Как проверить лямбда зонд на работоспособность своими руками мультиметром и осциллографом, где находится датчик кислорода в авто

Как проверить лямбда-зонд мультиметром

Когда наблюдаются рывки при движении, повышенный расход горючего, и горящий “чек”, то стоит провести диагностику. Эти признаки могут говорить и о других неисправностях, но если есть мультиметр, то можно проверить кислородный датчик своими руками. Специалисты рекомендуют проверять лямбду через измерение напряжений.

Но прежде любых измерений нужно прогреть ДВС. Если лямбда холодная, она не будет работать. Также рекомендуется по возможности снять датчик и осмотреть его и проводку на предмет грязи и повреждений. Если датчик деформирован, электрод поцарапан или покрыт сажей, нагаром, то лучше его заменить.

Измерения напряжения в цепи подогрева

Включают зажигание, щупами протыкают провода, которые идут к нагревателю. Можно также втыкать щупы мультиметра в разъем. Напряжение будет примерно равно напряжению в бортовой сети. Если двигатель не запущен, то напряжения может и не быть.

Обычно плюс приходит к нагревателю напрямую. Минус подает блок управления. Если отсутствует плюс, следует проверить цепи от аккумулятора до датчика. Если отсутствует минус, тогда нужно проверить цепь от ЭБУ до датчика.

Проверка нагревателя

Можно проверить работоспособность кислородного датчика при помощи омметра. Очень часто поломка связана со спиралью подогрева или проводкой к ней.

Для проверки омметр присоединяют между контактами нагревателя. Если нагреватель исправен, то омметр покажет сопротивление от 2 до 10 ОМ. В цепи подогрева сопротивление будет от 1 кОм до 10 мОм. Если сопротивления нет, то стоит поискать обрыв в проводке.

Другие методы диагностики

Если проявились признаки неисправности лямбда-зонда, для проверки работоспособности можно воспользоваться компьютерной диагностикой. Она позволяет произвести контроль рабочих параметров датчика кислорода в режиме онлайн.

Для диагностики можно воспользоваться осциллографом. Если проверка показала, что нижний предел устройства снижается до нуля вольт, то контроллер рабочий, но скоро его надо будет менять. Если кривая временной зависимости напряжения на сигнальном контакте характеризуется большей сглаженностью, то датчик уже пора заменять.

Правильно начинать диагностику четырехконтактных датчиков кислорода с визуального осмотра, эту процедуру рекомендуется выполнять каждые 10 тысяч километров пробега. Контроллер для проверки демонтируется с коллектора, при этом нельзя использовать средство WD-40 либо тормозную жидкость, поскольку их попадание на рабочую поверхность приведет к его поломке. Если применяются специальные средства при откручивании закоксовавшейся резьбы, перед самим снятием устройства их остатки удаляются.

Оцените цвет, а также состояние рабочей зоны контроллера кислорода. Если на ней видны следы сажи, это говорит о переобогащенной горючей смеси в двигателе. Ее наличие приводит к загрязнению устройства, поэтому для обеспечения более высоких показателей работы сажу надо удалить. Налет серого либо белого цвета свидетельствует об использовании присадок в моторной жидкости или горючем. Наличие блестящего налета говорит о том, что концентрация свинца в использующемся топливе превышена. Если налет интенсивный, то отремонтировать датчик не получится, его надо заменить.

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

Принцип действия лямбда зонда

Основной задачей лямбда зонда является определение химсостава выхлопных газов и уровня содержания в них молекул кислорода. Этот показатель должен колебаться в пределах от 0,1 до 0,3 процентов. Бесконтрольное превышение этого нормативного значения может привести к неприятным последствиям.

Подпишитесь на наш Telegram-канал

При стандартной сборке автомобиля, лямбда зонд монтируется в выпускном коллекторе в области соединения патрубков, однако, иногда бывают и другие вариации его установки. В  принципе, иное расположение не влияет на рабочую производительность данного прибора.

Сегодня можно встретить несколько вариаций лямбда зонда: с двухканальной компоновкой и широкополосного типа. Первый вид чаще всего встречается на старых автомобилях, выпущенных в 80-е годы, а также на новых моделях эконом-класса. Датчик широкополосного типа присущ современным авто среднего и высшего класса. Такой датчик способен не только с точностью определить отклонение от нормы определенного элемента, но и своевременно сбалансировать правильное соотношение.

Благодаря усердной работе таких датчиков существенно повышается рабочий ресурс автомобиля, снижается топливный расход и повышается стабильность удержания оборотов холостого хода.

С точки зрения электротехнической стороны, стоит отметить тот момент, что датчик кислорода не способен создавать однородный сигнал, так как этому препятствует его расположение в коллекторной зоне, ведь в процессе достижения выхлопными газами прибора может пройти определенное количество рабочих циклов. Таким образом, можно сказать, что лямбда зонд реагирует скорее на дестабилизацию работы двигателя, о чем он собственно впоследствии и оповещает центральный блок и принимает соответствующие меры.

Разновидности лямбда-зондов

Современные машины оснащаются следующими датчиками:

• Циркониевые;
• Титановые;
• Широкополосные.

Циркониевый

Одна из наиболее распространённых моделей. Создана на основе диоксида циркония (ZrO2).

Циркониевый датчик кислорода действует по принципу гальванического элемента с твёрдым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2)

Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства электролита, пропускающего ионы кислорода, проявляются при нагреве ZrO2 выше 350°C. Лямбда-зонд не будет работать, не прогревшись до нужной температуры. Быстрый нагрев осуществляется за счёт встроенного в корпус нагревательного элемента с керамическим изолятором.

Важно! Повышение температуры датчика до 950°C ведёт к его перегреву.

Выхлопные газы поступают к наружной части наконечника через специальные просветы в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в корпусе или пористую водонепроницаемую уплотнительную крышку (манжету) проводов.

Разница потенциалов образуется за счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами. Напряжение, образующееся на электродах, обратно пропорционально количеству О2 в выхлопной системе.

Напряжение, которое образуется на двух электродах, обратно пропорционально количеству кислорода

Относительно сигнала, поступающего от датчика, блок управления регулирует состав ТВС, стараясь приблизить её к стехиометрической. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, ежесекундно меняется по несколько раз. Это даёт возможность регулировать состав топливной смеси независимо от режима работы ДВС.

По количеству проводов можно выделить несколько типов циркониевых устройств:

1. В однопроводном датчике существует единственный сигнальный провод. Контакт на массу осуществляется через корпус.
2. Двухпроводное устройство оснащено сигнальным и заземляющим проводами.
3. Трёх- и четырёхпроводные датчики снабжены системой нагрева, управляющим и заземляющим проводами к ней.

Циркониевые лямбда-зонды в свою очередь разделяются на одно-, двух-, трёх- и четырёхпроводные датчики

Титановый

Визуально похож на циркониевый. Чувствительный элемент датчика создан из диоксида титана. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах скачкообразно меняется объёмное сопротивление датчика: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Соответственно, меняется проводимость элемента, о чём датчик сигнализирует блоку управления. Рабочая температура титанового датчика — 700°C, поэтому наличие нагревательного элемента обязательно. Эталонный воздух отсутствует.

Из-за своей сложной конструкции, дороговизны и привередливости к перепадам температуры большое распространение датчик не получил.

Кроме циркониевых, существуют также кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2)

Широкополосный

Конструктивно отличается от предыдущих 2 камерами (ячейками):

• Измерительной;
• Насосной.

В камере для измерений с использованием электронной схемы модуляции напряжения поддерживается состав газов, соответствующий λ=1. Насосная ячейка при работающем моторе на обеднённой смеси устраняет лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, при богатой смеси — пополняет диффузионное отверстие недостающими ионами кислорода из внешнего мира. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна количеству О2. Именно значение тока и служит детектором λ выхлопных газов.

Температура, необходимая для работы (не менее 600°C), достигается за счёт работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6

Симптоматика поломок датчика лямбда

У прибора есть ограниченный срок эксплуатации, предусмотренный на максимальный пробег 150000 км. Однако на практике, уже на 80 тыс пробега начинаются проблемы в этом приборе. Если вовремя не сменить неисправный прибор, это приведет к поломке катализатора. Покупка и замена катализатора обойдется вам в кругленькую сумму.

Водитель сам может понять, когда с датчиком твориться что-то неладное.

• Когда в холостом режиме ощущается «троение», однако зажигание работает исправно;
• Ощутимое увеличение потребление топлива;
• Провалы в ускорении, переменная динамика, потеря мощности;
• И, конечно же, загоревшаяся кнопка «CHECK ENGINE».

Неисправный датчик становится причиной образования обильного нагара во всей топливной системе и закопчению многих важных деталей, что выливается в некорректную их работу или выходу из строя.

Основные причины неисправностей лямбда-зонда и последствия его поломки

После того, как мы определились с понятием и особенностями работы датчика кислорода, можно сделать вывод, что он играет ключевую функцию в нормальной работе двигателя внутреннего сгорания. Так что же может привести к поломке лямбда зонда и выхода его из строя? Существуют два аспекта в этом вопросе: внешние факторы и внутренние о которых читайте ниже.

• Протекание в корпус датчика охлаждающей жидкости или же тормозной;
• Уход за датчиком средствами, которые не предназначены для таких целей;
• Некачественное топливо с чрезмерным содержанием свинца;
• Перегрев датчика, который также случается при использовании плохого топлива.

После того, как лямбда зонд вышел из строя ваш автомобиль начнет подавать определенные признаки:

• Существенные рывки при движении;
• Чрезмерные расход топлива;
• Плохая работа катализатора;
• Плавающие обороты двигателя;
• Излишки токсических отходов в отработавших газах.

Серьёзность всего вышеперечисленного должна наталкивать водителя на проверку лямбда зонда практически каждые 10 тыс. км. Его полная замена желательна после каждых 40 000 км пробега.

Замена датчика кислорода: интервалы замены и особенности монтажных работ

Замена кислородного датчика не является плановой процедурой, однако зачастую рекомендации сводятся к следующему:

• датчики с подогревом требуют замены каждые 100 тысяч километров пробега;
• датчики без подогрева – замена каждые 50 -80 тысяч километров; пробега:
• планарные датчики – замена каждые 160 тысяч километров пробега.

Замена лямбда зонда производится после его проверки любым из способов, описанных выше, на предмет поломки. Ремонтные работы по устранению неполадок лямбда зонда  делятся на два этапа: подготовительный и этап установки.

Подготовительный этап предполагает наличие необходимых инструментов, подбор и покупку заменяемой детали (лямбда-зонд). Далее выполняется демонтаж защиты, обработка гайки для фиксации жидким ключом или WD-40. Также нужно, чтобы не расширялся коллектор, снизить температуру двигателя до приемлемого показателя.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое обманка лямбда зонда и для чего нужны обманки кислородного датчика. Из этой статьи вы узнаете о видах обманок и эмуляторов лямбда зонда, а также на какие нюансы следует обращать внимание при их выборе и установке.

Что касается установки, потребуется:

• отсоединить с помощью отвертки разъемы всех проводов;
• открутить датчик, надев на него специальный ключ с прорезью (если датчик прикипел к другой детали, его резьбу смазывают WD-40 или жидким ключом, избегая попадания смазывающей жидкости на поверхность другой детали);
• меняем датчик на новый, устанавливая его на прежнее место без перекосов, ровно, после чего затягиваем крепление, подключаем разъемы, устанавливаем на место защиту;
• затем тестируем систему на работоспособность (отсутствие ошибок на панели приборов, иногда ошибку нужно предварительно сбросить).

Также замена кислородного датчика предполагает следующие особенности: при использовании датчика повторно необходимо обработать резьбу специальной монтажной пастой, избегая попадания ее на защитную трубку. Еще следует строго соблюдать момент затяжки, указанный производителем, а саму установку проводить аккуратно и не спеша, чтобы не повредить датчик.

Как сделать корректор (обманку) лямбда-зонд?

Есть несколько видов корректоров для кислородных контроллеров. Механическое устройство является наиболее простым и доступным в плане исполнения корректоров. Надо выточить специальный переходник, в который устанавливается лямбда-зонд, а также мини-катализатор. После этого собранное устройство монтируется в штатное место глушителя машины.

Если сломается катализаторное устройство либо кислородный датчик, установленные после него, на блок управления поступит сигнал. Модуль будет предупрежден о том, что в выхлопных газах содержатся вредные вещества, объем которых превышает допустимую величину. Управляющий блок воспримет это событие как аварийное и повысит подачу горючего для обогащения топливовоздушной смеси.

При монтаже такого корректора отработанные газы будут поступать через небольшое отверстие переходника в катализаторное устройство. Последнее наполнено керамической пылью с каталитическим слоем. Концентрация вредоносных веществ в отработанных газах будет меньше. Управляющий модуль воспримет это как правильную работу контроллера и штатного катализаторного устройства. Изготовление обманки выполняется с помощью токарного станка и схемы, в качестве материала допускается применение стали либо бронзы.

Схема механического корректора для лямбда-зонда

Универсальные чертежи, которые можно найти в сети, могут не подойти для изготовления обманки лямбда-зонда к конкретной модели авто, надо искать проверенный вариант.

Изготовление электронной обманки контроллера:

1. С помощью программы СпринтЛейаут и принтера выполняется распечатка чертежа разводки и расположения элементов схемы. Печать выполняется на глянцевой бумаге.
2. При отправке файла на печать для слоя К1 надо выбрать черный цвет на 100%. В программе установите галочку напротив пунктов Зеркально и Контур схемы. Все другие слои удаляются.
3. Затем отправляется на печать следующий слой. Для слоя М2 указывается черный цвет. Галочка напротив пункта Зеркально убирается, но она оставляется напротив второго элемента. Другие слои убираются.
4. При выполнении задачи рекомендуется использоваться фольгированный текстолит. Он должен быть односторонним, а его толщина составит не менее 1 и не более 2 мм.
5. Когда распечатка будет на руках, ее надо перенести на плату LM324 с помощью утюга. Сама плата вырезается с учетом размеров, а по ее контуру надо сделать распечатки. После вырезания приложите схему к чертежу, размеры должны полностью совпадать.
6. С использованием мелкозернистой наждачной бумаги выполняется зачистка медного слоя. С помощью топлива или растворителя делается очистка платы.
7. Затем на рабочую поверхность платы надо перенести распечатку с дорожками. На обратную (медную поверхность) устанавливается распечатанный слой элементов. Для этого фольгированная бумага прикладывается к плате и прогревается утюгом, процедура занимает не более 10 минут. При прогреве поверхность утюга надо максимально прижать к плате. В итоге тонер должен перепечататься с фольгированной поверхности на схему. Если плотность бумаги невысокая, то дорожки будут просвечиваться. Проблему можно исправить с помощью перманентного черного маркера.
8. Следующим этапом будет вытравливание, для этого потребуется хлорное железо либо перхлорат натрия.
9. Затем на плате высверливаются отверстия, выполняется припайка элементов.
10. На завершающем этапе делается регулировка рабочих параметров корректора. Для этого на вход подается +950 мВ, выполняется регулировка величины напряжения в диапазоне от 950 до 1000 мВ. Для платы LM324 процедура делается посредством настройки элементов VR3 и VR4.

Схема для изготовления электронной обманки

Распечатка схемы для установки на плату

 
Соединение всех компонентов на плате обманки

Видео «Установка механической обманки лямбда-зонда»

Канал «Замена масла и другие виды ТО» рассказал о самостоятельной установке механического корректора кислородного датчика.