Срок службы датчика кислорода
Кислородный датчик: принцип работы и причины его поломкиAutoRemka
Перерасход топлива в автомобиле может возникать по разным причинам. Одна из таких причин, про которую хотелось бы рассказать в нашей статье, это неисправность кислородного датчика или как его еще называют «лямбда-зонд».
Как известно, двигатель с системой впрыска бензина расходует топливо в зависимости от величины импульсов на инжекторе. Чем выше (шире) импульс, тем, соответственно, больше топлива впрыскивается в впускной коллектор двигателя. Величина управляющих импульсов задается блоком управления двигателя. Сам блок управления руководствуется показаниями датчиков, установленных на двигателе (датчик открытия дроссельной заслонки, датчик температуры воды и так далее). Однако сколько бы датчиков не было установлено, блок управления не знает точное количество топлива, проходящее через инжектор, так как вязкость бензина может быть отличная от стандартной, инжекторы засорены и т.д. В то же самое время большинство современных автомобилей оборудуются катализатором в выпускном тракте. Какое же отношение имеет к нашей теме катализатор? В задачу катализаторов входит окисление вредных веществ до приемлемых показателей. Но выполнить свою задачу катализатор может лишь при правильном соотношении топливной смеси, т.е. подающаяся смесь не должна быть обедненной или обогащенной, она должна быть нормальной. Вот именно для получения нормальной топливной смеси и служит датчик кислорода, именно он дает бортовому компьютеру информацию о состоянии смеси. Слабый сигнал с лямбда-зонда означает о завышенном содержании кислорода в выхлопных газах, т.е. в цилиндры попадает обедненная смесь. Получив такую информацию, блок управления сразу же расширяет подающие импульсы на инжекторы. Как следствие топливная смесь обогащается, а в выхлопных газах уменьшается содержание кислорода. После этого происходят обратные действия. Кислородный датчик получает информацию о том, что смесь стала обогащенной, передает ее на блок управления, который в свою очередь уменьшает ширину импульсов. Таким образом, при работе двигателя происходит постоянное регулирование состава смеси топлива и кислорода.Но в любой момент кислородный датчик лямбда зонд может выйти из строя. Низкая компрессия, этилированный бензин, текущие колпачки, длительный срок службы – все это постепенно убивает кислородный датчик и интенсивность сигналов о составе смеси становится все слабее. По сниженному сигналу неисправного датчика блок управления делает выводы, что поступающая смесь обеднена и, как следствие, происходит расширение импульса на инжекторы. Двигатель заливается бензином, поломанный датчик об этом не сигнализирует, так как он неисправен. Вот и вся причина перерасхода топлива.
Что же можно сделать в этой ситуации? Пытливый ум автовладельцев сразу решает убрать этот датчик вообще. Допустим, кислородный датчик отсутствует, сигнал от него на блок управления не поступает. Исходя из этого, блок управления понимает, что датчик неисправен и записывает эту информацию в свою память, после чего включается обходная программа. Задача этой аварийной программы заключается в том, чтобы автомобиль, невзирая на возникшие проблемы, смог бы доехать до дома или СТО. Так что, отключение датчика уж точно не поможет вам сэкономить бензин.
Давление топлива в системе.
Манометр можно подключить к системе в месте подвода топлива к линейке или же в месте подвода к инжектору холодного пуска. Нужно отметить, что при снятии трубки с редукционного клапана давление топлива (при заведенном двигателе) увеличивается приблизительно на 0,3-0,5кг/см2.
Проверка работоспособности кислородного датчика
Данной проверкой можно определить, цела ли спираль, подогревающая кислородный датчик. В выпускном тракте этот датчик всегда ставится первым от коллектора. В том случае, если к нему подходит лишь один провод, можно точно сказать, что подогрева у датчика нет.
Как не крути, а при возникшей неисправности кислородного датчика (снижение сигнала) выход только один – замена на новый. Оригинальный новый кислородный датчик будет стоить порядка 200-250долларов, его дороговизна объясняется наличием платины и циркония внутри. Есть вариант – приобрести не оригинальный датчик. Такой будет стоить в пределах 100долларов, но изначальная величина сигнала будет где-то на 30% ниже, чем у оригинала. Ну и последний вариант – приобретение кислородного датчика, который был в употреблении. В этом случае можно лямбда-зонд купить тот, который был снят с автомобиля и который не эксплуатировался на территории стран СНГ. Это самый дешевый вариант, порядка 10долларов, но он и самый рискованный, всегда есть шанс «пролететь», так как проверить его работоспособность можно только специальными приборами. Единственное можно точно сказать, что на «разборке» датчики лучше не приобретать, там автомобили после езды по нашим дорогам и большинство кислородных датчиков у них уже «мертвые».
Еще хотелось бы рассказать о личных опытах, проведенных над лямбда-зондами. Интересный результат показал следующий опыт. Если при комнатной температуре снять кислородный датчики поместить его на 10 минут в концентрированный раствор ортофосфорной кислоты, а затем хорошенько промыть его под проточной водой, то датчик немного восстановит свои функции. В среднем сигнал восстановленного датчика увеличивается на 60%. Однако стоит учесть, что при более длительном «купании» датчика в кислоте показатели восстановления работоспособности заметно падают. Проводить такую процедуру можно как с вскрытием, так и без вскрытия датчика. Идея такого восстановления заключается в следующем, кислота помогает разрушить свинцовую пленку и нагар на поверхности стержня, при этом не повреждая важные токопроводящие полоски.
В заключении хочется рассказать о статистике, собранной после диагностики большого количества автомобилей. Оказывается не всегда выход из строя лямбда-зонда приводит к избыточному обогащению топливной смеси. К примеру, блоки управления японских автомобилей подобраны довольно точно, гораздо лучше, чем в американских авто и поломка кислородного датчика иногда даже может привести к уменьшению расхода топлива. Происходит это по причине того, что из-за разных причин у автомобилей отмечается пониженный расход топлива (засорен фильтр инжектора, давление топливной системы меньше нормы и т.д.) и, как следствие, понижена общая мощность, ведь работает двигатель на обедненной смеси. Пока кислородный датчик работает исправно, бортовой компьютер руководился его показаниями и делал топливную смесь оптимальной. Когда же датчик вышел из строя, компьютер, руководствуясь своей программой, включил аварийный режим и перестал регулировать топливную смесь. А все остальные датчики и различные устройства двигателя в этом случае как раз и обеспечивают работу двигателя на обедненной смеси. Конечно, уменьшенное содержание топлива в смеси понижает мощность двигателя, но у японских автомобилей запас мощности всегда был большой, так что особых неудобств водителю это вряд ли принесет.
Да и еще хотелось бы отметить, что некоторые автомобили с впрыском топлива не имеют кислородного датчика. Как правило, это старые автомобили, в которых блок управления двигателем не знает, сколько бензина впрыскивается в двигатель. Для поддержания более-менее приемлемого расхода топлива в них применяется такой себе СО-потенциометр. Данное устройство изменяет ширину импульсов, подающихся на инжекторы, ориентируясь на информацию, полученную от газоанализатора, который в свою очередь подключается к выхлопной трубе. Неудобство такого метода заключается в том, что вам нужно периодически заезжать на СТО, в котором имеется газоанализатор.
Кислородные датчики: подробное руководство
Февраль 2, 2015, 23:35
Вы наверняка знаете, что в вашем автомобиле установлен кислородный датчик (или даже два!)… Но зачем он нужен и как он работает? На часто задаваемые вопросы отвечает Стефан Верхоеф (Stefan Verhoef), менеджер DENSO по продукту (кислородные датчики).
B: Какую работу выполняет датчик кислорода в автомобиле?
O: Датчики кислорода (также называемые лямбда-зондами) помогают контролировать расход топлива вашего автомобиля, что способствует снижению объема вредных выбросов. Датчик непрерывно измеряет объем несгоревшего кислорода в выхлопных газах и передает эти данные в электронный блок управления (ЭБУ). На основании этих данных ЭБУ регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, что помогает каталитическому нейтрализатору (катализатору) работать более эффективно и уменьшать количество вредных частиц в выхлопных газах.
B: Где находится датчик кислорода?
O: Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г., оснащены датчиком кислорода. Обычно датчик установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местоположение датчика кислорода зависит от типа двигателя (V-образное или рядное расположение цилиндров), а также от марки и модели автомобиля. Для того чтобы определить, где расположен датчик кислорода в вашем автомобиле, обратитесь к руководству по эксплуатации.
В: Почему состав топливовоздушной смеси нужно постоянно регулировать?
O: Соотношение «воздух — топливо» крайне важно, поскольку оно влияет на эффективность работы каталитического нейтрализатора, который снижает содержание оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NOx) в выхлопных газах. Для его эффективной работы необходимо наличие определенного количества кислорода в выхлопных газах. Датчик кислорода помогает ЭБУ определить точное соотношение «воздух — топливо» в смеси, поступающей в двигатель, передавая в ЭБУ быстроизменяющийся сигнал напряжения, который меняется в соответствии с содержанием кислорода в смеси: слишком высокого (бедная смесь) или слишком низкого (богатая смесь). ЭБУ реагирует на сигнал и изменяет состав топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда смесь слишком богатая, впрыск топлива уменьшается. Когда смесь слишком бедная — увеличивается. Оптимальное соотношение «воздух — топливо» обеспечивает полное сгорание топлива и использует почти весь кислород из воздуха. Оставшийся кислород вступает в химическую реакцию с токсичными газами, в результате которой из нейтрализатора выходят уже безвредные газы.
В: Почему на некоторых автомобилях устанавливаются два кислородных датчика?
O: Многие современные автомобили дополнительно кроме датчика кислорода, расположенного перед катализатором, оснащаются и вторым датчиком, установленным после него. Первый датчик является основным и помогает электронному блоку управления регулировать состав топливовоздушной смеси. Второй датчик, установленный после катализатора, контролирует эффективность работы катализатора, измеряя содержание кислорода в выхлопных газах на выходе. Если весь кислород поглощается химической реакцией, происходящей между кислородом и вредными веществами, то датчик выдает сигнал высокого напряжения. Это означает, что катализатор работает нормально. По мере износа каталитического нейтрализатора некоторое количество вредных газов и кислорода перестает участвовать в реакции и выходит из него без изменений, что отражается на сигнале напряжения. Когда сигналы станут одинаковыми, это будет указывать на выход из строя катализатора.
В: Какие бывают датчики?
О: Существует три основных типа лямбда-сенсоров: циркониевые датчики, датчики соотношения «воздух — топливо» и титановые датчики. Все они выполняют одни и те же функции, но используют при этом различные способы определения соотношения «воздух — топливо» и разные исходящие сигналы для передачи результатов измерений.
Наибольшее распространение получила технология на основе использования циркониево-оксидных датчиков (как цилиндрического, так и плоского типов). Эти датчики могут определять только относительное значение коэффициента: выше или ниже соотношение «топливо — воздух» коэффициента лямбда 1.00 (идеальное стехиометрическое соотношение). В ответ ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество впрыскиваемого топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение изменилось на противоположное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся «плавание» вокруг коэффициента лямбда 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00. В итоге в изменяющихся условиях, таких как резкое ускорение или торможение, в системах с циркониево-оксидным датчиком подается недостаточное или избыточное количество топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора.
Датчик соотношения «воздух — топливо» показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбда 1.00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбда 1.00 практически мгновенно.
Датчики соотношения «воздух — топливо» (цилиндрические и плоские) впервые были разработаны DENSO для того, чтобы обеспечить соответствие автомобилей строгим стандартам токсичности выбросов. Эти датчики более чувствительны и эффективны по сравнению с циркониево-оксидными датчиками. Датчики соотношения «воздух — топливо» передают линейный электронный сигнал о точном соотношении воздуха и топлива в смеси. На основании значения полученного сигнала ЭБУ анализирует отклонение соотношения «воздух — топливо» от стехиометрического (то есть Лямбда 1) и корректирует впрыск топлива. Это позволяет ЭБУ предельно точно корректировать количество впрыскиваемого топлива, моментально достигая стехиометрического соотношения воздуха и топлива в смеси и поддерживая его. Системы, использующие датчики соотношения «воздух — топливо», минимизируют возможность подачи недостаточного или избыточного количества топлива, что ведет к уменьшению количества вредных выбросов в атмосферу, снижению расхода топлива, лучшей управляемости автомобиля.
Титановые датчики во многом похожи на циркониево-оксидные датчики, но титановым датчикам для работы не требуется атмосферный воздух. Таким образом, титановые датчики являются оптимальным решением для автомобилей, которым необходимо пересекать глубокий брод, например полноприводных внедорожников, так как титановые датчики способны работать при погружении в воду. Еще одним отличием титановых датчиков от других является передаваемый ими сигнал, который зависит от электрического сопротивления титанового элемента, а не от напряжения или силы тока. С учетом данных особенностей титановые датчики могут быть заменены только аналогичными и другие типы лямбда-зондов не могут быть использованы.
В: Чем отличаются специальные и универсальные датчики?
O: Эти датчики имеют разные способы установки. Специальные датчики уже имеют контактный разъем в комплекте и готовы к установке. Универсальные датчики могут не комплектоваться разъемом, поэтому нужно использовать разъем старого датчика.
B: Что произойдет, если выйдет из строя датчик кислорода?
O: В случае выхода из строя датчика кислорода ЭБУ не получит сигнала о соотношении топлива и воздуха в смеси, поэтому он будет задавать количество подачи топлива произвольно. Это может привести к менее эффективному использованию топлива и, как следствие, увеличению его расхода. Это также может стать причиной снижения эффективности катализатора и повышения уровня токсичности выбросов.
B: Как часто необходимо менять датчик кислорода?
O: DENSO рекомендует заменять датчик согласно указаниям автопроизводителя. Тем не менее следует проверять эффективность работы датчика кислорода при каждом техобслуживании автомобиля. Для двигателей с длительным сроком эксплуатации или при наличии признаков повышенного расхода масла интервалы между заменами датчика следует сократить.
Ассортимент кислородных датчиков
- 412 каталожных номеров покрывают 5394 применения, что соответствует 68 % европейского автопарка.
- Кислородные датчики с подогревом и без (переключаемого типа), датчики соотношения «воздух— топливо» (линейного типа), датчики обедненной смеси и титановые датчики; двух типов: универсальные и специальные.
- Регулирующие датчики (устанавливаемые перед катализатором) идиагностические (устанавливаемые после катализатора).
- Лазерная сварка и многоэтапный контроль гарантируют точное соответствие всех характеристик спецификациям оригинального оборудования, что позволяет обеспечить эффективность работы и надежность при длительной эксплуатации.
В DENSO решили проблему качества топлива!
Вы знаете о том, что некачественное или загрязненное топливо может сократить срок службы и ухудшить эффективность работы кислородного датчика? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700 °C загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары. Они влияют на работу датчика, образуя отложения или разрушая его электроды, что является распространенной причиной выхода датчика из строя. DENSO предлагает решение этой проблемы: керамический элемент датчиков DENSO покрыт уникальным защитным слоем оксида алюминия, который защищает датчик от некачественного топлива, продлевая срок его службы и сохраняя его рабочие характеристики на необходимом уровне.
Подписка на новости и тест-драйвы!
Свежие новости на почту!
allroader.ru
Датчик кислорода (Oxigen Sensor)
Датчик кислорода (Oxigen Sensor)
Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Его количество зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Датчик выдаёт информацию на блок EFI в виде напряжения или изменения сопротивления. По этим данным блок EFI регулирует количество впрыскиваемого бензина в цилиндры.
Существует такой параметр топливо-воздушной смеси, как l (лямбда) - коэффициент избытка воздуха. Он показывает во сколько раз количество воздуха в смеси превышает стехиометрическое значение (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива).
Двигатель может работать при значениях l = 0,85-1,3 . Значения меньше 1 соответствуют богатой смеси, больше 1 - бедной.
Принцип действия
Существуют два типа датчиков определения концентрации кислорода в выхлопных газах, это датчики на основе двуокиси циркония или циркониевые и на основе двуокиси титана. Первые работают по принципу выработки напряжения, вторые - изменения сопротивления.
Датчики на основе двуокиси титана широкого распространения не получили, поэтому их рассматривать не будем, а рассмотрим циркониевые.
Датчик концентрации кислорода в выхлопных газах расположен на выпускном коллекторе. По сути своей датчик является гальванической батареей, содержащей цилиндрический электрод из двуокиси циркония, который изнутри и снаружи покрыт платиной. Наружная сторона электрода находится в атмосфере, а внутренняя - в выхлопных газах. Пористое керамическое покрытие предохраняет электрод от разрушения выхлопными газами.
Воздух из атмосферы действует как один полюс батареи, а выхлопные газы, как другой, а двуокись циркония - как электролит. Чем выше содержание кислорода, тем ниже разность потенциалов, тем ниже напряжение на выводах датчика (0,45 Вольт или меньше). При низком содержании кислорода (богатая смесь), разность потенциалов высока и выходное напряжение выше (от 0,45 до 1 Вольта).
Особенность циркониевых датчиков в том, что они имеют "релейную" характеристику, т.е. скачкообразное изменение напряжения при малых изменениях l. Так при l = 1,02 напряжение около нескольких милливольт, а при = 0,98 - около вольта (см. график на рис.1).
Рис.1
Принцип работы следующий: на установившемся режиме сигнал с датчика кислорода имеет вид - рис.2. Это происходит, потому что во время работы постоянно меняется состав топливо-воздушной смеси в пределах l от 0,97 (0,98) до 1,02 (1,03). При значении l = 0,97 с датчика поступает сигнал большого напряжения, "говорящий" блоку EFI, что смесь богатая. Блок EFI корректирует подачу топлива в сторону уменьшения и содержание кислорода в выхлопных газах возрастает, что и фиксирует датчик кислорода резким уменьшением напряжения. В свою очередь блок EFI увеличивает подачу топлива. Таким образом получается замкнутый цикл, см. рис.3.
Рис.2
Рис.3
Следует отметить, что циркониевый датчик начинает работать после прогрева до температуры 300 - 400 0С. До прогрева датчика компьютер осуществляет работу двигателя без учёта сигнала этого датчика. После прогрева датчика компьютер осуществляет регулировку работы двигателя с учётом сигнала с данного датчика и обеспечивает стехиометрическое соотношение топлива и воздуха в смеси во всём диапазоне частот вращения и нагрузок. Исключение - режим максимальной мощности (богатая смесь l = 0,86 -0,88), режим ускорения (обогащённая смесь) и торможения двигателем (сильно бедная смесь).
Важным параметром для датчика кислорода является время срабатывания - это время, за которое напряжение на выходе с датчика изменяется от одного значения до другого. Как правило неисправность датчиков заключается именно в большом времени срабатывания, а так как при этом выдаваемое напряжение лежит в рабочем диапазоне, то блок EFI эту неисправность сам определить не может.
Ресурс и периодичность контроля работоспособности
Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс циркониевых датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.
Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода
1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.
3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика.
8. Негерметичность в выпускной системе.
Возможные признаки неисправности датчика кислорода
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива.
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля.
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя.
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.
Контролируемые параметры при проверке датчика кислорода
1. при значении l = 0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на выходе с датчика должно быть не менее 0,65 В; 2. при значении l = 1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на выходе с датчика должно быть не более 0,25 В; 3. время срабатывания при обедненной горючей смеси - не более 250 мс; 4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси - не более 450 мс; 5. сопротивление при температуре 350 ± 50 0С не более 10 кОм.
japcar.ru
27.06.2003
demio121.narod.ru
Кислородный датчик
Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах, состав которых зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Информация, которую выдает датчик в виде напряжения (или изменения сопротивления), используется электронным блоком управления впрыском (или карбюратором) для корректировки количества подаваемого топлива.
Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их "дожигание" в каталитическом нейтрализаторе.
Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха - отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При стехиометрической смеси лямбда = 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной. Наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при лямбда=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда лямбда =0,85-0,9.
Общие сведения
В справочной литературе датчик может называться по-разному: кислородный датчик, регулятор "лямбда", лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода в отработавших газах. Кислородные датчики бывают двух типов: электрохимические и резистивные. Первый тип датчиков работает по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Второй - работает, как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находится.
Наибольшее распространение в настоящее время получили электрохимические датчики кислорода. В них используется свойство диоксида циркония создавать разность электрических потенциалов (напряжение) при разной концентрации кислорода (в отработавших газах и окружающем воздухе).
При нормальной работе системы подачи топлива напряжение, вырабатываемое датчиком кислорода, может изменяться несколько раз в секунду. Это позволяет приготавливать и поддерживать необходимый состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя.
Устройство датчика кислорода.
Устройство датчика кислорода:
1- металлический корпус с резьбой. 2 - уплотнительное кольцо.c 3 - токосъемник электрического сигнала. 4 - керамический изолятор. 5 - проводка. 6 - манжета проводов уплотнительная. 7 - токопроводящий контакт цепи подогрева. 8 - наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха. 9 - подогрев. 10 - наконечник из керамики. 11 - защитный экран с отверстием для отработавших газов.
Основная часть датчика - керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным во избежание попадания отработавших газов во внутреннюю полость датчика, сообщающуюся с атмосферой. Керамический наконечник находится в потоке отработавших газов, поступающих через отверстия в защитном экране. Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-350'С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, представляющим из себя керамический стержень со спиралью накаливания внутри. Датчики кислорода с различным количеством проводов: провод сигнала, провод "массы" сигнала, провод питания подогрева, провод "массы" подогрева. Датчики без нагревателя могут иметь один, или два сигнальных провода, датчики со встроенным электрическим нагревателем - три или четыре провода. Как правило, провода светлых цветов относятся к нагревателю, а темных - к сигнальному проводу. Все элементы датчика кислорода изготовлены из жаростойких материалов, так как его рабочая температура может достигать 950°С. Выходящие провода имеют термостойкую изоляцию.
Место установки датчика кислорода.
В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами - перед нейтрализатором.
В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда устанавливается два кислородных датчика - до нейтрализатора и после него.
| Марка автомобиля | Год выпуска автомобилей | Номер датчика по каталогу его производителя | Номер датчика по каталогу изготовителя автомобиля | ||||
| Autolite | ACDeIco | Bosch | Motorcraft | General Motors | |||
| Audi | 1984-1994 | 034906265А | 2085 | 258003034 | DY-574 | 14082487 | |
| 034906265С | 2085 | 258003034 | DY-574 | 14082487 | |||
| 034906265D | 2085 | 258003524 | DY-574 | 14082487 | |||
| 1994 | 034906265F | 2085 | 258003234 | DY-574 | 14082487 | ||
| BMW | 1984-1994 | 11781277565 | 2863 | 258001032 | DY-578 | 10042186 | |
| 11871707391 | 2085 | 258003016 | DY-579 | 14082487 | |||
| 11781716156 | 2864 | 258003049 | DY-595 | 8990793 | |||
| 11791286638 | 2863 | 258003008 | DY-598 | ||||
| Chevrolet | 1987-1994 | 96138609 | 2864 | 213-15 | 10042186 | DY-595 | 10042186 |
| 96138610 | 2864 | 213-15 | 258003204 | DY-579 | 97018586 | ||
| 258003202 | DY-578 | 10096129 | |||||
| 96051883 | 2865 | 25800344 | DY-574 | 14082487 | |||
| FIAT | 1987-1994 | 112016 | 2864 | 213-15 | 258003915 | DY-598 | 10042186 |
| 2864 | 213-15 | 258001027 | DY-598 | 97018586 | |||
| 10042181 | 97018586 | ||||||
| 258003234 | |||||||
| Ford | 1988-1992 | E864-9F472A | 2864 | 213-15 | 258001064 | DY595 | 97018586 |
| E864-9F472A | 2085 | 258003034 | DY594 | 14082487 | |||
| E864-9F472A | 2085 | 258003292 | DY594 | 14082487 | |||
| E864-9F472A | 2085 | 258003293 | DY594 | 14082487 | |||
| Mazda | 1982-1988 | FE86-18-861 | 2864 | 213-15 | 25800164 | DY595 | 97018586 |
| B61R-18861A | 2864 | 213-15 | 258003034 | DY-598 | 10042186 | ||
| FE86-18-861 | 2864 | 213-15 | 258003292 | DY605 | 10096129 | ||
| G609-18-861 | 2864 | 213-15 | 258003293 | DY579 | 14082487 | ||
| Mercedes-Benz | 1981-1991 | 5402417 | 258003195 | ||||
| 5402617 | 258003197 | ||||||
| 5404117 | 258003326 | ||||||
| 5409117 | 258005005 | ||||||
| Nissan | 1989-1995 | 2269007QOO | 2821 | 213-12 | 258001035 | ||
| 2269006FOO | |||||||
| 2269017ВОО | |||||||
| 2269019В10 | |||||||
| Opel | 1984-1992 | N29999 | 258003300 | ||||
| 855305 | 28020 | AFS13P | 28002014 | 25133076 | |||
| 855315 | 28020 | AFS15P | 28002014 | 25132068 | |||
| 855333 | 28020 | AFS16P | 28002014 | 25106073 | |||
| Toyota (GB) | 1991-1995 | 89465-39205 | 2923 | 258002031 | |||
| 89465-39405 | 2923 | 258002031 | |||||
| 89465-39146 | 2923 | 258002031 | |||||
| 89465-19026 | 2923 | 258002031 | |||||
| Volkswagen | 1987-1994 | 34906265 | 258003006 | ||||
| 34906265С | 258003019 | ||||||
| 34906265В | 258003234 | ||||||
| 30906265В | 258003973 | ||||||
| Volvo | 1977-1995 | 1274746 | 2863 | 258001037 | |||
| 1274367 | 2863 | 258001038 | |||||
| 3501753 | 2085 | 258003034 | DY574 | 10096)23 | |||
| 1346962 | 2864 | 213-15 | 258003009 | DY578 | 970118586 | ||
| SAAB | 1982-1993 | 7530140 | 2822 | 213-13 | 258001051 | 1238550 | |
| 7534795 | 2863 | 258001032 | |||||
| 9337726 | 2822 | 213-13 | 258001026 | 1238550 | |||
| 7525603 | 2864 | 213-13 | 258003009 | DY598 | 97018586 | ||
| Примечание. Присоединительные разъемы и длина проводов у некоторых датчиков кислорода могут не совпадать. | |||||||
Маркировка датчиков:
На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя; наименование и (или) товарный знак изготовителя; условное обозначение типа.
Ресурс и периодичность контроля работоспособности
Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.
Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода
1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива. 2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон. 3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. 4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. 5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания. 6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств. 7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика. 8. Негерметичность в выпускной системе. Возможные признаки неисправности датчика кислорода 1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах. 2. Повышенный расход топлива. 3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. 4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. 5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния. 6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения.
Правила снятия и установки датчика
1. Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании). 2. Перед заменой датчика необходимо проверить его маркировку, которая должна соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля. 3. Производят внешний осмотр, чтобы: o убедиться в отсутствии механических повреждений; o проверить наличие уплотнительного кольца; o проверить наличие на резьбовой части специальной противопригарной смазки. 4. Заворачивают от руки датчик кислорода до упора и затягивают с усилием 3,5-4,5 кгм. Соединение должно быть герметичным. 5. Соединяют электрический разъем (разъемы). 6. Проверяют работоспособность по контролируемым параметрам. В некоторых случаях датчик крепится к выпускному трубопроводу с помощью специальной пластины. Между пластиной и выпускным трубопроводом должна находиться специальная герметизирующая прокладка. Основные контролируемые параметры Проверка параметров датчика кислорода осуществляется при достижении им рабочей температуры (350+50°С) с использованием газоанализатора, осциллографа, цифрового вольтметра и омметра.
Контролируются следующие параметры:
1. при значении Лямбда=0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,65 В; 2. при значении лямбда=1,1 (обедненная горючая смесь) напряжение на сигнальном выводе должно быть не более 0,25 В; 3. время срабатывания при обедненной горючей смеси - не более 250 мс; 4. время срабатывания при обогащенной горючей смеси - не более 450 мс; 5. сопротивление при температуре 350 + 50 "С не более 10кОм.
Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования. Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!
Коэффициент избыточности воздуха - L (лямбда) характеризует - насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной (14,7:1). Если состав смеси - 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L < 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность двигателя увеличивается при L=0,85 - 0,95. Если L > 1, значит налицо избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 - 1,3 падает, но зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85 - 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке воздуха в 10-20%% (L=1,1 - 1,2). Таким образом соотношение L при работе двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 - 1,1 является рабочим диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.
Датчик кислорода - он же лямбда-зонд - устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) - гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая - с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х - начала 90-х годов, может быть низким (0,1...0,2В) или высоким (0,8...0,9В). Таким образом датчик кислорода - это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями "Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.
Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные. Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в самых первых системах впрыска с обратной связью (лямбда-регулированием). Однопроводный датчик имеет только один провод, который является сигнальным. Земля этго датчика выведена на корпус и приходит на массу двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается от однопроводного наличием отдельного земляного провода сигнальной цепи. Недостатки таких зондов: рабочий диапазон температуры датчика начинается от 300 градусов. До достижения этой температуры датчик не работает и не выдает сигнала. Стало быть необходимо устанавливать этот датчик как можно ближе к цилиндрам двигателя, чтобы он подогревался и обтекался наиболее горячим потоком выхлопных газов. Процесс нагрева датчика затягивается и это вносит задержку в момент включения обратной связи в работу контроллера. Кроме того, использование самой трубы в качестве проводника сигнала (земля) требует нанесения на резьбу специальной токопроводящей смазки при установке датчика в выхлопной трубопровод и увеличивает вероятность сбоя (отсутствия контакта) в цепи обратной связи.
Указанных недостатков лишены трех- и четырехпроводные лямбда зонды. В трехпроводный ЛЗ добавлен специальный нагревательный элемент, который включен как правило всегда при работе двигателя и, тем самым, сокращает время выхода датчика на рабочую температуру. А так же позволяет устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с катализатором. Однако остается один недостаток - токопроводящий выхлопной коллектор и необходимость в токопроводящей смазке.
Этого недостатка лишен четырехпроводный лямбда-зонд - у него все провода служат для своих целей - два на подогрев, а два - сигнальные. При этом вкручивать его можно так как заблагорассудится.
Несколько слов о взаимозаменяемости датчиков. Лямбда-зонд с подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева. При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Самое выгодное - в параллель к цепи питания электробензонасоса. Не допускается обратная замена - установка однопроводного датчика вместо трех- и более- проводных. Работать не будет. Ну и конечно необходимо, чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.
Как понять насколько работоспособен датчик? Ввобще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В - криминал), а сигнал высокого уровня - снижается (менее 0,8В - криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные. В реальной жизни для оценки состояния лямбда-зонда необходимо провести цикл измерений. Не имея под рукой мотор-тестера или осциллографа определить неисправность лямбда-зонда можно пользуясь бортовой системой диагностики, существующей в контроллере системы впрыска, которая фиксирует в своей памяти случаи, когда сигнал с ЛЗ выходил за определенные пределы. Фиксация неисправностей производится при помощи запоминания специальных кодов, которые могут быть считаны в тестовом режиме. Однако не всегда можно с уверенностью поставить четкий диагноз о неисправности лямбда-зонда пользуясь только бортовой системой диагностики. Об этом стоит помнить! Не поленитесь съездить на диагностику. Но в некоторых случаях можно с большой степенью уверенности утверждать, что лямбда-зонд вышел из строя и подлежит замене.
На что менять? Самое лучшее - это менять датчик на такой, какой стоит в списке запчастей для Вашего автомобиля. В таком случае гарантия работоспособности системы после замены будет 100%. Но не всегда по финансовым соображениям выгодно гоняться за оригинальными каталожными датчиками. Ведь тот же Bosch выпускает лямбда-датчики и для других моделей. И они по принципу работы одинаковы, а внешне очень похожи. Ну и что, что каталожный номер будет стоять другой. При правильной установке и грамотном подборе можно съэкономить весьма кругленькую сумму, купив "жигулевский" датчик от фирмы Bosch за 10-20$ вместо точно такого же по сути, но фирменного за 100$ и работать он будет ничуть не хуже. Найти ЛЗ в магазине сейчас можно все чаще и чаще, а значит они будут дешеветь.
Для ничего не соображающих в данном вопросе можно сразу написать взаимозаменяемость датчиков кислорода:
Вместо родного трехпроводного датчика BOSCH O 258 003 021, стоявшего на машине я поставил без каких либо проблем четырехпроводный "жигулевский" BOSCH O 258 005 133.
Итак: Вы походили по магазинам и купили заветный кусочек металла с проводами...
Внимание: Кислородный датчик содержит очень хрупкие керамические ячейки. Во избежание повреждения новый ЛЗ не следует ронять, стучать по нему...
Порядок замены ЛЗ таков:
Отсоединить кабель ЛЗ от электропроводки.
Снять старый ЛЗ используя подходящий ключ. Лучше если это будет высокая головка или накидной - так вероятность повредить грани приржавленного ЛЗ будет меньше, но у меня нормально открутился на работающем моторе накидным ключом. Снимать датчик стоит при работающем двигателе. Т.е. пока трубопровод и датчик горячий. В противном случае есть вероятность отломать датчик или сорвать резьбу, т.к. металл сжимается и выворачивать очень трудно. Выкручивайте датчик до тех пор, пока из отверстия не пойдет дымок. Потом глушите машину и откручивайте совсем.
Отрезать аккуратно провода от старого ЛЗ и соединить с проводами нового, которые тоже придется отрезать от колодки. Схема соединения зависит от того - какой ЛЗ Вы купили. Но обычные цвета и предназначение проводов даны чуть выше, на картинках.
Следует иметь ввиду, что если штатный лямбда-зонд трехпроводный, то у него провода подписаны (см. на разъеме) "А" и "Б" - подогрев, "С" - сигнальный. Провода подогрева белого цвета (полярность не имеет значения), а сигнальный провод - черный.
Четвертый (незадействованный ранее) провод стоит вывести и надежно прикрутить к массе двигателя. Проверить также соединение двигателя с массой корпуса. Я прикрутил его под болт крепления главного тормозного цилиндра (в торце кронштейн) - мне так показалось удобнее.
Вкрутить новый ЛЗ. Если он четырехпроводный, то токопроводящая смазка не нужна. Достаточно графитовой - для смазки резьбовых соединений.
Соединение проводов не стоит осуществлять скруткой проводов - этот вариант ненадежен и долго не проживет. Самое лучшее - это спаять все положенные провода и хорошенько заизолировать. Паять провода стоит до того, как ЛЗ установлен в трубе, т.е. на столе.
После замены рекомендую обнулить память контроллера путем снимания на несколько секунд (-)клеммы с аккумулятора. Только подумайте предварительно - не отключатся ли у вас какие нибудь электроприборы типа магнитол, CD-чейнджеров и пр. и не встанут ли они после этого на код. Это важно.
Профессор
www.toyotaownersclub.ru
