Период сигнала датчика кислорода

Датчик кислорода (Лямбда-зонд) — что это, как работает, проблемы, симптомы, замена

Датчик кислорода (ДК) — он же лямбда-зонд — измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляя сигнал на блок управления двигателя (ЭБУ).

1. Где находится датчик кислорода
2. Как работает датчик кислорода
3. Регулировка соотношения топливовоздушной смеси
4. Задний датчик кислорода
5. Идентификация датчика кислорода
6. Замена датчика кислорода

Где находится датчик кислорода

Передний датчик кислорода ДК1 установлен в выпускном коллекторе или в передней выпускной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Как вы знаете, каталитический нейтрализатор является основной частью системы контроля выбросов в автомобиле.

Задний кислородный датчик ДК2 установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора.

На 4-цилиндровых двигателях устанавливают как минимум два лямбда-зонда. Двигатели V6 и V8 имеют как минимум четыре датчика O2.

ЭБУ использует сигнал от переднего кислородного датчика для регулировки топливно-воздушной смеси путем добавления или уменьшения топлива.

Сигнал заднего датчика кислорода используется для контроля работы каталитического нейтрализатора. В современных автомобилях вместо переднего кислородного датчика используется датчик воздушно-топливного отношения. Он работает аналогично, но точнее.

Как работает датчик кислорода

Существует несколько типов лямбда-зондов, но для простоты в этой статье мы рассмотрим только обычные генерирующие напряжение датчики кислорода.

Как следует из названия, генерирующий напряжение датчик кислорода генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице в количестве кислорода внутри и снаружи выхлопного газа.

Для правильной работы лямбда-зонд необходимо нагреть до определенной температуры. Типичный современный датчик имеет внутренний электрический нагревательный элемент, который питается от ЭБУ двигателя.

Когда топливовоздушная смесь (ТВС), поступающая в двигатель, бедная (мало топлива и много воздуха), в выхлопе остается больше кислорода, и кислородный датчик создает очень небольшое напряжение (0,1 – 0,2 В).

Если ТВС обогащается (много топлива и мало воздуха), в выхлопе остается меньше кислорода, поэтому датчик будет генерировать бОльшее напряжение (около 0,9 В).

Регулировка соотношения топливовоздушной смеси

Передний датчик O2 отвечает за поддержание оптимального соотношения смеси воздух / топливо, поступающей в двигатель, которая составляет приблизительно 14,7:1 или 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.

Блок управления регулирует топливовоздушную смесь на основе обратной связи от переднего датчика кислорода. Когда передний лямбда-зонд обнаруживает высокий уровень кислорода, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на бедной смеси (недостаточно топлива) и поэтому добавляет топлива.

Когда уровень кислорода в выхлопе становится низким, ЭБУ предполагает, что двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива) и уменьшает подачу топлива.

Этот процесс непрерывен. Компьютер двигателя постоянно переключается между обедненным и обогащенным состоянием, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо. Этот процесс называется операцией замкнутого цикла.

Если вы посмотрите на сигнал напряжения переднего датчика кислорода, он будет циклически колебаться где-то между 0,2 вольт (бедная) и 0,9 вольт (богатая).

Когда автомобиль заводится холодным, передний кислородный датчик не прогрет полностью, и ЭБУ не использует сигнал ДК1 для регулировки топлива. Этот режим называется разомкнутым контуром. Только когда датчик полностью прогрелся, система впрыска топлива переходит в режим замкнутого контура.

В современных автомобилях вместо обычного датчика кислорода установлен широкополосный датчик топливовоздушного соотношения. Датчик соотношения воздух / топливо работает по-другому, но служит той же цели — для определения, является ли топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель, обогащённой или обеднённой.

Датчик топливовоздушного соотношения является более точным и может измерять более широкий диапазон.

Задний датчик кислорода

Задний или нижний кислородный датчик установлен в выхлопе после каталитического нейтрализатора. Он измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из катализатора. Сигнал от заднего лямбда-зонда используется для контроля эффективности нейтрализатора.

Контроллер постоянно сравнивает сигналы от передних и задних датчиков O2. Основываясь на двух сигналах, ЭБУ знает, насколько хорошо каталитический нейтрализатор работает. Если катализатор выходит из строя, ЭБУ включает индикатор «Check Engine», чтобы вы знали об этом.

Идентификация датчика кислорода

Передний лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором обычно называют датчиком «выше по потоку» или датчиком 1.

Задний датчик, установленный после катализатора, называется датчик «ниже по потоку» или датчик 2.

Типичный рядный 4-цилиндровый двигатель имеет только один блок (ряд 1 / банк 1). Поэтому в рядном 4-цилиндровом двигателе термин «Банк 1, Датчик 1» просто относится к переднему датчику кислорода. «Банк 1, Датчик 2» — это задний кислородный датчик.

Двигатель V6 или V8 имеет два блока (или две части этого «V»). Обычно блок цилиндров, содержащий цилиндр № 1, называется «Банк 1».

Различные производители автомобилей определяют Банк 1 и Банк 2 по-разному. Чтобы узнать, где банк 1 и банк 2 в вашем автомобиле, вы можете посмотреть в руководстве по ремонту или в Google, указав год, марку, модель и объём двигателя.

Замена датчика кислорода

Проблемы с датчиком кислорода являются распространёнными. Неисправный лямбда-зонд может привести к увеличению расхода топлива, увеличению выбросов в атмосферу и различным проблемам во время вождения (провалы оборотов, плохое ускорение, плавающие обороты и т. д.). Если датчик кислорода неисправен, его необходимо заменить.

В большинстве автомобилей замена ДК является довольно простой процедурой. Если вы хотите заменить кислородный датчик самостоятельно, с некоторыми навыками и руководством по ремонту, это не так сложно, но вам может понадобиться специальная торцевая головка для датчика (на фото).

Иногда может быть трудно вытащить старый лямбда-зонд, так как они часто сильно ржавеют.

Еще одна вещь, о которой следует знать — некоторые автомобили, как известно, имеют проблемы с заменяемыми датчиками кислорода.

Например, есть сведения о неоригинальном датчике кислорода, вызывающем проблемы в некоторых двигателях Chrysler. Если вы не уверены, лучше всегда использовать оригинальный датчик.

Диагностируем работоспособность датчика кислорода (лямбда)

Всем привет. Итак, как-то я писал о программке VTS Agent www.drive2.ru/l/3584889/, оценила мне она тогда впрыск плохенько.

Проблема была у меня, провал с 3000 до 4000 об/мин — поэтому ничего удивительного в такой оценке. Проблему решили заменой ДАД www.drive2.ru/l/3756181/ Решил я снять данные еще раз и скормить программе, должна оценить работу впрыска лучше. Так оно и получилось.

Но оценка работы лямбды упала. Что ж, хорошо, что в программе хранятся все старые замеры, давайте изучать мат. часть работы лямбды и смотреть на графики.
Что такое датчик кислорода?
Этот датчик смонтирован на выхлопном коллекторе на входе в каталитический преобразователь и непрерывно выдает напряжение на блок управления, отражающее содержание кислорода в выхлопных газах.
Это напряжение, которое анализируется блоком управления, используется для коррекции времени впрыска.
Богатая смесь:
• напряжение датчика: 0.6 В-0.9 В.
Бедная смесь:
• напряжение датчика: 0.1 В-0.3 В.
Внутреннее нагревательное устройство позволяет быстро достигать рабочей температуры, в данном случае свыше 350°C. Эта рабочая температура достигается в течение 15 секунд.
Резистор нагрева управляется блоком управления при помощи прямоугольных сигналов с целью контроля температуры датчика кислорода.
Когда температура выхлопных газов выше 800°C, датчик кислорода больше не подогревается.
На определенных этапах работы двигателя система работает без обратной связи. Это означает, что блок управления игнорирует сигнал, посылаемый датчиком.
Эти этапы возникают:
• когда двигатель холодный (температура менее 20°C),
• при высокой нагрузке двигателя.

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. (к этому можно отнести мой случай, неизвестно сколько машина ездила с плохо работающим ДАД? Так же предыдущая хозяйка меняла катушку, только не рассказала почему)
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию не сгоревшего 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. (это тоже можно отнести к моему случаю, была проблема с прокладкой между коллектором и катализатором)
Возможные признаки неисправности датчика кислорода:
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива. (После замены дад расход уменьшился, но все же я считаю, что он завышен для 1.6)
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. (Возможно потеря мощности на низах, замена покажет, пока что в теории)
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. (да, такое есть, я думаю это остывает катализатор, но мало ли это как-то связано)
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. Загорание лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» при установившемся режиме движения.
Как понять насколько работоспособен датчик?
Вообще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер (в случае с машиной Peugeot 307 это копия дилерского диагностического оборудования и программа Peugeot Planet 2000), на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе. 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.
Как второй датчик кислорода проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора?
Датчик кислорода на выходе используется для соблюдения требований стандарта EOBD (Европейский стандарт по встроенной диагностике уровня вредных выбросов).
Он располагается после каталитического преобразователя и используется для проверки эффективности работы каталитического преобразователя.
Характеристики и нагревательное устройство для датчика кислорода на выходе такие же, как для датчика кислорода на входе.
Блок управления отвечает за анализ напряжения, выдаваемого датчиком кислорода на выходе. Это напряжение отражает содержание кислорода в выхлопных газах на выходе каталитического преобразователя.
Напряжение, выдаваемое датчиком кислорода на выходе, смещено относительно датчика кислорода на входе, поскольку выхлопные газы должны пройти через каталитический преобразователь прежде, чем достигнут датчика кислорода на выходе.
В новом каталитическом преобразователе химические реакции теоретически завершаются. Поскольку весь кислород используется для образования химических соединений, когда двигатель прогрет, низкое содержание кислорода на выходе каталитического преобразователя приводит к напряжению от 0.5 до 0.7 Вольт на клеммах датчика кислорода на выходе.
Однако в действительности сигнал демонстрирует некоторую волнистость несмотря на то, что каталитический преобразователь имеет хорошее состояние. Затем он со временем ухудшается, и характеристики каталитического преобразователя падают.
В зависимости от этого напряжения, блок управления анализирует эффективность каталитического преобразователя и качество сгорания, и исходя из этого решает, следует ли отрегулировать обогащение смеси или нет.

Меня по большей части интересует верхняя лямбда, она же первая, до катализатора. Именно она работает как обратная связь для приготовления смеси. Сначала снимаем ошибки, они отсутствуют. Потом прогреваем двигатель до 90 градусов и начинаем строить график. Газовал до 3000 на стоянке без нагрузки, вполне достаточно.
Вот старый замер, представлен в PP2000

Уже на нем видно, что во время нагрузки синусойду, или «заборчик» рисует не ровный, то сверху не дойдет до пика, то снизу не дорисует, на лямбде с нормальной чувствительностью «заборчик» ровный.
Вот тот же график, но уже в программе VTS Agent

Делаем вывод, ждать пока совсем лямбде по-плохеет и выдаст ошибку нет смысла, много топлива уйдет в трубу, покупка лямбды окупится на экономии топлива плюс машинка начнет радовать вернувшимися конями в строй на низах.
Как только приедет лямбда, обязательно сделаю очередной замер и скормлю программе VTS Agent, по идее она оценит лучше лямбду, а т.к. смесь будет точнее контролироваться и оценка впрыска улучшиться. Датчик по сервисбокс стоит у меня 1628HR, за оригинал, он же bosch в коробочке Citroen/Peugeot хотя безумно много 11485р, поэтому смотрим на то, что лежит в коробочке -это Bosch 0258006028. В Exist`e он 2560р, там же есть такая информация: «Рекомендуемый интервал технического обслуживания 160000 км». Заказал Китайский bosch 1780р (с учетом доставки в 300р) www.aliexpress.com/item/B…ugeot-206/1811532604.html Внимание 2х литровщикам, у вас датчик Bosch 0258006027, если будете заказывать по ссылке выше не забудьте указать продавцу в комментариях, хотя визуально датчики одинаковые, принцип работы тоже одинаковый, отличаются длинной проводки. У нижнего датчика (лямбда после катализатора) тоже рекомендованный интервал до замены 160 000 км, но будет бегать пока ошибку не засветит, т.к. на смесь не влияет.
Из бюджетного варианта, можно купить датчик от ВАЗ (4х контактый) от десятки, отрезать фишку от старого, отрезать фишку от ВАЗ`го и перепаять, только надо в распиновке не ошибиться, т.к. она разная для Peugeot и для ВАЗ. Распиновка для Peugeot следующаяя: 1й контакт: +12В подогрев кислородного датчика, 2й контакт: масса, 3й контакт: синал «+», 4й канал сигнал «-«, все контакты пронумерованы в фишке.

Всем хорошего дня.

Вот тут продолжение темы, после замены лямбды на новую.

Время реакции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Диагностика датчика концентрации кислорода или λ-зонда

Общие сведения о датчике концентрации кислорода

В современных автомобильных двигателях, снабженных системой впрыска топлива и каталитическим нейтрализатором, необходимо точно контролировать состав топливовоздушной смеси (ТВ-смеси) и поддерживать коэффициент избытка воздуха на постоянном уровне (α = 1), чем обеспечиваются экономия топлива и уменьшение содержания токсичных веществ в выхлопе.

Для обеспечения постоянного контроля над составом ТВ-смеси применяются датчики концентрации кислорода (ДКК или λ-зонды), устанавливаемые в системе отвода выхлопных газов и информирующие электронный блок управления двигателем (ЭБУ двигателя или ЭБУ-Д) о концентрации кислорода в отработавших газах.
Информация поступает в ЭБУ двигателя в виде электрических сигналов, и блок управления посредством изменения времени открытия форсунок корректирует состав смеси.

При изменении концентрации кислорода в отработанных газах λ-зонд формирует выходное напряжение, которое изменяется приблизительно от 0,1 В (пои высоком содержание кислорода — смесь бедная) до 0,9 В (при низком содержании кислорода — богатая смесь).

Для нормальной работы λ-зонд должен иметь температуру не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева датчика после пуска двигателя, в него встроен нагревательный элемент.
Сигнал от датчика кислорода используется в ЭБУ двигателя для коррекции длительности открытого состояния форсунок и поддержания тем самым стехиометрического состава топливовоздушной смеси.
Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то в ЭБУ вырабатывается команда на обогащение смеси (увеличение времени открытия форсунки).
Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) — дается команда на обеднение смеси (форсунка открывается на короткое время).

В основном используются циркониевые и титановые датчики концентрации кислорода, работа которых основывается на том факте, что их выходное напряжение остается постоянным (равным 0,45 В при α = 1), но может изменяться скачкообразно от 0,1 В до 0,9 В при изменении коэффициента избытка воздуха в диапазоне α = 0,99…1,11 при переходе через значение α = 1.

Имеется несколько разновидностей датчиков концентрации кислорода.

• датчик с одним потенциальным выводом и заземляемым корпусом. От потенциального вывода сигнал поступает в ЭБУ двигателя. В качестве второго сигнального провода используется «масса» автомобиля;
• датчик с двумя потенциальными выводами. Здесь измерительная цепь датчика не связана с «массой», а используется второй провод;
• датчик с тремя выводами, на одном из которых — измерительный сигнал, два провода — для питания электронагревателя датчика. В качестве измерительной «земли» используется «масса» автомобиля;
• датчик с четырьмя выводами. В этом случае нагреватель и датчик изолированы от «массы».

Неисправности, приводящие к неверным показаниям датчика кислорода

Датчик кислорода реагирует на парциальное давление кислорода в выхлопных газах, а не на наличие в них топлива. Поэтому в некоторых случаях датчик кислорода ложно индицирует либо бедную, либо богатую ТВ-смесь.

1. При пропуске зажигания (например, неисправна или закоксована свеча) не вступивший в реакцию горения кислород поступает из цилиндра в выпускной тракт, где датчик кислорода ложно регистрирует обеднение топливовоздушной смеси (поскольку в выхлопе много кислорода).

2. При негерметичности выпускного коллектора датчик кислорода будет реагировать на кислород воздуха, поступающего извне, сигнализируя ЭБУ двигателя о чрезмерно бедной смеси в цилиндрах.

В любых случаях электронный блок управления двигателем реагирует на ложное обеднение ТВ-смеси, как на истинное, и автоматически увеличивает подачу топлива в цилиндры. Это приводит к забрызгиванию свечей зажигания топливом, к пропускам воспламенения и к значительному перерасходу топлива.

Датчик кислорода выдает ложный сигнал об обогащении ТВ-смеси, если имеет место «отравление» датчика. Отравление наступает при появлении некоторых веществ в выпускном коллекторе, что вызывает изменение статических характеристик датчика кислорода и постепенный выход его из строя. Чаще всего отравителями являются свинец (Рb) из этилированного бензина или кремний (Si) из силиконовых герметиков.

Ложное обогащение может иметь место и при неисправности перепускного клапана в системе рециркуляции выхлопных газов, от электрических наводок со стороны близкорасположенного высоковольтного провода системы зажигания, а также при плохом заземлении датчика кислорода.

Рис. 1. Влияние различных факторов на характеристики датчика кислорода

Внешний осмотр датчика кислорода

Неисправный датчик кислорода ремонту не подлежит и требует замены, но перед заменой целесообразно внимательно осмотреть снятый датчик. Это поможет выяснить причину, из-за которой датчик вышел из строя. В противном случае новый датчик прослужит недолго.

• Черная сажа на датчике обычно образуется при работе на богатой ТВ-смеси.
• Отложение на датчике белого (как мел) порошка бывает при «отравлении» датчика кремнием, например, если при ремонте двигателя был неправильно применен силиконовый герметик.
• Наличие белого песка на датчике означает его отравление антифризом из системы охлаждения. Датчик в этом случае может быть и зеленого цвета, при этом, скорее всего, дефектны головка цилиндров или прокладка головки.
• Темно-коричневые отложения на датчике свидетельствуют, что в выхлопных газах слишком много масла (не исправна система вентиляции картера, изношены уплотнительные кольца поршней и т. д.).

Диагностика датчика кислорода с помощью сканера

Процедура диагностирования следующая.
1. Подключить сканер к диагностическому разъему автомобиля.
2. В режиме холостого хода хорошо прогреть двигатель и датчик концентрации кислорода, затем поднять обороты до 2500 об/мин.
3. Убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме.
4. Установить на сканере режим записи параметров датчика кислорода и произвести запись.
5. Просмотреть запись и определить параметры выходного сигнала датчика кислорода.
6. При исправности системы подачи топлива и датчика кислорода, амплитуда сигнала должна равномерно колебаться с частотой 3…10 Гц (чем выше частота сигнала, тем надежнее работает система) при достоянной частоте вращений коленчатого вала двигателя. Нижний уровень сигнала должен находиться в диапазоне 0,1 — 0,3 В, верхний — между уровнями 0,6…0,9 В. Фронты сигнала должны быть крутыми.

Диагностика датчика кислорода с помощью мультиметра

Для диагностирования датчика кислорода используется цифровой мультиметр (лучше автомобильный) в режиме измерения постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением. Подключение мультиметра к датчику кислорода показано на рис. 2.

Двигатель прогревают, система управления должна работать в замкнутом режиме, мультиметр покажет среднее значение напряжения на выходе датчика:

• если датчик не реагирует на изменяющуюся концентрацию кислорода в выхлопных газах, на его выходе будет постоянное напряжение примерно 450 мВ. Однако вывод о неисправности датчика делать преждевременно, так как исправный датчик; с симметричным выходным сигналом даст выходной сигнал со средним значением напряжения 450 — 500 мВ;
• показания более 550 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика высокое, т. е. топливная система подает в двигатель богатую смесь, или датчик закоксован;
• показания менее 350 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика низкое, т. е. топливная система подает в двигатель бедную смесь. Возможна утечка разрежения во впускном коллекторе или ограничена подача топлива через засорившиеся фильтр или форсунку.

Если используемый мультиметр поддерживает режим определения максимального и минимального значений сигнала, результат будет более информативен (таблица 1).

Таблица 1. Анализ показаний мультиметра при проверке датчика кислорода

Период сигнала датчика кислорода

©А. Пахомов 2007 (aka IS_ 18 , Ижевск)

На написание этого материала натолкнуло обилие вопросов на нашем форуме, связанных с непониманием (или недопониманием) принципа работы датчика кислорода, или лямбда-зонда.

Прежде всего, нужно идти от общего к частному и понимать работу системы в целом. Только тогда сложится правильное понимание работы этого весьма важного элемента ЭСУД и станут понятны методы диагностики.

Чтоб не углубляться в дебри и не перегружать читателя информацией, я поведу речь о циркониевом лямбда-зонде, используемом на автомобилях ВАЗ. Желающие разобраться более глубоко могут самостоятельно найти и прочитать материалы про титановые датчики, про широкополосные датчики кислорода (ШДК) и придумать методы их проверки. Мы же поговорим о самом распространенном датчике, знакомом большинству диагностов.

Итак, датчик кислорода. Когда-то очень давно он представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся выхлопными газами и занимал весьма продолжительное время. Жесткие нормы токсичности требовали быстрого вступления датчика в полноценную работу, вследствие чего лямбда-зонд обзавелся встроенным подогревателем. Поэтому датчик кислорода ВАЗ имеет 4 вывода: два из них – подогреватель, один – масса, еще один – сигнал.

Из всех этих выводов нас интересует только сигнальный. Форму напряжения на нем можно увидеть двумя способами:

а) сканером
б) мотортестером, подключив щупы и запустив самописец.

Второй вариант, вообще говоря, предпочтительнее. Почему? Потому, что мотортестер дает возможность оценить не только текущие и пиковые значения, но и форму сигнала, и скорость его изменения. Скорость изменения – это как раз характеристика исправности датчика.

Итак, главное: датчик кислорода реагирует на кислород. Не на состав смеси. Не на угол опережения зажигания. Не на что-либо еще. Только на кислород. Это нужно осознать обязательно. Как именно это происходит, в подробностях описано здесь.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0 . 45 В. Чтоб быть полностью уверенным, можно отключить разъем датчика и проверить это напряжение мультиметром или сканером. Все в порядке? Тогда подключаем датчик обратно.

К слову, на старых иномарках опорное напряжение «уплывает», и в итоге нормальная работа зонда и всей системы нарушается. Чаще всего опорное напряжение при отключенном датчике бывает выше необходимых 0 . 45 В. Проблема решается путем подбора и установки резистора, подтягивающего напряжение к «массе», тем самым возвращая опорное напряжение на необходимый уровень.

Дальше схема работы датчика проста. Если кислорода в газах, омывающих датчик, много, то напряжение на нем упадет ниже опорного 0 . 45 В, примерно до 0 . 1 В. Если кислорода мало, напряжение станет выше, около 0 . 8 – 0 . 9 В. Прелесть циркониевого датчика в том, что он «перепрыгивает» с низкого на высокое напряжение при таком содержании кислорода в отработанных газах, которое соответствует стехиометрической смеси. Это замечательное его свойство используется для поддержания состава смеси на стехиометрическом уровне.

Поняв, как работает датчик, легко осознать методику его проверки. Предположим, ЭБУ выдает ошибку, связанную с этим датчиком. Например, Р 0131 «Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1 ». Нужно понимать, что датчик отображает состояние системы, и если смесь действительно бедная, то он это отразит. И замена его абсолютно бессмысленна!

Как же нам выяснить, в чем кроется проблема – в датчике или в системе? Очень просто. Смоделируем ту или иную ситуацию.

1 . Например, при жалобе на бедную смесь и низком напряжении на сигнально выводе датчика увеличим подачу топлива, пережав шланг обратного слива. Или, при его отсутствии, брызнув во впускной коллектор бензина из шприца. Как отреагировал датчик? Показал ли обогащенную смесь? Если да – то нет никакого смысла его менять, нужно искать причину, почему система подает недостаточное количество топлива.

2 . Если же смесь богатая, и зонд это отображает, попробуйте создать искусственный подсос, сняв какой-нибудь вакуумный шланг. Напряжение на датчике упало? Значит, он абсолютно исправен.

3 . Третий вариант (достаточно редкий, но имеющий место). Создаем подсос, пережимаем «обратку» – а сигнал на датчике не меняется, так и висит на уровне 0 . 45 В, либо меняется, но очень медленно и в небольших пределах. Все, датчик умер. Ибо он должен чутко реагировать на изменения состава смеси, быстро меняя напряжение на сигнальном выводе.

Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.

Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливо-воздушную смесь.

Хочется обратить внимание еще на один важный момент: возможный подсос атмосферного воздуха в выпускной тракт перед лямбда-зондом. Мы упоминали, что датчик реагирует на кислород. Что же будет, если в выпуске будет свищ до него? Датчик отреагирует на большое содержание кислорода, что эквивалентно бедной смеси. Обратите внимание: эквивалентно! Смесь при этом может быть (и будет) богатой, а сигнал зонда ошибочно воспринимается системой как наличие бедной смеси. И ЭБУ ее обогатит! В итоге имеем парадоксальную ситуацию: ошибка «бедная смесь», а газоанализатор показывает, что она богатая. Кстати сказать, газоанализатор в данном случае – очень хороший помощник диагноста. Как пользоваться извлекаемой с его помощью информацией, описано в этой статье.

1 . Нужно совершенно четко отличать неисправность ЭСУД от неисправности лямбда-зонда.

2 . Проверить зонд можно, контролируя напряжение на его сигнальном выводе сканером или подключив к сигнальному выводу мотортестер.

3 . Искусственно смоделировав обедненную или, наоборот, обогащенную смесь и отследив реакцию зонда, можно сделать достоверный вывод о его исправности.

4 . По крутизне перехода напряжения от состояния «богато» к состоянию «бедно» и наоборот легко сделать вывод о состоянии лямбда-зонда и его остаточном ресурсе.

5 . Наличие ошибки, указывающей на дефект лямбда-зонда, отнюдь не является поводом для его замены.