Признаки неисправности кислородного датчика (лямбда-зонда) и как его проверить мультиметром

Многие автолюбители сталкивались с проблемой повышенного расхода топлива. Это может быть связано со многими проблемами двигателя: неисправностью датчика и привода холостого хода, проблемами зажигания, уменьшением компрессии, неисправностью насоса высокого давления.

Но, если расход топлива увеличился значительно (до 50%), следует незамедлительно проверить датчики кислорода, в автолюбительской практике их часто именуют «лямбда-зонд».

Что такое лямбда-зонд в машине

Лямбда-зонд сообщает информацию блоку управления двигателя о количестве кислорода, не вступившем в реакцию воспламенения в рабочих цилиндрах двигателя. Для полного прогорания кислорода смесь должна формироваться в пропорции один к пятнадцати (точнее 1 : 14,7).

Блок управления двигателя контролирует формирование смеси (устраняет причины образования обогащенной либо бедной смеси) на основании показаний датчиков, в том числе и кислородного (лямбда-зонда).

Видео — неисправный датчик кислорода:

Наименование «лямбда-зонд» взяли от качественной характеристики коэффициента избытка воздуха в смеси воздух-топливо, обозначаемого в автомобилестроении буквой греческого алфавита «лямбда».

Признаки неисправности датчика кислорода

К основным признакам неисправности датчика кислорода относятся:

• значительно повышенный расход топлива;
• неровная работа двигателя, особенно в момент нажатия педали акселератора;
• увеличение выброса токсичных отходов двигателя;
• неисправности в работе катализатора.

Принцип работы лямбда-зонда и частые причины его выхода из строя

Самая распространенная причина выхода из строя лямбда-зондов – износ. Типовая конструкция зонда изображена на рисунке:

Самыми «слабыми» местами конструкции являются керамический наконечник и электрический нагреватель. Перегорание электрического нагревателя не полностью выводит датчик из строя.

Лямбда-зонд установлен в выпускном коллекторе перед катализатором, и по мере нагревания коллектора выпускными газами двигателя разогревается до высокой температуры и сам кислородный датчик.

Электрический нагреватель в основном служит для корректности показаний кислородного датчика в первые несколько минут после запуска холодного двигателя.

Есть одно- и двухпроводные датчики, в которых электронагреватель вообще отсутствует.

Керамический наконечник выполнен из специальной пористой керамики, на который нанесен тонкий диоксида циркония, электроды выполнены из платины технологией вакуумного напыления (именно поэтому лямбда-зонды дорогие).

В процессе работы через микропоры датчика проходят выхлопные газы очень высокой температуры. Тонкий слой диоксида со временем выгорает, оксидирует, его электрические свойства изменяются.

В результате этого показания лямбда-зонда становятся недостоверными, по существу, он приходит в негодность. В этом случае всевозможные промывки, чистки, другие методы восстановления работоспособности бессмысленны.

Структурно принцип работы лямбда-зонда можно изобразить:

На схеме: 1 – диоксид циркония, 2,3 – электроды (иногда платиновые), 4 – минусовое заземление, 5 – выходной сигнальный контакт. Зонд на основе оксида циркония приобретает свойства твердого электролита при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия (именно поэтому датчик предварительно нагревают). Затем лямбда-зонд начинает регистрировать напряжение в соответствии с концентрацией кислорода.

Как видно из графика, зависимость имеет ярко выраженную скачкообразную характеристику, что очень выгодно при обработке сигналов цифровыми методами.

Ускорить преждевременный отказ работоспособности лямбда-зонда могут следующие факторы:

• попадание внутрь выхлопной системы посторонних примесей (тосол в случае нарушений прокладки ГБЦ, остатки эфира при использовании спреев «быстрый запуск» при запуске автомобиля, масла при пониженной компрессии двигателя и др.);
• высокая концентрация свинца в топливе;
• чистка выхлопной системы средствами, не предназначенными для этих целей;
• попадание в выпускной коллектор пыли, примесей, не удаленных фильтром очистки топлива.

Во многих автомобилях устанавливаются два лямбда-зонда, до и после катализатора. Это позволяет с большей точностью контролировать качество смеси, а также проверять эффективность катализатора.

Как проверить лямбда-зонд мультиметром и другими способами

Проверку работоспособности четырехвыводных лямбда-зондов, установленных на большинстве современных автомобилях, проще начать с контроля работоспособности нагревательного элемента.

Для этого необходимо мультиметр переключить в режим измерения сопротивления и «прозвонить» выводы электрического нагревателя. Обычно они выполнены из провода большего сечения. Сопротивление должно быть менее 10 Ом. Если сопротивление больше, это свидетельствует о неисправности электрического нагревателя.

Через 10000 км пробега автомобиля желательно производить визуальную проверку зонда. Для этого датчик необходимо снять с коллектора.

Многие при этом пользуются WD-спреями или, еще хуже, тормозной жидкостью. Попадание этих жидкостей в рабочую область лямбда-зонда может привести к его неисправности.

Даже если при откручивании закоксовавшегося резьбового соединения используются спецсредства, непосредственно перед съемом датчика их следует удалить. В рабочей зоне датчика следует обратить внимание на его цвет и состояние. Наличие сажи (признак обогащенной смеси) приводит к загрязнению датчика, для его лучшей работы сажу следует удалить.

Белые либо серые налеты являются свидетельством наличия присадок в масле или топливе, они также могут привести к неисправности лямбда-зонда. Блестящий налет – признак превышения концентрации свинца в топливе. При интенсивном налете датчик подлежит замене.

Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых датчиков кислорода ( б, с – лямбда-зонд с подогревателем; а — без; * цвета выводов могут отличаться от указанных):

Для того, чтобы проверить лямбда-зонд при помощи мультиметра, необходимо подключить его щупы к сигнальным проводам, переключить на предел измерения 2 Вольта. Далее искусственным образом создать ситуации обогащенной смеси, например перегазовками, или сняв разъем регулятора давления. При этом показания мультиметра должны быть более 0,8 Вольт, тогда зонд исправен.

Затем создают ситуацию обедненной смеси (можно искусственно создать подсос воздуха, приоткрутив  хомут воздуховода). Показания мультиметра должны быть менее или равны 0,2 Вольта.

Видео — как проверить лямбда зонд тестером:

Большинство компьютерных диагностик позволяют посмотреть параметры лямбда-зонда в реальном времени. Это также можно сделать обычным осциллографом. Временная зависимость напряжения на сигнальном выходе исправного лямбда-зонда будет иметь приблизительный вид:

Если нижний предел опускается до 0 Вольт, датчик изрядно «подустал», если кривая носит более сглаженный характер, датчик в обязательном порядке подлежит замене.

Замена кислородного датчика

Механическая сложность замены лямбда зонда – откручивание закоксовавшегося резьбового соединения. Здесь возможно придется воспользоваться спецсредствами. После снятия неисправного датчика следует тщательно протереть место установки датчика от остатков жидкостей.

Видео — замена лямбда-зонда на Ауди А4 Б5:

Оригинальный лямбда-зонд стоит, как правило, дорого (до 6000 рублей, иногда более). Для некоторых моделей автомобилей оригинальный датчик не найти, покупать с разборки бессмысленно. В этом случае лучше установить универсальный лямбда-зонд.

Универсальный лямбда-зонд

Установочные размеры датчиков (резьба, глубина посадки), как правило, одинаковы, лучше, конечно проверить, чтобы не повредить резьбовое соединение или новый зонд.

Универсальные лямбда-зонды продаются без разъема, только с проводами (обычно четырехпроводные, два сигнальных и два на нагревательный элемент). Далее отрезают разъем с проводами от старого неисправного родного датчика и производят качественное соединение с универсальным датчиком в полном соответствии с электрической схемой подключения.

Электрическое соединение лучше проводить методом скрутка+пайка+изоляция термоусадкой. Так как типовая характеристика всех лямбда-зондов, выполненных по одинаковой технологии, практически идентична, универсальные зонды корректно работают на двигателях всех модификаций.

Видео — установка разъёма на универсальный лямбда-зонд:

При установке датчика следует обращать внимание на герметичность соединения с коллектором, сохранность резьбы.

Чистка

Чистка лямбда-зонда – крайняя мера. Она производится только в случае, когда есть уверенность, что датчик точно показывает неправильные данные и последняя надежда перед отправкой в мусорный ящик – чистка.

Есть опыт проведения чистки зонда при помощи ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины. В любом случае, необходимо чистить только рабочую поверхность датчика. Для этого защитный кожух лямбда-зонда приходится демонтировать.

Чистку лучше производить обычной промывкой, предварительно погрузив в ортофосфорную кислоту рабочую зону датчика минут на 20. Можно производить очистку с помощью мягкой кисточки из натуральных волокон. Неплохой результат может быть получен применением гусиного пера в качестве кисточки.

Важность своевременной замены

Обычно срок эксплуатации лямбда-зондов невелик (от 10000 до 50000 километров пробега).  Некоторые автолюбители не обращают внимания на увеличенное потребление топлива.

Если учесть, что датчик как минимум на 25% увеличивает расход топлива, при среднем расходе 7 литров на 100 км,  пробеге 10000 км общий расход составит около 700 литров. При неисправном датчике перерасход будет под 200 литров. За стоимость этого топлива можно купить четыре датчика.

Своевременная замена лямбда-датчиков, соблюдение правил их эксплуатации имеет важное значение для экономии денежных средств, связанных с эксплуатацией автомобиля.

Разбираемся как определить реальный пробег автомобиля при покупке б/у экземпляра с непонятной историей.

А вы знаете на что влияет датчик температуры охлаждающей жидкости?

Как устроен датчик ABS http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/to-i-remont/kak-proverit-datchik-abs.html и как его проверить.

Видео — замена лямбда-зонда Renault Megane 2: