздуха к необходимому.

Теоретически оптимальное соотношение - это когда лямбда равна 1, то есть реального воздуха в смеси столько же, сколько необходимого.

Если лямбда больше единицы - это бедная смесь, если это значение меньше единицы - богатая смесь, то есть в смеси избыток бензина, не хватает кислорода для его сжигания.

Для силового агрегата автомобиля оптимальным считается лямбда равное 14,7: 1, то есть бедная смесь. Это объясняется тем, что для эффективного сжигания СО и СН на катализаторе требуется определенное количество кислорода. Современный лямбда зонд ВАЗ 2114 работает как пороговый элемент.

Датчик кислорода ВАЗ 2114, конструкция и особенности применения

Поскольку датчик кислорода включается в работу после нагрева рабочего элемента до 350 градусов, первые его образцы старались размещать как можно ближе к выпускному коллектору. Со временем датчик модернизировали и встроили в него нагревательный элемент, который намного быстрее приводил его в рабочее состояние и теперь, вопрос — где находится лямбда зонд в выхлопной системе, не так уж важен. Конструктивно современный датчик кислорода состоит из следующих элементов.

Керамические наконечники с защитными экранами и отверстиями для отбора, с одной стороны выхлопных газов, с другой - атмосферного воздуха, заключенные в средней части в керамический изолятор. Они являются основным рабочим элементом всего устройства. Это как раз и есть электроды с которых снимается разность потенциалов.
Внутри этих наконечников размещен токопроводящий нагревательный элемент.
В средней части находится токосъемник электрического сигнала.
Все элементы, за исключением чувствительных частей керамических наконечников, заключены в металлический корпус с резьбой, который предназначен для фиксации датчика в корпусе приемной трубы.
В настоящее время современные датчики снабжены комплектом проводов, закрепленных уплотнительной манжетой. Такие датчики называются - четырехпроводной лямбда зонд. Два белых провода - это контакты системы подогрева, один черный - сигнальный и черный (или белый) с полосой - «земля». На более ранних образцах которые применяют до сих пор, разница потенциалов определялась между проводом, который шел от датчика к ЭБУ и массой на корпусе датчика. Для этого перед закручиванием в месте крепления датчик намазывался специфической токопроводящей смазкой. Однако от воздействия высокой температуры смазка выгорала и чувствительность датчика страдала. Теперь этот недостаток устранен.

Комплект проводов датчика кислорода своим другим концом, через штекерную коробочку, подключается к электронному бортовому устройству, которое запрашивает у лямбда зонда данные о состоянии смеси с частотой 2 раза в одну секунду на холостом ходу и чаще при повышении оборотов. Анализируя полученные данные о наличии кислорода в смеси выхлопных газов, ЭБУ корректирует количество впрыскиваемого топлива в двигатель, делая смесь богаче или беднее, в зависимости от поступающих сигналов датчика кислорода. Стремится он к оптимальному значению 14,7: 1, которое заложено в его программе.

Работоспособность датчика проверяется тестированием с измерительным прибором. Нижний уровень сигнала должен быть 0,1 - 0,2 В, верхний - в пределах 0,8 - 0,9 В. Гарантированная работоспособность этих датчиков очень высокая. Признаки неисправности лямбда зонда изготовленного в соответствие с ГОСТ начинают проявляться не раньше чем после пробега 80 тысяч километров, а в среднем они выдерживают нагрузку в 160 тысяч километров. Однако согласно сервисной книжки ВАЗ 2114 рекомендована после пробега 80 тыс. км. Дело в том что он хоть и продолжает сохранять свою работоспособность, но чувствительность его все равно существенно снижена, а значит ухудшаются показатели по расходу топлива, например.

Как влияет лямбда зонд на работу двигателя, признаки его неисправности

Датчик кислорода лямбда зонд оказывает непосредственное влияние на устойчивую работу двигателя поддерживая нужный состав смеси для работы двигателя:

двигатель устойчиво, без колебаний, работает на холостых оборотах;
при резком нажатии педали газа, происходит своевременная перестройка в питании двигателя смесью соответствующей изменяющимся оборотам, поэтому нет рывков и троения;
в атмосферу выбрасываются наилучшим образом сгоревшие выхлопные газы, за счет эффективной работы катализатора, который осуществляет дожиг вредных веществ в выхлопной трубе.

Чтобы обеспечить нормальные условия для работы датчика и продлить его ресурс необходимо соблюдать ряд условий:

Применять только тот бензин, который рекомендован для ВАЗ 2114.
При работе с присадками проверять их качество и разрешение на использование.
Ни в коем случае не применять для крепления датчика герметики, особенно силиконовые.
Не допускать многократных попыток запуска за короткий промежуток времени.
Не отключать свечи зажигания при проверке работы цилиндров.
Не допускать перегрева выхлопной системы из-за скопления не сгоревшего топлива в ней, датчик выдерживает температуру только до 950 градусов.
Нельзя обмывать наконечники любой из химически активных жидкостей.
Следить за соблюдением герметичности в месте соединения датчика с трубой.

Признаками по которым можно определить, что нужна замена датчика кислорода ВАЗ 2114 могут быть:

на малом газу двигатель работает неустойчиво, обороты плавают или двигатель глохнет;
наблюдается устойчивый повышенный расход топлива в стандартных условиях;
произошло ухудшение динамических характеристик автомобиля;
характерные потрескивания в районе катализатора после выключения двигателя, а также специфический запах тухлых яиц по причине попадания в катализатор большого количества не сгоревшего бензина;
сигнал на бортовом компьютере об ошибках связанных с отказами в работе лямбда зонда.

Чаще всего с неисправным датчиком кислорода все перечисленные признаки должны проявиться и, когда возникнет ситуация с его заменой, встанет вопрос какой датчик кислорода стоит на ВАЗ 2114. В зависимости от года выпуска автомобиля в выхлопной системе могут стоять как однопроводные датчики с массой от корпуса, так и четырехпроводные. Цена лямбда зонд ВАЗ 2114 в этом случае может колебаться от 1200 до 3000 тысяч рублей.

При замене датчика следует проверить его тестированием на соответствующем приборе, может быть произошло повреждение контактов в линии прогрева и тогда возможен ремонт датчика кислорода.

Если на датчике после снятия обнаружен сильный нагар и он показывает, что разница потенциалов не очень сильно отличается от допустимых, то можно убрать этот нагар. Для этого сильно нагреть датчик, а затем его резко охладить. Нагар должен потрескаться и облететь, обмести его мягкой косточкой.

Некоторые автомобилисты интересуются у автослесарей как отключить лямбда зонд ВАЗ 2114. Сама процедура несложная, вот только необходимость в этом под большим сомнением. В этом случае ЭБУ начинает подавать бензин на впрыск в усредненных значениях и это сразу же скажется на устойчивой работе двигателя, повышении расхода топлива и ухудшении характеристик выхлопа. Не говоря о том, что потребуется перепрошивка бортового компьютера, так как он будет постоянно выдавать ошибку связанную с отсутствием датчика кислорода.

Количество выбросов вредоносных веществ в атмосферу регулируются жесткими экологическими нормами большинства стран мира, включая РФ. Чтобы снизить уровень пагубных испарений были созданы каталитические нейтрализаторы (или как их еще называют катализаторы). Эти устройства снижают объем вредных веществ, которые попадают в воздух вместе с выхлопными газами, образующимися в процессе работы ДВС.

Несомненно, катализаторы являются необходимыми узлами автомобиля, однако эффективность их работы обусловлена определенными условиями. В процессе работы нейтрализатора необходимо контролировать состав топливно-воздушной смеси, иначе полезный элемент перестанет выполнять свои функции. Чтобы устройство работало как можно дольше используются специальные датчики кислорода, также известные как кислородные датчики, датчики концентрации О 2 или лямбда-зонды (ЛЗ).

Что такое лямбда-зонд

Если говорить о том, за что отвечает лямбда-зонд, то проще всего охарактеризовать его как прибор, определяющий уровень кислорода, который содержится в отработанных газах.

Дело в том, недостаточный объем воздуха в топливной системе (λ > 1 - бедная смесь) обычно приводит к тому, что углеводороды и образовывающийся угарный газ не будут полностью окисляться. Если же кислорода будет, наоборот слишком много в этой смеси (λ < 1 - богатая смесь), то оксиды азота не будут разлагаться на кислород и азот. Поэтому наличие ЛЗ в любой системе просто необходимо.

Если рассматривать, что такое лямбда-зонд в автомобиле, исходя из его конструкции, то датчик кислорода состоит из следующих элементов:

Керамического наконечника (обычно изготавливается на основе двуокиси циркония), оснащенного защитными экранами, а также отверстиями для забора выхлопных газов и атмосферного воздуха. Именно эти экраны являются рабочими элементами ЛЗ.
Теплопроводящих нагревательных элементов, которые находятся внутри керамических наконечников.
Токосъемников электрического сигнала, расположенных в средней части кислородных датчиков.

Все эти составляющие (кроме чувствительных частей наконечников) закрыты металлическим корпусом с резьбой, благодаря которой деталь фиксируется на корпусе приемной трубы.

Принцип работы лямбда-зондов

Кислородные датчики оснащены проводкой, один конец которой подключается к бортовой системе автомобиля, что позволяет «запрашивать» данные у ЛЗ о состоянии топливной смеси раз в 2 секунды. При повышении оборотов частота обновления увеличивается.

По сути ЛЗ функционирует также как гальванический элемент. После установки в выпускном коллекторе датчик разогревается до 400 градусов под влиянием потоков выхлопных газов, идущих из двигателя. В таком состоянии циркониевый наконечник «активируется» и начинает «дышать» одной своей стороной наружным воздухом, а другой - выхлопными газами. Как только один из электродов фиксирует изменение количества кислорода, на управляющую систему машины передается соответствующий сигнал.

Полученная информация об объеме кислорода в смеси анализируется системой управления, которая позволяет поддерживать оптимальное (стехиометрическое) соотношение воздуха и топлива в камерах сгорания автомобиля.

Полезно! Стехиометрическое соотношение кислорода по отношению к топливу должно составлять порядка 14,7:1.

Чтобы обеспечить более точную регулировку данных используется второй датчик, который размещается за катализатором. Однако количество лямбда-зондов может быть и больше.

Как определить, сколько датчиков кислорода установлено в автомобиле

Чтобы выяснить, сколько лямбда-зондов находится в вашем автомобиле, можно обратиться в автосервис, где вам выдадут распечатку с данными о диагностике ЛЗ (обычно это снимок днища машины с выделенными датчиками). Однако можно сэкономить и найти их самостоятельно.

В первую очередь необходимо выяснить в каком году был изготовлен автомобиль. Если вы являетесь владельцем АТС, произведенного до 2000 года, то, скорее всего, в нем установлен только 1 ЛЗ. В более современных машинах, выпущенных после «нулевых» обычно находится 2 или 4 датчика.

Чтобы определить их количество еще точнее необходимо уточнить объем двигателя. Если он составляет:

меньше 2 литров, то в машине вы найдете 2 ЛЗ (один будет расположен в подкапотном пространстве, где вы легко его заметите, а второй - под днищем авто);
больше 2 литров, то в авто будет 4 датчика (2 верхних, расположенных в подкапотном пространстве и 2 нижних - под днищем машины).

Найти верхние датчики довольно просто (именно их чаще всего меняют), для этого:

Откройте капот авто.
По центру подкапотного пространства под пластиковой крышкой с наименованием марки машины вы найдите мотор авто.
Осмотрите пространство вокруг двигателя и найдите массивные трубы (выпускной коллектор), которые одной стороной примыкают к мотору, а другой уходят вглубь.
На выпускном коллекторе найдите небольшую деталь цилиндрической формы, длина которой будет порядка 5-7 сантиметров. Это и будет лямбда-зонд (или несколько, в этом случае один датчик будет расположен справа, а другой - слева).

Стоит отметить, что информация о том, для чего нужен лямбда-зонд и где он расположен, интересует автовладельцев далеко не из-за праздного интереса. Дело в том, что согласно сервисным книжкам разных автомобилей эти элементы нужно менять после определенного пробега. Обычно замене подлежат ЛЗ поработавшие более 80 тысяч километров, однако, исходя из практики, датчики способны выдерживать нагрузки вдвое больше, если вы будете придерживаться нескольким рекомендациям.

Как продлить срок службы лямбда-зондов и когда его менять

Зная, на что влияет лямбда-зонд, довольно просто определить неисправность этого элемента. Например, если вы заметили, что:

на холостых оборотах или на малом газу мотор неустойчиво работает или вовсе глохнет;
расход топлива значительно увеличился;
динамические характеристики авто резко ухудшились;
после выключения двигателя появилось своеобразное потрескивание в области катализатора, сопровождающееся неприятным запахом сероводорода (или как говорится в простонародье «тухлых яиц»);

то, скорее всего, пришло время менять ЛЗ и продлить «жизнь» этому элементу не получится. Однако, если все системы работают исправно то увеличить срок службы датчика можно если:

Использовать только качественный бензин, рекомендованный для вашего автомобиля.
Выбирать проверенные жидкости с присадками, сопровождающиеся сертификатами соответствия.
Никогда не использовать герметики для фиксации датчиков (особенно это касается силиконовых составов).
Не запускать двигатель многократно за короткий отрезок времени.
При проверке работоспособности цилиндров, не отключать свечи зажигания.
Не перегревать выхлопную систему машины (кислородные датчики способны выдерживать только до 950 градусов).
Не использовать для обработки наконечников датчиков химически активные составы.
Следить, чтобы место соединения датчика и трубы оставалось герметичным.

Придерживаясь этим советам, вы сможете дольше эксплуатировать ЛЗ на своем автомобиле.

В заключении

Не стоит пренебрегать таким, казалось бы, простым с точки зрения конструкции элементом, как лямбда-зонд, так как он играет не последнюю роль в функционировании основных систем машины. Стоимость нового ЛЗ составляет порядка 1 500 - 2 000 рублей, поэтому вы сможете сэкономить на его замене, если будете эксплуатировать автомобиль, учитывая рекомендации специалистов и своевременно производить диагностику.