Лямбда зонд и он же Датчик кислорода

В этой статье на простом языке раскроем тему, что такое лямбда зонд, как проверить лямбда зонд, где находится лямбда зонд и какие основные неисправности лямбда зонда. Ну и самое главное – что нельзя с ним делать, чтобы избежать проблем.

Эта тема весьма обширна и вряд ли можно всё раскрыть в рамках одной страницы. Но я постараюсь кратко, но очень доступно изложить свой опыт работы с этим датчиком. И в очередной раз отмечу, что теория и практика не всегда соответствуют друг другу, поэтому далее мы опровергнем некоторые шаблонные понятия, которыми завален весь интернет и которые ещё больше путают новичков в этом вопросе.

Я буду описывать исключительно своё мнение и делиться исключительно своим опытом без заумных изречений, которые, по сути, никому не нужны. Если человек ищет ответ на вопрос – “Как проверить лямбда зонд”, то ему абсолютно всё равно какая там керамика легирована оксидом иттрия.

Зачем нужен лямбда зонд

Многие считают, что лямбда зонд (он же датчик кислорода) является чуть ли не главнейшим датчиком в системе управления двигателем. Но на самом же деле это очередная дань экологии. И не в том смысле, что он напрямую что-то делает полезное для экологии.

Лямбда зонд устанавливается для полноценной работы каталитического нейтрализатора! Дело в том, что катализатор работает с максимальным КПД только тогда, когда смесь близка к стехиометрии, то есть, топливовоздушная смесь состоит из воздуха и топлива в соотношении 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива.

Как только это соотношение изменяется в ту или иную сторону, тогда катализатор снижает свою производительность и не в полной мере выполняет свою задачу, что пагубно влияет на экологию.

Поэтому лямбда зонд в первую очередь призван следить за стехиометрическим составом смеси ради полноценной работы катализатора.

К слову сказать, показания лямбда зонда учитываются блоком управления двигателем (ЭБУ) не всегда. Допустим, при разгоне двигателю необходима более обогащенная смесь, поэтому в этот момент ЭБУ не учитывает сигнал с лямбда зонда. Аналогичная картина происходит и при торможении двигателем.

Также стоит отметить, что хоть ЭБУ и не учитывает сигнал в этот момент, но всё равно лямбда зонд вырабатывает сигнал, который мы можем видеть в диагностической программе. И по этому сигналу можно многое сказать о состоянии системы топливоподачи и прочих составляющих работы двигателя. Это мы ниже наглядно рассмотрим на скриншотах.

Как работает лямбда зонд

Тут тоже много заблуждений. Даже Википедия дает не совсем корректную информацию. Вот цитата:”Лямбда-зонд (λ-зонд) — датчик остаточного кислорода. Позволяет оценивать количество оставшегося несгоревшего топлива либо кислорода в выхлопных газах.”

Получилось два предложения, которые противоречат друг другу и ещё больше запутывают начинающих автомобилистов.

Так что он оценивает? Остаточный кислород? Или остаточное несгоревшее топливо?

На самом деле лямбда зонд понятия не имеет сколько там несгоревшего топлива! Потому что он предназначен не для этого. И даже не для определения количества остаточного кислорода в выхлопных газах.

Он всего лишь сравнивает количество кислорода в выхлопных газах с количеством кислорода в окружающей среде в том месте, где находится автомобиль. Ведь мы знаем, что количество кислорода в окружающей среде не везде одинаково.

В общем, на простом языке – Лямбда зонд сравнивает количество кислорода в окружающей среде с количеством кислорода в выхлопных газах. По этой разности можно судить сколько кислорода сгорело в камере сгорания двигателя. Если кислорода в выхлопных газах много, значит смесь была обеднена и в следующем цикле ЭБУ прибавит топлива, чтобы сгорело больше кислорода.

Этот цикл повторяется постоянно и топливовоздушная смесь благодаря этому находится в районе стехиометрии. Именно в РАЙОНЕ стехиометрии – чуть выше, чуть ниже, чуть выше, чуть ниже. На графиках это выглядит как пила

Посредине этой пилы, как раз и есть стехиометрия. Именно по этому сигналу происходит топливная коррекция и выглядит она, естественно, тоже, как пила

Как видим, блок управления двигателем выполняет топливные коррекции строго по сигналу лямбда зонда. Всё как бы в зеркальном отражении – сигнал лямбда зонда вниз (обеднённая смесь), а коррекции сразу вверх (поддать топлива). И так происходит бесконечно, пока необходима смесь, близкая к стехиометрии.

Думаю, должно быть понятно.

Но ещё раз подчеркну, что лямбда зонд не видит топлива, он видит только кислород. Поэтому он и называется датчиком кислорода. Естественно, он никак не может определить несгоревшее топливо. Никак! Он для этого не предназначен.

Почему так важно это понимать?

Представьте ситуацию, если на авто прогорит прокладка выпускного коллектора. Так как выхлопные газы имеют пульсирующий характер, то через эту прокладку будут не только выходить выхлопные газы, но и засасываться воздух из окружающей среды. Лямбда зонд, естественно, увидит этот кислород и сообщит об этом. ЭБУ неизбежно определит, что смесь слишком обеднена и загонит коррекции далеко в плюс, добавляя топлива. Но лямбда зонд не умеет определять топливо, он видит только кислород! И сообщает только о большом количестве кислорода! ЭБУ в этой ситуации будет добавлять топливо до того момента, пока коррекции не дойдут до своего крайнего значения. В этот момент вылезет ошибка о бедной смеси и невозможности блока управления исправить ситуацию своими силами и он просит о помощи человека разобраться в этой проблеме.

Первые промежуточные выводы: Лямбда зонд установлен в систему управления двигателем для поддержания топливовоздушной смеси в районе стехиометрии для полноценной работы катализатора и сравнивает содержание кислорода в выхлопных газах с содержанием кислорода в окружающей среде. Исключительно кислорода!

Где установлен лямбда зонд

Лямбда зонд устанавливается в системе выпуска отработанных газов перед каталитическим нейтрализатором

Некоторые производители могут устанавливать несколько катализаторов, и, естественно, несколько лямбда зондов.

Лямбда зонды, устанавливаемые перед катализатором называются управляющими, так как по их сигналу происходит управление топливными коррекциями.

Но борьба за экологию не стоит на месте, поэтому автопроизводителей обязали научить блоки управления двигателем следить и диагностировать работу лямбда зонда и катализатора. Поэтому на более поздних автомобилях появились дополнительные лямбда зонды, которые установлены после катализатора. Они получили название, как это не банально звучит, – диагностические.

Но лямбда зонд имеет один недостаток – он работает только разогретым. Поэтому сразу после запуска двигателя этот датчик не участвует в работе системы управления двигателем, а топливо подаётся по таблице, заложенной в память ЭБУ и по накопленным коррекциям, записанным в адаптивную память ЭБУ

После прогрева датчика он начинает вырабатывать сигнал и ЭБУ включает его в работу, переводя систему топливоподачи в замкнутый контур. Она ещё называется топливоподачей с обратной связью по датчику кислорода.

То есть, пока датчик холодный, то стехиометрия не регулируется.

Данный факт оказался неприемлемым в постоянной борьбе за экологию. Поэтому производители были вынуждены установить в лямбда зонд автономный электрический подогрев. Он позволяет в разы уменьшить время прогрева датчика до рабочей температуры.

Работу прогрева мы также можем видеть в диагностической программе

Неисправность лямбда зонда

Какие симптомы неисправности лямбда зонда? Они могут быть самые разные и неожиданные, но основные можно выделить:

• всевозможные ошибки по обогащенной или обедненной смеси
• ошибки по высокому или низкому сигналу лямбда зонда
• топливные коррекции ушли далеко от 0%
• большой перерасход топлива
• плавают обороты холостого хода
• система топливоподачи никогда не переходит в замкнутый контур

Как проверить лямбда зонд

Проверить лямбда зонд не так сложно, как кажется, но важно понимать постоянную дилемму автодиагноста – некорректная работа датчика вызвана его неисправностью или он так реагирует на какие-то некорректные процессы в двигателе или в системе управления двигателем?

Другими словами, если сигнал лямбда зонда указывает на обедненную смесь, то необходимо разобраться, может смесь действительно обеднена или может произошла разгерметизация выпускного тракта перед лямбда зондом, о которой я писал выше. То есть, в таких показаниях виноват сам датчик или он показывает реальную картину происходящего. Это самый сложный и самый ответственный этап, потому что именно он определяет путь дальнейших действий.

А бывают ситуации и более сложные, когда проблема не одна. Допустим, и выпускной коллектор подсасывает и топливный насос не дает достаточного давления. И то, и другое будет влиять на показания лямбда зонда.

Поэтому внимание и некоторая фантазия поможет быстро решить проблему и найти виновника.

Многие пытаются проверить лямбда зонд мультиметром. Можно ли его так проверить? Конечно можно, по закону это не запрещено

Вот только полученная информация таким способом мало что нам даст. Да, мы увидим изменяющееся напряжение, по которому можно судить, что датчик работает. А вот как он работает угадать сложно.

Поэтому наиболее лучший и бюджетный вариант проверки – это купить диагностический адаптер для своего автомобиля, который стоит не так уж и дорого. И установить на ноутбук какую-нибудь диагностическую программу.

Лично мой выбор:

• адаптер для диагностики за несколько долларов
• бесплатная диагностическая программа для автомобилей Шевроле. Если у Вас другое авто, то можно найти в сети программу и для Вашего авто
• если никогда с этим не сталкивались, тогда можно посмотреть пошаговую инструкцию по началу диагностики своими руками

Данным способом мы сможем многое сказать не только о состоянии лямбда зонда, но и о многом другом.

Идеальный сигнал лямбда зонда имеет пилообразную форму с нижним значением 0.1 В и с верхним значением 0.9 В, а также с частотой переключения не более 2 секунд

 

Какие могут быть неисправности у лямбда зонда:

• слабая амплитуда переключений
• низкая частота переключений
• обрыв или полный отказ датчика
• отсутствие переключений
• немыслимые значения амплитуды

Если не понятно, то сейчас станет всё понятно.

Как определить частоту переключений? Вот я блеснул творчеством и нарисовал. Сетка на графике имеет размер 2 секунды (зеленый цвет). Два соседних верхних значения показаний лямбда зонда укладываются в этот промежуток (2 секунды). Значит датчик в норме

Я подобрал Вам несколько проблемных графиков для наглядных примеров.

Вот пример уставшего датчика, у которого время переключения составляет почти 10 секунд

Решение проблемы: Замена лямбда зонда

 

Следующий график показывает неисправный лямбда зонд, у которого вообще нет переключений. Просто прямая линия, которая гуляет то вверх, то вниз. Такое я пару раз наблюдал после того, как обрабатывали разъем лямбда зонда WD-40. Поэтому я всегда советую крепко подумать, прежде чем проводить похожие процедуры. К слову сказать, в большинстве случаев через пару недель датчик приходит в норму и начинает практически корректно работать.

Решение проблемы: Осматриваем разъем датчика на наличие конденсата и прочих нежелательных вещей. Если всё в норме, тогда меняем лямбда зонд.

Следующий случай показывает, как уставший лямбда зонд не выдает необходимую амплитуду 0.1-0.9 В. Вместо этого верхний сигнал датчика составляет примерно 660 мВ

А нижний не опускается ниже 330 мВ

Решение проблемы: Отключаем разъем от датчика. Если видим прямую линию 415 мВ, тогда меняем датчик. Если не видим прямую линию 415 мВ, тогда обращаем внимание на ЭБУ.

Примечание. На старых авто, где установлен датчик кислорода без подогрева, такая амплитуда вполне приемлема.

Вот ещё один очень интересный момент, который мне доводилось видеть неоднократно. Лямбда зонд сходит с ума и вместо положенных 0.9 В выдаёт почти 5 В!

Сам датчик не может выработать такой сигнал. Что же происходит? Ответ прост – сигнальная цепь датчика периодически замыкает на цепь нагрева и подтягивает оттуда напряжение

Как видим, бывает и такое. Причем иногда выявить это довольно сложно, так как замыкание носит кратковременный и непостоянный характер. Приходится по несколько дней ездить с ноутбуком, чтобы поймать этот момент.

Решение проблемы: Проверяем наличие замыкания в проводке. Если всё отлично, тогда меняем лямбда зонд

Вот такие основные неисправности лямбда зондов встречаются чаще всего. Поэтому, если Вы наблюдаете что-то похожее на своих графиках, тогда стоит принимать меры.

Но на этом диагностика лямбда зонда не заканчивается. Вернее не диагностика самого лямбда зонда, а диагностика по лямбда зонду.

Диагностика по лямбда зонду

Ведь он может нам многое рассказать о процессах в системе управления двигателем.

Пример №1.

Как я выше писал, лямбда зонд не учитывается во многих режимах работы двигателя. Это касается и разгона, так как в этот момент важна не стехиометрия, а тяговые характеристики двигателя, поэтому экология отбрасывается на задний план и ЭБУ льёт топлива столько, сколько необходимо для успешного разгона.

Но если логически подумать, то хоть лямбда зонд и не учитывается, но сигнал он вырабатывает и мы можем его увидеть.

Так как ЭБУ льет топливо от души, то лямбда зонд должен это показывать, поднявшись максимально вверх и оставаясь там, пока идет разгон. Как на этом графике

Если в Вашем случае лямбда зонд не висит вверху во время интенсивного разгона, как на графике выше, а, наоборот, падает вниз, значит двигателю не хватает топлива. В этом случае обращаем внимание на топливный насос, фильтр, форсунки и т.д. А лучше сразу замерить давление топлива.

Пример №2

Это аналогичный пример, только наоборот. Также этот пример разрушает некоторые стереотипы, сложившиеся у людей после некорректного теоретического объяснения – как работает лямбда зонд.

Как объясняют работу лямбда зонда – “исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ” Всё! А нужно примерно так – “исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ на прогретом двигателе в режиме холостого хода или в режиме частичных нагрузок при установившихся оборотах двигателя”. Чувствуется разница?

Поэтому очень много раз приходилось отвечать на одни и те же вопросы – “Мой лямбда зонд выходит за пределы и опускается до нуля. Новый датчик ведёт себя также. Что делать?”, “Мой лямбда зонд периодически падает до нуля. Замена?”, “Лямбда зонд падает в 0. Это же не нормально?”

Причем, некоторые даже после ответа, что это нормально, всё равно не верят и меняют датчики. Ведь убеждение, что сигнал датчика может быть только 0.1В-0.9В, не позволяет принять реальность.

Вот пример графика, где лямбда зонд показывает 0

Я специально вывел режим работы двигателя. В режиме отсечки (принудительный холостой ход, торможение двигателем) ЭБУ довольно серьезно прикрывает форсунки (вплоть до полного закрытия) и, естественно, кислород в камере сгорания не сгорает. Поэтому лямбда зонд падает в ноль. Он практически не видит разницы между количеством кислорода в выхлопных газах и в окружающей среде.

Поэтому если в режиме отсечки сигнал лямбда зонда болтается где-то в верху, значит необходимо обратить на это внимание и разобраться в этом. Возможно какие-то форсунки не герметичны и огромное разрежение (посмотрите на показания ДАД) в режиме отсечки буквально высасывает топливо из них. А может просто прошлый хозяин автомобиля залил супер-пупер прошивку от очередного “гения калибровок”.

Пример №3

По второму лямбда зонду можно оценить работу катализатора. А также узнать, установлен ли он вообще.

Если сигнал второго лямбда зонда имеет практически ровную линию, то это значит, что катализатор работает

А если сигнал второго лямбда зонда имеет такой же вид, как и сигнал первого лямбда зонда, то это означает, что катализатор не работает либо отсутствует

Вот такие основные выводы можно сделать, посмотрев на графики сигнала лямбда зонда.

В конце отмечу ещё один важный момент. Если у Вас есть подозрения на неисправность лямбда зонда, то лучше посмотреть на его сигнал в режиме “Тест датчика кислорода”. Этот режим позволяет получить из блока управления двигателем только сигнал лямбда зонда. В чем смысл?

А смысл в том, что обмен между ЭБУ и диагностической программой происходит на довольно низкой скорости. И когда параметров очень много, то, естественно, это сказывается на скорости обмена ещё больше.

Поэтому этот режим позволяет вывести на экран только информацию, связанную с лямбда зондом.

Также желательно поднять обороты двигателя до 2000-3000 оборотов в минуту и анализировать график лямбда зонда аналогично приведенным выше примерам.

Надеюсь статья была для Вас интересной и полезной. Высказывайте свое мнение в комментариях.

Всем Мира и ровных дорог!

По теме:

Замена датчика кислорода