Лямбда-зонд (датчик кислорода) на Suzuki Eskudo




"Самая вредная книга в доме - медицинская энциклопедия. Про какую болезнь ни прочитаешь, тут же находишь у себя её симптомы"

Итак, лямбда-зонд, он же датчик кислорода.

Теория.

Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе - катализаторы) - устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси катализатор умрёт очень быстро - вот тут и приходит на помощь датчик кислорода, он же О2-датчик, он же лямбда-зонд (ЛЗ).

Название датчика происходит от греческой буквы L (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, L равна 1 (график 1). "Окно" эффективной работы катализатора очень узкое: L=1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (L)  

График 1. Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (L)

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом - путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда-зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора (рис. 1).

Схема L-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя  

Рис. 1. Схема L-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя

1 - впускной коллектор; 2 - двигатель; 3 - блок управления двигателем; 4 - топливная форсунка; 5 - основной лямбда-зонд; 6 - дополнительный лямбда-зонд; 7 - каталитический нейтрализатор.

Как это работает

Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов "дышит" выхлопными газами, а второй - воздухом из атмосферы (рис.2). Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 - 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

Схема датчика кислорода на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе  

Рис. 2. Схема датчика кислорода на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе

1 - твердый электролит ZrO2; 2, 3 - наружный и внутренний электроды; 4 - контакт заземления; 5 - "сигнальный контакт"; 6 - выхлопная труба.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 < L < 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В (график 2).

Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (L) 

График 2. Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (L) при температуре датчика 500-800оС

А - условная точка средних показаний (Uвых " 0,5 В, при L=1,0). (Обогащение смеси (уменьшение О2 в выхлопе). Обеднение смеси (увеличение О2 в выхлопе).

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля (рис. 3).

Конструкция датчика кислорода с подогревателем

Рис. 3. Конструкция датчика кислорода с подогревателем

1 - керамическое основание; 2, 8 - контакты НЭ; 3 - нагревательный элемент (НЭ); 4 - твердый электролит ZrO2 с напыленными платиновыми электродами; 5 - защитный кожух с прорезями; 6 - металлический корпус с резьбой крепления; 7 - уплотнительное кольцо; 9 - выводы датчика.

Если ЛЗ "врет"

В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу. В некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке "тает" на глазах, из трубы валит черный дым, СО "зашкаливает", а двигатель "тупеет" и на ближайшую СТО вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда достаточно большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут - ЭБУ не распознает "чужие" сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту "игнорирует".

При сгоревшем или отключенном лямбда-зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 - 0,3% до 3 - 7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях, система L-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или "пробивки" секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя практически невозможно.

Вообще лямбда-зонд - наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 - 80 тыс. км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо - свинец "отравляет" платиновые электроды лямбда-зонда за несколько бесконтрольных заправок.

Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов

Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов

а - без подогревателя; б, с - с подогревателем.

* цвет вывода может отличаться от указанного.

Взаимозаменяемость.

Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда-зонд и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы. Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в машине цепи питания для нагревателя лямбда-зонда. Недостающие провода можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать стандартные автомобильные контакты.

Цветовая маркировка выводов лямбда-зондов может различаться, но сигнальный провод всегда будет иметь темный цвет (обычно - черный). "Массовый" провод может быть белым, серым или желтым (рис. 4). Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету "накального" вывода подогревателя - он всегда красный. При замене 3-контактного лямбда-зонда на 4-контактный необходимо надежно соединить с "массой" автомобиля провод заземления подогревателя и сигнальный "минус", а накальный провод подогревателя через реле и предохранитель подключить к "плюсу" аккумулятора.

Подключение напрямую к катушке зажигания нежелательно, т. к. в цепи ее питания может стоять понижающее сопротивление. Подключиться к контактам топливного насоса достаточно сложно. Лучше всего подключить реле подогревателя лямбда-зонда к замку зажигания.


обновить    добавить комментарий

Лямбда-зонд (датчик кислорода) на Suzuki Eskudo



  • Авто Рестайлинг. Изменение экстерьера и интерьера.

    Авто рестайлинг - это изменение экстерьера и интерьера автомобиля в угоду модным тенденциям или изменившемуся корпоративному стилю марки. далее...

    Nissan начнёт продавать рестайлинговый Qashqai на североамериканском рынке в 2017 году

    Обновлённый Nissan Qashqai концерн Ниссан представит на автомобильной выставке в Детройте в январе 2017 года. далее...

    Lexus собирается выпустить новый IS F

    По сведениям японских источников, Lexus собирается выпустить новый IS F. Подробностей почти нет, но известно, что дизайн модели во многом вдохновлён купе RC F, которое недавно представили на североамериканском международном автосалоне (NAIAS). А значит, новый седан будет снабжён агрессивным бодикитом, спортивной подвеской и векторным дифференциалом крутящего момента с тремя режимами работы. далее...

    Mazda6 SKYACTIV-D возвращает дизели на Индианаполис Мотор Спидвей

    Mazda6 SKYACTIV-D станет первым дизельным автомобилем на знаменитом автодроме Индианаполис Мотор Спидвей со времён Cummins Diesel Special, который принимал участие в гонке 500 миль Индианополиса в 1952 году далее...

    Обновлённую версию Nissan Sunny/Versa засняли без камуфляжа

    В Сети появились первые фотографии Nissan Sunny 2014 (он же седан Versa). Судя по снимкам, опубликованным на Auto Sohu, модель будет обновлена незначительно - главные изменения коснутся передней облицовки. далее...

    Toyota не отказывается от рамных внедорожников

    Мир с ума сходит по кроссоверам, но традиционные рамные внедорожники ещё не сошли со сцены. Их стало заметно меньше, но они по-прежнему сохраняют привлекательность для определённой категории потребителей, считают в Toyota... далее...

    Подтверждён релиз Honda Civic Type-R в 2015 году

    Гендиректор Honda Таканобу Ито (Takanobu Ito) сообщил Auto Express, что запуск Civic Type-R по-прежнему планируется в 2015 году. До этого управляющий директор компании в Великобритании Дэйв Ходжетс (Hodgetts) уже рассказывал, что эффективная мощность модели составит как минимум 256 л. с. далее...

    Новый Honda Crider показали в Шанхае

    На шанхайском автосалоне 2013 представили прототип Honda Crider (от слов "Criteria", "критерии", и "Dreams", "мечты"). Модель уже вполне готова к производству и появится в торговых залах в мае или июне. В модельном ряду Honda она займёт место между Civic и Accord. далее...

    Nissan Navara ST-X Blackline Edition представлен в Австралии

    Компания Nissan анонсировала специальную версию Navara ST-X 4x4 Dual Cab для австралийского рынка – Blackline Edition. Модель стоимостью от 54 888 австралийских долларов предлагает на 7000 AUD больше возможностей, чем стандартный ST-X Dual Cab. далее...

    Показаны тизеры Toyota 4Runner 2014

    Toyota опубликовала первые фотографии 4Runner 2014. Дебют модели состоится 27 апреля на фестивале кантри-музыки Stagecoach. Судя по снимкам, автомобиль получил новый бампер, модифицированные фары и фонари. Если учесть, что новая версия 4Runner появилась в 2010 году, модель 2014 года, скорее всего, представляет собой всего лишь обновление, а не полный редизайн, что следует и из пресс-релиза. далее...