Диагностика лямбда-зонда

Уже не в первый раз люди просят добавить на сайт информацию именно по диагностике лямбда-зонда, как титанового, так и циркониевого. Выбрал время, собрал инфу в кучу, вываливаю! Усваиваем!

В двух словах об устройстве и предназначение лямбда-зонда вообще... Писать буду простейшим незаумным и понятным каждому языком, тапками не кидаемся.

Придумана и вставлена в машины лямбда для анализа содержания кислорода в выхлопе и передаче полученной информации в "мозги" автомобиля. Другими словами, более правильное название лямбды - "Кислородный датчик". Объединяет оба вида датчиков их место в электронной системе управления подачей топлива, они сигнализируют "мозгам" о качестве топливовоздушной смеси (богатая/бедная). Ну а дальше, электроника сама делает вывод, обеднить смесь, подаваемую в цилиндры или нет. В некоторых автомобилях могут использоваться два датчика, один из которых установлен после катализатора и его функция в проверке состояния катализатора и контроле работы и исправности основной лямбды, находящейся во впускном коллекторе, либо максимально близко от него.

Устройство лямбда-зонда

Рисунок выше что-то типа общего вида лямбда-зонда. Смысл фразы станет понятен ниже, из описания конструкции каждого из них. Цифрами на схеме обозначены:

  1. металлический корпус с резьбой и шестигранником “под ключ”;
  2. уплотнительное кольцо;
  3. токосъемник электрического сигнала;
  4. керамический изолятор;
  5. провода;
  6. манжета проводов уплотнительная;
  7. токоподводящий контакт провода питания нагревателя;
  8. наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха;
  9. чувствительный элемент;
  10. керамический наконечник;
  11. защитный экран с отверстием для отработавших газов.

Остановимся на устройстве и принципе работы каждой из лямбд в соответствуюших им разделах.

Диагностика титанового лямбда-зонда.

Принцип работы и устройство титанового лямбда-зонда

Итак, для владельцев Jeep Cherokee и для других "счастливчиков", имеющих титановый лямбда-зонд, картинка, приведенная выше и есть именно то, что втыкнуто в выпускной коллектор. Почему? Да потому что чувствительный элемент 9 на схеме изготовлен на основе титана, потому что именно он очень привередлив к колебаниям температуры, от которых зависит точность его показаний. Уж не знаю, чем думали конструктора Chrysler, Nissan, Toyota и Mitsubishi, когда ставили на авто некоторых лет титановые лямбды, но явно не головой...

Принцип работы такой лямбды таков, что от содержания кислорода в выхлопных газах он меняет свою проводимость. Выделю ниже то, что очень желательно запомнить, дабы когда-нибудь хаотично не искать по инету:

Титановый лямбда-зонд меняет свое сопротивление скачкообразно от малого (менее 1 кОм) при богатой смеси до большого (свыше 20 кОм) при бедной смеси.

Электронная система управления подачей топлива подает напряжение (1 вольт как правило, на автомобилях Jeep это 5 вольт) на сигнальный провод лямбда зонда. При бедной смеси тока проходит меньше, система "подливает", дабы выровнять качество ТВС, при богатой смеси сопротивление титанового датчика меньше, следовательно тока проходит больше и нужно смесь обеднить, чем "мозги" и занимаются. Вот таким Макаром все это и работает, показания лямбда "скачут" и мозг догоняет их следом, то делая смесь богаче, то беднее.

Минус титанового лямбда-зонда не только в его цене (все знают, каких космических денег он сейчас стоит?) и даже не в том, что при заказе титанового могут приволочь или впарить циркониевый, а в зависимости точности показаний от температуры. Именно для этого и предусмотрен подогрев чувствительного элемента, который греет лямбду сокло 15 секунд до прогрева и потом обязан поддерживать при необходимости температуру, требуемую для нормальной работы датчика.

Кстати, внешнее отличие титанового лямбда-зонда от циркониевого еще и в том, что у титанового отсутствует отверстие для атмосферного воздуха в наружнем защитном экране 8.

Диагностика титанового лямбда-зонда проводится следующим образом: при выключенном зажигании снимаем разъем с кислородного датчика, измеряем омметром сопротивление датчика. При исправной лямбде сопротивление должно быть в пределах 5-7 Ом, при сопротивлении в бесконечность лямбда-зонд однозначно мертв!

Тем не менее, диагностика титанового лямбда-зонда омметром может быть не всегда достоверна. Объясняется это тем, что сопротивление лямбды примерно сопоставимо с сопротивлением тестера. Существует еще пара способов определить его работоспособность...

Способ первый. Первый способ самый простой, если у Вас уже есть шнурок Питона. Снимаем программой RenixCom логи с автомобиля, открываем их программой ViewLog и смотрим под графиком напряжение O2. На картинке ниже искомые цифры подчеркнуты.

70

Постоянно одно значение (около 5 вольт) и ровная зеленая линия на графике, говорит о том, что датчик неисправен. О степени "усталости" лямбды говорит график, чем меньше величина периода на графике, тем живее лямбда-зонд. Большие периоды говорят о том, что лямбда "устает". Я думаю, что наиболее ценны эти данные в совокупности со всеми остальными, нежели, как основные опорные.

Способ второй. Способ основывается на вычислении напряжения на сигнальном проводе с помощью резистора и вольтметра. Эти действия довольно сложны, трудоемки, поэтому останавливаться на них я не буду, считаю, что проще, дешевле и выгоднее купить переходник, изваять шнурок Питона и смотреть цифры из салона машины, нежели возиться в любое время года и погоду под машиной с тестером, паяльником и формулами... Если вдруг кому-то захочется драйва от этих действий, рисуйте в форму обратной связи, я вышлю как правильно заниматься этим онанизмом.

Но неправильно работать титановая лямбда может и от недостатка подогрева. Для проверки работоспособности нагревательного элемента так же измеряем омметром сопротивление. Показания в пределах от 1,2 до 15 Ом говорят о работоспособном элементе подогрева.

Диагностика циркониевого лямбда-зонда.

Принцип работы и устройство циркониевого лямбда-зонда

Циркониевая лямбда выполнена аналогично титановой. Из внешних признаков разница возможна в количестве проводов (у титановой один провод точно всегда идет на подогрев, у циркониевой подогрев необязателен) и в отверстии в защитном экране для атмосферного воздуха.

Внутри находится чувствительный элемент с платиновыми электродами, один электрод расположен в среде выхопных газов, второй в атмосферном воздухе. Пространство между защитным наконечником и электродом наполнено пористой керамикой на основе циркония. Она является твердым электролитом, проводящим ионы кислорода.

После прогрева циркониевой лямбды до рабочей температуры (300-400 градусов) между электродами возникает напряжение, величина которого определяется разностью содержания кислорода в атмосферном воздухе и в отработавших выхлопных газах. Т.е. чем больше концентрация кислорода в выхлопных газах, тем меньше выходное напряжение циркониевого лямбда-зонда.

При "правильном" составе топливовоздушной смеси (14,7:1) значение выходного напряжения составляет 0,45-0,5 вольт. Примечательно, что в сравнении с титановым лямбда-зондом, который изменяет свое сопротивление в зависимости от содержания кислорода в выхлопных газах, циркониевый датчик это напряжение "генерирует". Механизм возникновения напряжения (э.д.с.) описывать смысла нет, нам это совсем не нужно.

К сожалению, информации по диагностике циркониевых датчиков с помощью омметра/вольтметра/амперметра я пока не нашел. Вернее той информации, которой бы я доверял. Поэтому делюсь найденным способом оценки работоспособности лямбда-зонда с помощью ПО. Программное обеспечение может различаться в зависимости от моделей машин и способов "чтения" авто программами. Например, для диагностики Jeep Cherokee, Jeep Grand Cherokee с системой впрыска топлива Mopar при отсутствии разъема OBD-II используем программу JMDRB последней версии 2.1. Для автомобилей с OBD-II пользуем другие программы, рисующие графики. Чтение графиков идентично и не зависит от используемого ПО, циркониевый лямбда-зонд читается одинаково.

"Усталость" лямбда-зонда.

Ресурс работы циркониевого датчика 100-160 тыс. км. Со временем чувствительность его может ухудшаться, что сказывается на его быстродействии. Как мы это видим и как определяем? Все довольно просто: исправный датчик в течении 10 секунд работы должен давать нам не менее 8 переключений, т.е. не менее 4-х периодов на графике. Чем плавнее переключения, чем их меньше, тем более устала лямбда. Следует заметить и запомнить, что этот критерий работает на повышенных оборотах двигателя, на 2000-2500 об. в минуту.

Еще одна из причин "усталости" лямбда-зонда - его загрязнение, применение различных присадок в топливо, низкое качество топлива, попадание антифриза либо его составных частей в систему выпуска. Именно поэтому вышеописанный способ диагностики является лишь предпосылкой к тщательному обследованию автомобиля и не позволяет сказать, что после замены лямбды следующая будет работать лучше и дольше.

Еще тест...

Возможна проверка измерения напряжения с помощью дпоступления дополнительного топлива. На прогретом двигателе, работающем на холостых, снимаем вакуумный шланг с регулятора давления топлива в системе. Снятие шланга повысит давление в системе, следовательно увеличится и количество подаваемого в цилиндры топлива. При исправном датчике его выходное напряжение повысится, если же этого не происодит, то причина либо в давлении в топливной системе, либо в неисправности лямбда-зонда.

 

Вот и все, что я могу рассказать на данный момент о диагностике неисправности лямбда-зонда... Работаю над этим дальше, но пока все. Единственный момент, о котором стоит сказать: скорей всего в циркониевом датчике кислорода постоянное значение выходного напряжения либо около нуля, либо около 1 вольта тоже говорит о его неисправности.

Важно!!! И в случаях с циркониевыми датчиками и с титановыми, если ваша программа диагностики отображает режим работы системы впрыска топлива (Open Loop Mode/Closed Mode), то мы с помощью этих данных также можем определить исправность лямбда-зонда.
При прогретом двигателе и исправной системе впрыска топлива режим работы "Closed Mode" говорит о том, что лямбда работает и системы впрыска топлива регулирует количество подаваемого топлива, опираясь на нее. Режим "Open Loop Mode" включен, пока двигатель прогревается до рабочей температуры и в случае неисправности лямбда-зонда. Система впрыска в этом случае не спрашивает лямбду о количестве кислорода в выхлопных газах, а подает топливо в цилиндры, опираясь на средние значения.

Восстановление лямбда-зонда.

Ну чего сказать об восстановлении... Мое мнение-это онанизм. Это своеобразное продлении агонии умирающего датчика. Во-первых, чистка на 100% не очистит датчик. Во-вторых, стоит ли оно того? Сегодня мы его чистим, а завтра он у нас умрет в самый неподходящий момент и все равно нужно будет покупать новый. А времени будет затрачено в пару раз больше... Короче, думаем своей головой и помним, что восстановление лямбда-зонда не есть панацея и ее загрязненность может быть следами других неисправностей автомобиля, следовательно проблема вовсе не в кислородном датчике.

Итак, как мы понимаем, что лямбда "умирает" или что загрязнена? Возрастает расход топлива, имеем неустойчивый ХХ, движок пытается заглохнуть, ухудшаются динамические свойства авто. Все вышеперечисленное-зависимость от качества ТВС (топливовоздушной смеси), то бишь, результат работы лямбды по анализу содержания кислорода в выхлопных газах. Будем лечить мертвого пациента? Хорошо!

Ортофосфорная кислота. Продается в местах высокой концентрации радиодеталей и химии для радиолюбителей. Используется для пайки или для очистки металла от оксидов. Ни металлу, ни пористой структуре керамического наконечника плохого она не сделает. Концентрация ортофосфорной кислоты в продаваемых баночках уже подходящая нам.

Для очистки наконечника лямбда-зонда ортофосфорной кислотой окунаем наконечник в кислоту и выдерживаем в ней минут 15-20. Результатом будет заметно посветлевший металл, свободный от окислов и нагара. Если это вариант не сделал своего дела, приступаем ко второму варианту! Аккуратно смачиваем наконечник кислотой, снимаем крышку с конфорки газовой плиты и нагреваем на газу до тех пор, пока кислота не начнет кипеть и брызгать. Обильно смываем водой следы реакции, мочим снова и так до достижения результата.

ВАЖНО!!! Никаких наждачных бумаг и абразивных материалов! Все работы проводим кистью с натуральной щетиной (мажем наконечник, снимаем отложения и пр.) Лямбда-зонд полностью в кислоту не окунаем! Смачиваем только наконечник!!! Если защитный колпачок наконечника цельный, без прорезей и отверстий, не надо его пилить и не надо пытаться его чистить!! 95%, что вы его убьете своими руками. Меняем сразу!!!

Сжатый воздух. Для лямбда-зондов с отверстием для атмосферного воздуха возможен и такой вариант. Засор этого отверстия тоже может быть причиной неправильной работы лямбды. Отложения на пористой структуре таким образом не снять, это скорее для отведения души и исключения этой причны. Воздух должен быть без влаги, чем выше его давление, тем лучше.

На этом все! Подведя итоги скажу, что восстановление лямбда-зонда ортофосфорной кислотой, либо другими способами я бы все же не рекомендовал... Юзайте заведомо исправные датчики и все будет отлично! Если есть предложения, дополнения, если я где ошибся, сообщите мне об этом любым доступным способом, буду очень признателен.

Напоследок немного ценных сведений до кучи, которые нужно знать и нежелательно забывать, тем более, что эти данные относятся и к работе лямбда-зонда.

  • Неустойчивые холостые обороты;
  • "Плавающая" частота вращения коленвала;
  • Перегрев каталитического нейтрализатора;
  • Увеличение расхода топлива.
  • Неисправность датчика разрежения во впускном коллекторе (MAP) или датчика потока воздуха (MAF);
  • Нарушение герметичности форсунок;
  • Повышенное давление в топливной системе;
  • Неисправность датчиков температуры воздуха на впуске и охлаждающей жидкости;
  • Неправильная работа системы EGR;
  • Неисправность системы вентиляции картера;
  • Неисправность системы улавливания паров топлива.
  • Двигатель "стремится" заглохнуть;
  • "Подергивания" на холостом ходу;
  • Неустойчивая работа холостого хода;
  • Пропуски вспышек в цилиндрах;
  • "Плавающая" частота вращения коленвала;
  • Ухудшение динамических свойств.
  • Неисправность датчика разрежения во впускном коллекторе (MAP) или датчика потока воздуха (MAF);
  • Негерметичность системы впуска и повреждение или плохое соединение вакуумных шлангов (подсос воздуха во впускной коллектор)
  • Пониженное давление в топливной системе;
  • Неисправность системы зажигания;
  • Загрязнение форсунок;
  • Неисправность системы EGR;
  • Негерметичность системы впуска.

Удачных ремонтов, поменьше поломок и побольше удовольствия от вождения!