Современные автомобили оборудованы системами электронного впрыска горючего с возможностью регулировки состава смеси. В случае поломки устройства знание признаков неисправности лямбда-зонда поможет определить причину проблемы.
Описание устройства и где находится
С появлением систем электронного впрыска бензина перед конструкторами встала задача корректировки состава топливной смеси. Для этого стали применяться датчики кислорода или лямбда-зонды.
Устройства поддерживают состав топливной смеси в определенных переделах, что позволяет обеспечивать максимальную эффективность каталитического нейтрализатора. При иных составах смеси нейтрализатор начинает работать некорректно и выходит из строя.
В зависимости от конструкции выхлопной системы используется один или два датчика:
- Первый установлен непосредственно в выхлопном коллекторе и замеряет состав выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором. На ранних системах этот девайс был единственным.
- С введением нормативов Евро-3 стал применяться второй зонд, расположенный после нейтрализатора. Электронный блок управления анализирует данные от двух зондов и косвенно оценивает эффективность работы катализатора, а также корректирует состав смеси.
Производители установили для изделий срок службы:
- зонд без спирали подогрева — не более 80 тыс. км;
- узел с подогревом — до 100 тыс. км;
- планарные (широкополосные) зонды — до 160 тыс. км.
Заявленный ресурс зондов не является точным. Срок работы устройств зависит от множества факторов и может быть меньше или больше указанных значений.
Схема устройства
Рассмотрим схему зонда, дающую представление о размещении узлов.
Знание конструкции позволяет понять места расположения деталей, подверженных поломкам.
- 1 — металлический штуцер, предназначенный для установки зонда, на внешней поверхности имеются грани под ключ, ниже расположена резьба;
- 2 — керамический изолятор;
- 3 — уплотнительный элемент для ввода жгута проводов;
- 4 — сигнальные провода;
- 5 — металлический защитный колпачок, оснащенный вентиляционными продухами, предназначен для защиты измерительного элемента от повреждений;
- 6 — пружинная контактная часть;
- 7 — чувствительный элемент, выполненный из керамики;
- 8 — нагревательный стержень;
- 9 — вентиляционный канал;
- 10 — внешний металлический корпус.
Основные признаки и причины неисправности лямбда-зонда
Основные признаки неисправности лямбда-зонда:
- перебои в работе и плавающие обороты на холостом ходу или низкой частоте вращения вала;
- снижение разгонных параметров автомобиля;
- заметное (иногда на несколько литров) увеличение расхода топлива;
- включение индикатора Check Engine и появление ошибок в памяти блока управления.
Причинами неисправности кислородного датчика могут быть:
- поврежденный чувствительный элемент;
- засорение рабочей зоны зонда сажей или свинцом;
- разрушение проводки;
- выход из строя элемента подогрева.
Как проверить датчик кислорода?
При возникновении перечисленных выше проблем необходимо проверить состояние датчика кислорода. Проверка лямбда-зонда выполняется визуальным методом и с помощью электронного оборудования.
Визуальный осмотр
Самым первым этапом проверки является внешний осмотр детали, который состоит из этапов:
- Провести визуальный осмотр проводки и штекеров. Недопустимы оплавления изоляции, механические повреждения, окисления контактов.
- На рабочей поверхности датчика не должно иметься налета сажи и копоти. Слой сажи возникает при износе поршневых колец или плохой герметичности клапанов. Копоть изменяет чувствительность зонда, который передает неверную информацию на блок управления двигателем. После очистки детали работоспособность восстанавливается. Очистка производится мягкой щеткой и выдерживанием зонда в ортофосфорной кислоте в течение 15-20 минут.
- Если на поверхности чувствительного элемента присутствуют отложения белого или светло-серого цвета, то это свидетельствует о применении топлива с присадками на основе тетраэтилсвинца. Как правило, такой датчик быстро выходит из строя.
Внешний осмотр лямбда-зонда позволяет определить только малую часть неисправностей, более тщательный анализ выполняется при помощи тестера или мультиметра.
Проверка мультиметром
В устройстве могут перегореть цепи подогрева или начаться разрушение рабочего элемента. Эти неисправности могут быть обнаружены при помощи электронных тестовых приборов.
Существуют три разновидности штекеров лямбда-зонда:
- двухпроводной (заземление и сигнальный);
- трехпроводной (добавляется положительный провод питания нагревательного элемента);
- четырехпроводной (имеется дополнительное заземление нагревательной спирали).
Для выполнения проверки лямбда-зонда требуется заводская документация, позволяющая определить назначение проводов и цифровой мультиметр, переключенный в режим вольтметра и омметра.
Примерная последовательность действий:
- Прогреть двигатель до рабочей температуры, поскольку только в этом случае обеспечивается возможность снятия корректных данных.
- Прозвонить цепи подогрева. В нормальных условиях сопротивление находится в пределах 2-15 Ом, более точные данные можно получить из справочной литературы. Сопротивление измеряется подключением к двум пинам в штекере (для четырехпроводного зонда) или к пину нагревателя и корпусу автомобиля (в трехпроводных). Если сопротивление равно нулю, это значит, что выявлено короткое замыкание обмоток подогревательного элемента. Стремление сопротивления к бесконечности является симптомом обрыва нихромовых нитей обогрева.
- Прозвонить проводку, идущую к подогревателю от блока управления, на отсутствие разрывов.
- Проверить напряжение в сигнальной цепи. Отрицательный сигнал может браться с корпуса автомобиля или непосредственно с клеммы аккумулятора. Перед проверкой двигатель должен поработать на средних оборотах (2500-3000 об/мин) в течение 2-3 минут. Разъединить штекер и подключить тестовый прибор.
- Довести обороты до 2500-2600 об/мин и резко бросить педаль газа. Показания вольтметра находятся в пределах 0,2-1,0 вольта и меняются с частотой 1 Гц (в среднем один раз в секунду).
- Отключить трубку вакуума от регулятора давления для проверки степени обеднения смеси. Возможно принудительное обеднение смеси закрыванием рукой воздухозаборного отверстия дроссельного узла. Провести замер напряжения, которое должно находиться в пределах 0,2 вольта или ниже.
- Установить трубку обратно.
- Резко поднять обороты до максимальных. При этом напряжение должно составлять около 1 вольта.
Косвенным признаком неработоспособности зонда является стабильное напряжение около 0,45-0,5 вольта, которое не меняется от режима работы и состава смеси. Однако для подтверждения поломки рекомендуется проводить тщательную проверку осциллографом или тестовым компьютером.
Проверка с помощью осциллографа
Преимуществом проверки зонда осциллографом является возможность контроля не только значения напряжения, но и амплитуды изменения по времени. Сдвиги амплитудных характеристик в небольших пределах вызывают изменение параметров работы двигателя, но не регистрируются блоком управления, как ошибка.
Проверка осциллографом проводится в условиях специализированного сервиса, поскольку в личном владении прибор встречается нечасто.
- Прогреть двигатель.
- Подключить выводы осциллографа к датчику.
- Провести тестирование на холостых оборотах. Ниже приведены примерные кривые, снятые осциллографом. По амплитуде сигнала можно сделать вывод о состоянии детали.
- Поменять поврежденную деталь и провести повторное тестирование.
Инструкция по замене датчика своими руками
Перед началом работ требуется подготовить материалы и инструменты:
- Новый зонд.
- Гаечный ключ или насадку, которая позволит выкрутить корпус датчика из коллектора. На некоторых автомобилях можно попытаться снять устройство обычным рожковым ключом на 22 мм или газовым разводным ключом. Но основная часть машин требует использования специализированной насадки.
- Удлинитель для насадки.
- Динамометрический ключ до 50-100 Н/м.
- Защитные перчатки и нарукавники, поскольку работы производятся на нагретом коллекторе.
- Гаечные ключи для демонтажа защитных теплоизоляционных экранов и/или коллектора.
Менять лямбда-зонды следует на такую же модель или аналогичную, подходящую по параметрам. Устанавливать первый попавшийся датчик нельзя. Перед монтажом нужно внимательно изучить инструкцию, прилагаемую производителем.
Приблизительная последовательность действий при замене первого зонда:
- Прогреть силовой агрегат до рабочей температуры. При этом происходит термическое расширение элементов выхлопной системы, что позволяет облегчить задачу выкручивания сенсора из коллектора или выхлопной трубы.
- Выключить двигатель.
- Снять клемму с аккумулятора для исключения вероятности запуска электрического вентилятора системы охлаждения.
- Аккуратно разъединить разъем зонда с проводкой.
- Надеть защитные перчатки и снять провод зонда с фиксаторов.
- При помощи насадки выкрутить зонд. На этом этапе возможны трудности, поскольку стык зонда и коллектора забивается ржавчиной и сгоревшей смазкой. Для облегчения процесса может применяться локальный прогрев газовой горелкой, который позволяет выжечь ржавчину. После этого следует попытаться сдернуть зонд с места, если деталь не начала откручиваться — прогрев повторить заново.
- Протереть место установки от остатков старой графитной смазки.
- Проверить наличие штатной смазки на резьбе нового зонда. Средство может входить в комплект поставки в отдельном пакетике. Смазывающее вещество наносится тонким равномерным слоем на резьбу. Категорически запрещается нанесение на защитный колпачок, поскольку это приводит к образованию твердого нагара и ухудшению параметров работы зонда. Если на автомобиле использован датчик, закрепленный двумя болтами, то они не нуждаются в смазке.
- Аккуратно закрутить датчик на место от руки до упора.
- Затянуть зонд ключом с требуемым моментом. Большинство производителей указывают силу 40-45 Н/м, но рекомендуется уточнять значение по сервисной литературе. При отсутствии динамометрического ключа затяжка производится доворотом зонда на 180º после закручивания рукой до упора.
- Проложить жгут по фиксаторам, закрепить при необходимости хомутами.
- Подключить аккумулятор и удалить ошибки из блока управления. Ошибки убираются при помощи компьютера или иным способом (в зависимости от марки и модели автомобиля).
При установке зонда требуется соблюдать момент затяжки. Превышение силы приводит к разрушению корпуса зонда или срыву резьбы, низкий момент является причиной прорыва выхлопных газов и неравномерного прогрева детали.