Содержание
- Что такое лямбда-зонд?
- Причины поломки кислородного датчика
- Проверка работоспособности лямбда-зонда
- Визуальная проверка лямбда-зонда
- Проверка лямбда-зонда мультиметром
- Проверка лямбда-зонда на бедную смесь
- Замена лямбда-зонда
- Лямбда зонд 1 (на выпускном коллекторе) при ошибке P0171 – бедная смесь
- Рекомендуем посмотреть:
Примечание: данная статья является общеинформационной и относится к любой марке автомобиля с циркониевым лямда зондом
Существует распространенное мнение, что лямбда-зонд является датчиком наличия кислорода в выхлопных газах. Это приводит к неправильному пониманию работы датчика и в некоторых случаях ведет к ошибкам при диагностике и в ремонте.
Существует распространенное мнение, что лямбда-зонд является датчиком наличия кислорода в выхлопных газах. Это приводит к неправильному пониманию работы датчика и в некоторых случаях ведет к ошибкам при диагностике и в ремонте.
Давайте рассмотрим работу системы управления двигателем подробнее и проведем несколько экспериментов для выяснения деталей работы датчика.
Для полного сгорания 1 кг бензина требуется приблизительно 14,7 кг воздуха. Такой состав смеси называется «стехиометрическим». Полное сгорание топлива сопровождается образованием углекислого газа (С02) и водяного пара (Н2O). Отношение стехиометрического состава смеси к реальному принято обозначать буквой – λ (Лямбда). Если λ 1 бедная смесь. В отработавших газах реального двигателя при сгорании стехиометрической смеси присутствует также незначительное количество токсических веществ (СО, ОН, NOx) и кислород (O2). Горение стехиометрической смеси обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработанных газах, особенно при работе с катализатором, оптимальную экономичность и мощность двигателя. При наличии катализатора токсические вещества взаимодействуют с кислородом и преобразуются в нетоксичные (СO2, Н2O, N2).
Если в цилиндр подавать больше бензина чем требуется для полного сгорания поступившего воздуха, то смесь будет богатой (λ 1), когда бензина подается меньше чем нужно для полного сгорания поступившего воздуха, в выхлопных газах будет присутствовать значительное количество кислорода (O2). По мере обеднения смеси концентрация кислорода будет увеличиваться, а углекислого газа и водяного пара уменьшаться. В выхлопе почти не образуется угарного газа (СО). В зависимости от степени обеднения смеси выхлопные газы могут содержать токсичные NOx и СН. Небольшое обеднение позволяет повысить экономичность двигателя, но снижает мощность. Сильное обеднение приводит к потере и мощности и экономичности.
Датчик способный измерить состав смеси называется лямбда зонд. Наиболее распространенные циркониевые датчики, которых еще называют датчиком кислорода. При работе двигателя на бедной смеси, и при значительном содержании кислорода в отработавших газах сигнал датчика будет иметь низкий уровень – напряжение в пределах 0,05. 0,1 В. А для богатой смеси соответственно высокий уровень сигнала – 0,9. 1 В.
Вышесказанное есть общеизвестная информация, и относится к идеальному сгоранию гомогенной смеси. В реальном двигателе процессы могут иметь значительное отличие от идеальных условий. Например, если в одном из цилиндров будет неисправна свеча, и не будет происходить сгорание топлива, тогда топливовоздушная смесь из данного цилиндра будет попадать в выхлопную систему, а это кислород (O2) и топливо (СН). Не зависимо от того какая смесь сгорает в других цилиндрах двигателя, хоть богатая, хоть бедная, в выхлопных газах всегда будет значительное количество кислорода и топлива. Второй пример, когда не работает форсунка одного из цилиндров, и весь воздух с данного цилиндра попадает в выпускную систему. Для любого состава смеси в остальных цилиндрах в отработавших газах двигателя будет большое содержание кислорода.
Если считать, что циркониевый лямбда-зонд реагирует на кислород в выхлопных газах, то можно предположить что в случае неисправности одной свечи или одной форсунки многоцилиндрового бензинового двигателя наш датчик будет всегда выдавать низкий уровень сигнала даже при работе исправных цилиндров на переобогащенной смеси.
Рассмотрим работу системы управления двигателем при работе с коррекцией состава смеси по сигналу датчика состава смеси. Если система управления двигателем получает низкий уровень сигнала с лямбда зонда (около нуля вольт), то на следующих циклах работы количество топлива увеличивается. Когда топлива станет слишком много, датчик зафиксирует богатую смесь и сигнал поднимется до 1 вольта. Реакцией системы будет уже плавное уменьшение количества топлива. И так далее. Такой режим называется работой по замкнутой петле по сигналу лямбда зонда.
Для примера взят автомобиль Audi 1994 года 2,6 V-образный 6-ти цилиндровый. Данный мотор работает как два 3-х цилиндровых и каждая сторона двигателя работает как отдельный банк а так же имеет свой выпускной тракт и состав смеси регулируется отдельно по сигналам двух лямбда зондов. Для проведения эксперимента важно, что система не отключает лямбда регулирование при возникновении пропусков воспламенения в цилиндрах.
Мы вывели на экран осциллографа сигналы с обоих лямбда зондов, а также на сканере отобразили график топливной коррекции для каждого банка цилиндров.
Прогрели двигатель и начали проводить эксперимент.
Читайте также: Где находится реле звукового сигнала ваз 2106
На записи видно, что оба банка работают по замкнутой петле – датчики попеременно фиксируют то богатую, то бедную смесь. Коррекция топливоподачи по сканеру в диапазоне 0,98 – 1.02 для обоих сторон двигателя.
Мы для эксперимента на данном двигателе под высоковольтные провода подставили контактные проводки, и можем искру любого цилиндра левой головки закоротить на массу. Таким образом, мы можем отключить искру во время работы мотора.
Проведем первый эксперимент, отключим искру пятого цилиндра. По осциллографу видно, что напряжение датчика кислорода данного банка упало почти до ОВ. Датчик стал фиксировать несгоревший кислород в отработанных газах левой стороны двигателя. По сканеру видно, что блок управления стал реагировать на данный сигнал, добавляя топливо цилиндрам левой головы. Но сколько бы форсунки не впрыскивали топлива в цилиндры, в выхлопе данной головки все равно останется кислород из неработающего пятого цилиндра. Обратите внимание,что, несмотря на кислород в выхлопе, датчик кислорода левой головы показал богатую смесь в тот момент, когда коррекция достигла 1,10. И блок управления стал работать по замкнутой петле с топливной коррекцией 1,08-1,10.
Вернем искру. Сгорание в цилиндре восстановилось, и лишний кислород перестал поступать в выхлопную систему. Датчик показал богатую смесь. Дождемся стабилизации работы двигателя. Топливные коррекции вернулись в норму и находятся в районе 1,00. Датчики снова попеременно показывают богатую – бедную смесь.
Отключим форсунку четвертого цилиндра. В выхлоп будет поступать весь кислород с неработающего цилиндра. Датчик снова показывает бедную смесь, Блок управления увеличивает топливные коррекции. Количество топлива поступающего в 5-й и 6-й цилиндр плавно растет, но весь кислород с 4-го цилиндра все равно поступает в выхлоп. Но когда топливная коррекция достигла 1,23- 1,25, датчик снова показал богатую смесь, не смотря на то, что в выхлопную систему данного банка поступает треть несгоревшего воздуха.
Подключаем разъем форсунки на место и ждем стабилизации работы двигателя. Топливная коррекция вернулась к исходным 0,98 – 1,02.
Теперь отключим искру сразу во всех цилиндрах левой стороны двигателя, Двигатель будет вращаться благодаря работе цилиндров только правой стороны. При этом горения в цилиндрах левой стороны не будет, и к левому датчику кислорода будет поступать воздух и топливо. Датчик видит избыток кислорода и выдает ОВ. Для эксперимента я обогащаю смесь дополнительным топливом из баллончика. Мы видим, что датчик кислорода может показать богатую смесь, даже если в выхлопную систему поступает весь кислород воздуха и топливо без выхлопных газов.
Почему циркониевый датчик кислорода может показать богатую смесь даже при значительном содержании кислорода в выхлопе?
На рисунке представлена схема датчика кислорода на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе. 1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний платиновые электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.
Циркониевый датчик содержит оксид циркония с примесью оксида иттрия. Такой состав создает в кристаллической решетке ячейки со свободными двухвалентными связями, к которым может присоединяться ион кислорода и перемещаться через слой оксида циркония, и перемещать положительный заряд с одной поверхности на другую.
Процесс перемещения заряженного иона напоминает механизм перемещения электронов и дырок в полупроводниках. Ионы кислорода становятся достаточно подвижны, и могут перемещаться в слое оксида циркония только при температуре более 350 градусов. Работа датчика возможна только при температуре чувствительного элемента не ниже 300. 350°С (иначе он не выдает сигнал), а предельная температура может достигать 950°С. Первые модификации «лямбда-зонда» необходимо было располагать как можно ближе к выпускному коллектору для обеспечения скорейшего прогрева и включения датчика в работу. Современные зонды снабжены специальным нагревательным элементом, и место установки стало не столь критичным.
Оксид циркония с обеих сторон покрыт микропористым слоем платины, которая играет роль электродов. Но нагретая платина работает как микрокатализатор для окисления СО и СН на поверхности датчика. Мы знаем, что катализатор начинает выполнять свою функцию только после прогрева. Аналогично и датчик кислорода включается в работу только после прогрева, когда нагретая платина станет работать катализатором, и на поверхности датчика будет происходить реакция между кислородом, который присутствует в выхлопе и частицами угарного газа и несгоревшего топлива. Пока кислорода в выхлопе будет достаточно для реакции полного окисления СО и СН, до тех пор, ионы кислорода из оксида циркония не отбираются, нет движения заряженных частиц через слой оксида циркония, следовательно, напряжение на выходе датчика не возникает, и сигнал будет около ОВ. Платине, как катализатору легче взять кислород с выхлопных газов, чем отобрать его у оксида циркония и тратить энергию на генерирование электрического тока в датчике. Если кислорода в выхлопе станет недостаточно для полного каталитического окисления СО и СН на поверхности платины датчика тогда недостающий атом кислорода будет взят с оксида циркония. Это вызовет движение заряженных ионов кислорода изнутри датчика наружу, и напряжение нашего датчика поднимется до 1В. Такая конструкция датчика позволила получить скачек напряжения при переходе от бедной смеси к богатой.
Читайте также: Не снимается руль со шлицов что делать
Каждый раз, когда сигнал датчика имеет высокий уровень, ионы кислорода движутся с внутренней полости датчика в выхлопную систему. Для нормальной работы датчика кислород внутрь датчика должен постоянно поступать из атмосферы. Поскольку датчик генерирует очень слабый ток то и количество кислорода ему достаточно получать по проводам, внутри изоляции между токопроводящих жил.
Нужно следить, чтоб данный путь кислорода не перекрыть. Не допускается обрабатывать разъем датчика кислорода жидкостями типа WD-40. Не допускается пайка проводов с флюсом, который попадает внутрь изоляции провода, перекрывает путь кислороду. Даже использование термоусадочной трубки с клеевым слоем приводит к выходу из строя датчика. Соединять провода датчика кислорода можно только методом обжима и использовать обычную термоусадочную трубку.
Если на сигнальном проводе датчика по отношению к проводу массы или массе датчика появляется отрицательное напряжение более -450мB это результат недостаточного содержания кислорода в эталонной камере в результате герметизации проводов или трещины керамического купола или проникновение выхлопных газов внутрь датчика. В таком случае в режиме принудительного холостого хода, когда в выпускную систему попадает воздух, ионы кислорода движутся через слой оксида циркония в обратном направлении внутрь в эталонную камеру, и напряжение датчика меняет полярность.
Теперь мы можем назвать циркониевый лямбда зонд датчиком избытка кислорода в выхлопных газах. Только если кислорода в выхлопе будет недостаточно для полного каталитического окисления угарного газа и углеводородов, только тогда сигнал датчика примет высокий уровень и будет сигнализировать о богатой смеси.
Теперь становится ясно, почему циркониевый лямбда зонд меняет напряжение скачком, а не пропорционально содержанию кислорода в выхлопе и содержание кислорода в эталонной камере может быть менее 21%. Почему точка переключения находится строго в стехиометрии независимо от типа используемого топлива. Почему датчик может показывать богатую смесь даже при наличии в выхлопе кислорода.
Для того, что процесс сгорания топлива в двигателе авто проходил эффективно, а выброс загрязняющих веществ был наименьшим, топливо обязано сгорать в необходимой пропорции с воздухом. При соблюдении баланса соотношения пропорций, присутствие кислорода в выхлопных газах будет минимальным. Но данные пропорции могут нарушаться, а случается это из-за неправильной работы лямбда-зонда.
Что такое лямбда-зонд? Почему он ломается? И как осуществлять проверку лямбда-зонда, и если необходимо произвести замену, разберем в статье.
Автосервисы в Москве по проверке лямбда-зонда:
Станция метро: Тульская
"Check Motors", Загородное шоссе, 1к2, стр. 12
Станция метро: Семёновская
"Rais Car", ул. Ибрагимова, д. 5
Что такое лямбда-зонд?
Лямбд-зонд, другими словами — кислородный датчик, достаточно важнейший элемент в устройстве автомобиля. Занимается он контролем содержания кислорода в выхлопных газах. Показатель не сгоревшего кислорода весьма важный. Т.к. для эффективного сжигания топливовоздушной смеси необходимо точное поддержание пропорций горючего и воздуха. Ведь доказано наукой, что для абсолютного сгорания топливной смеси необходимо точное соотношение топлива и воздуха (1:14.7). Это соотношение называется стехиометрической смесью.
Разумеется, это соотношение не константа. Зависит она существенно от температуры воздуха, атмосферного давления, давления нагнетания турбины. Поддержанием данного соотношения и занимается лямбда-зонд, который анализирует количество кислорода в выхлопе. Затем отдает эти параметры системе управления двигателя, которая уже и принимает решение — увеличивать количество горючего в смеси, либо уменьшать. Такой анализ проводится непрерывно.
При нарушении данных пропорций топливовоздушная смесь окажется либо бедной, либо обогащённой. Приводит это, как обычно, к увеличению расхода горючего и потери мощности двигателя.
Поэтому, при неполадках лямбда-зонда (кислородного датчика), он передает неверные показания системе управления двигателя, которая формирует неверные параметры смеси. Таким образом, если формируется богатая смесь, топливо просто уходит зря, если бедная – то горение непродуктивное, мотор перегревается, теряет мощность.
Причины поломки кислородного датчика
Причины поломки бывают разными, но это влияют различные факторы.
Причины:
Характерные черты поломки лямбда-зонда:
Читайте также: Мягкие колодки на ваз
Поэтому, если Вы заметили признаки неправильной работы кислородного датчика, но стоит это откладывать на потом. Игнорирование проблемы может привести к очень нехорошим последствиям. Поэтому мы рекомендуем иногда производить проверку лямбда-зонда. Лучше всего делать это через каждые 5-10 тыс.км, можно совмещать, например, с заменой масла, проводя плановое ТО. Делается это самостоятельно и достаточно просто.
Проверка работоспособности лямбда-зонда
Определение пригодности к эксплуатации лямбда-зонда осуществляется с помощью приборов: осциллографа, вольтметра, мультиметра, но и визуальным осмотром.
Сперва, мы рекомендуем оценить состояние визуально, а уже потом приступать к проверке различными приборами.
Визуальная проверка лямбда-зонда
В первую очередь осмотрите разъемы подключения. Датчик должен надежно фиксироваться в них.
Осмотрите сам кислородный датчик, должны отсутствовать признаки:
Проверка лямбда-зонда мультиметром
Проверка состоит из следующих шагов:
Случается и так, что напряжение вообще отсутствует. Означает, что проблема в проводке. В связи с этим необходимо проверить все провода от выключателя зажигания до реле.
Проверка лямбда-зонда на бедную смесь
Для проверки лямбда-зонда на бедную смесь надо имитировать подсос воздуха. Делается это с помощью вакуумной трубки. Если датчик исправен, то показания будут в районе 0.2 В либо менее. При отрицательном результате он не исправен.
Замена лямбда-зонда
Замена датчика проводится при холодном моторе. Не забудьте выключить зажигание. Стоит помнить, что маркировки старого и нового датчика должны быть совпадать.
Замена выполняется в следующем порядке:
1. Найдите лямбда-зонд, находится он до катализатора.
2. Затем используя специальный съемник открутите его с помощью ключа.
Проявляйте осторожность, чтобы не сорвать резьбу.
3. Отсоединяется старый датчик и к проводам присоединяется новый.
4. Закручиваете обратно.
5. После установки датчика требуется проверка его работоспособности.
Автосервисы в Москве по замене лямбда-зонда:
Лямбда зонд 1 (на выпускном коллекторе) при ошибке P0171 – бедная смесь
Прошу Вашей помощи. С ошибкой по бедной смеси мучаюсь уже около года.
Ошибка плавающая, загорается примерно через каждые 300 километров. Тухнет сама после 100-200 километров.
Двигатель Z16XE1, машина 2007 года выпуска, пробег 90 000 км.
Были проведены следующие работы:
1. Чистка ЕГР;
2. Чистка дроссельной заслонки;
3. Снимали клапанную крышку, проверяли мембрану клапана рециркуляции выхлопных газов. Мембрана была целая, следов масла на ней практически не было.
Каналы рециркуляции впускного коллектора не чистили. Сказали на СТО, что они не должны быть грязными.
Так же при проверке первой лямбды мастер сказал, что она работает не так, как должна. При пуске двигателя она сразу выдает напряжение 3В (по совам мастера должна выдавать не более 0,5В). Потом синусоида нормальная. Напряжение так же около 3В.
Так же при подключении Opcoma через раз видна информация о лямбда зонде первом. Иногда не видит его вообще.
При поиске в каталогах нового лямбда зонда выходит парт номер GM 855268 и замена DELPHI ES1079812B1. Разница в цене у них около 500 на данный момент.
Подскажите, есть ли смысл вообще менять лямбду или то напряжение которое озвучил мастер, в пределах нормы?
Так же прошу Вас подсказать, может кто то сталкивался с подобной ошибкой, куда еще смотреть можно.
Источник: