Что такое датчик кислорода: Как работают датчики: датчик кислорода

Содержание

Как работают датчики: датчик кислорода

Датчик кислорода, также называемый датчиком O2, выполняет функцию, указанную в его названии, а именно измеряет количество кислорода в отработавших газах. И хотя это может показаться несложной задачей, датчик O2 является одним из наиболее важных датчиков транспортного средства, который отвечает за соблюдение баланса между топливом и воздухом и сведение к минимуму объема вредных выбросов. Поэтому вам полезно будет узнать, для чего он предназначен, почему он выходит из строя, и, что важно, как его заменить в случае поломки.

Как работает датчик O2?

В большинстве автомобилей установлено по крайней мере два кислородных датчика, расположенных в выхлопной системе. Один из них обязательно устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, а один или несколько — после каталитического нейтрализатора. Кислородный датчик, установленный перед каталитическим нейтрализатором, регулирует подачу топлива, а датчик, расположенный после него, измеряет эффективность работы каталитического нейтрализатора.

Датчики O2 обычно можно отнести к категории узкодиапазонных или широкодиапазонных. Чувствительный элемент находится внутри датчика, заключенного в стальной корпус. Молекулы кислорода из выхлопных газов проходят через крошечные прорези или отверстия в стальной оболочке датчика, чтобы достичь чувствительного элемента, или ячейки Нернста. С другой стороны ячейки Нернста кислород из воздуха вне выхлопной системы перемещается вниз по датчику O2 и контактирует с ним. Разница в количестве кислорода между наружным воздухом выхлопными газми вызывает поток ионов кислорода и создает напряжение.

Если смесь выхлопных газов слишком богата и в выхлопе слишком мало кислорода, в электронный блок управления (ЭБУ) двигателя подается сигнал на уменьшение количества топлива, поступающего в цилиндр. Если смесь выхлопных газов слишком бедна, то посылается сигнал на увеличение количества топлива, подающегося в двигатель. Если топлива слишком много, в выхлопных газах присутствуют углеводороды и угарный газ. Если топлива слишком мало — загрязняющие атмосферу оксиды азота. Сигнал датчика помогает поддерживать оптимальный состав смеси. Широкодиапазонные датчики O2 имеют дополнительную насосную ячейку O2 для регулирования количества кислорода, подающегося к чувствительному элементу. Это позволяет производить измерения в гораздо более широком диапазоне соотношения компонентов топливной смеси.

Почему возникают неисправности датчиков кислорода?

Поскольку датчик кислорода находится в потоке выхлопных газов, он может загрязниться. Обычно причиной загрязнения является чрезмерно богатая топливная смесь или выброс масла в более старых двигателях, а также просачивание в камеру сгорания охлаждающей жидкости через прокладки. Он также подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур и, как и любой другой компонент, может со временем изнашиваться. Все это может повлиять на характеристики отклика кислородного датчика, что способно привести к увеличению времени отклика или изменению кривой напряжения датчика, а в долгосрочной перспективе — к снижению эффективности датчика.

Каковы признаки неисправности датчика кислорода?

При поломке датчика кислорода компьютер больше не может определять соотношение топливно-воздушной смеси, поэтому он вынужден «гадать». В связи с этим существует несколько контрольных признаков, на которые стоит обратить внимание:

Индикатор проверки двигателя: хотя он может загореться по многим причинам, обычно это связано с выхлопными газами.
Большой расход топлива: неисправный кислородный датчик нарушит правильное смешивание воздуха и топлива, что приведет к увеличению расхода топлива.
Неровная работа двигателя на холостом ходу или пропуски зажигания: поскольку выходной сигнал датчика кислорода помогает контролировать синхронизацию двигателя, интервалы сгорания и топливно-воздушную смесь, неисправность датчика может стать причиной неровной работы двигателя.
Вялый разгон.

Устранение неисправностей датчика O2

Чтобы определить причину неправильной работы датчика O2, выполните следующие действия:

Считайте коды неисправностей с помощью диагностического прибора. Обратите внимание, что при обнаружении проблем с датчиками O2 прибор часто выдает несколько кодов неисправностей.
Лямбда-зонды имеют внутренний нагреватель, поэтому следует проверить сопротивление нагревателя — оно обычно бывает довольно низким.
Проверьте подачу питания на нагреватель — зачастую это провода одного цвета.
Проверьте электрический разъем на наличие повреждений или грязи.
Проверьте выпускной коллектор и топливные форсунки на наличие утечек, а также состояние элементов системы — это может повлиять на правильность работы датчика.
Проверьте правильность показаний датчика O2, выполнив замер концентрации кислорода с помощью четырех- или пятикомпонентного газоанализатора.
Используйте осциллограф для проверки сигнала на холостом ходу и при 2500 об/мин.
Если доступ к проводке датчика затруднен, используйте данные в реальном времени, чтобы проверить наличие сигнала.
Проверьте состояние защитной трубки чувствительного элемента датчика на наличие признаков повреждения и загрязнения.

Коды распространенных неисправностей

Ниже приведены коды самых распространенных неисправностей и причины их возникновения:

P0135: датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором 1, отопительный контур / разомкнут
P0175: богатая топливная смесь (ряд 2)
P0713: неправильно сбалансирован состав смеси (ряд 2)
P0171: бедная топливная смесь (ряд 1)
P0162: неисправность цепи датчика O2 (ряд 2, датчик 3)

Как произвести замену датчика кислорода

Советы по замене кислородных датчиков

Прежде чем заменить датчик, вам необходимо выявить причину неисправности. Подключите диагностический прибор, например Delphi DS, выберите нужный автомобиль и считайте код(-ы) неисправности(-ей). Подтвердите код неисправности, выбрав действительные данные и сравнив значение с датчика, в котором вы предполагаете неисправность, со значением заведомо рабочего датчика. При необходимости обратитесь к данным производителя автомобиля, чтобы найти правильное значение для сравнения.Чтобы убедиться в том, что проблема обусловлена неисправным датчиком, а не проводкой, могут потребоваться другие инструменты или оборудование.
Поскольку во многих автомобилях новых моделей имеется несколько датчиков кислорода, убедитесь, что вы правильно определили неисправный датчик, чтобы по ошибке не заменить исправный. Производители транспортных средств несколько по-разному обозначают положение датчиков «ряд 1» и «ряд 2», «перед/зад» и «до/после», поэтому следует убедиться в том, что вы нашли нужный (неисправный) датчик. Лучший способ сделать это — с помощью диагностического инструмента посмотреть данные в реальном времени.
После этого отсоедините провод от датчика.
С помощью гаечного ключа или специального торцевого ключа для датчиков кислорода выкрутите датчик из его посадочного места. Затем утилизируйте старый датчик и замените его новым.
В большинстве случаев резьбовое соединение датчика имеет специальное токопроводящее покрытие от прикипания, поэтому достаточно просто установить новый датчик на место старого.
Чтобы предотвратить схватывание датчика в резьбе, все датчики Delphi поставляются с высокотемпературным противозадирным составом, который либо наносится на заводе-изготовителе, либо прилагается в комплекте. При необходимости нанесите состав на новый датчик перед установкой. Не наносите чрезмерное количество противозадирного средства на резьбу, так как это может привести к загрязнению чувствительного элемента.
Затяните датчик рекомендованным моментом.
После установки датчика подключите электронный разъем.
Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все сопутствующие коды неисправностей.
Наконец, включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя погас, а затем проведите ходовые испытания.

Кислородный датчик: устройство, назначение, диагностика

Сомнительная заправка, плохой бензин, «чек» на панели — стандартный и быстрый путь к замене кислородного датчика. Про лямбда-зонд слышали многие автомобилисты, но мало кто разбирался, за что именно он отвечает и почему так легко выходит из строя. Рассказываем про датчик кислорода — «обоняние» двигателя.

Лямбда и стехиометрия двигателя

Название датчика происходит от греческой буквы λ (лямбда), которая обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. Для полного сгорания смеси соотношение воздуха с топливом должно быть 14,7:1 (λ=1). Такой состав топливно-воздушной смеси называют стехиометрическим — идеальным с точки зрения химической реакции: топливо и кислород в воздухе будут полностью израсходованы в процессе горения. При этом двигатель произведёт минимум токсичных выбросов, а соотношение мощности и расхода топлива будет оптимальным.

Если лямбда будет <1 (недостаток воздуха), смесь станет обогащённой; при лямбде >1 (избыток воздуха) смесь называют обеднённой. Чересчур богатая смесь — это повышенный расход топлива и более токсичный выхлоп, а слишком бедная смесь грозит потерей мощности и нестабильной работой двигателя.

Зависимость мощности и расхода топлива от состава смеси

Из графика видно, что при λ=1 мощность двигателя не пиковая, а расход топлива не минимален — это лишь оптимальный баланс между ними. Наибольшую мощность мотор развивает на слегка обогащённой смеси, но расход топлива при этом возрастает. А максимальная топливная эффективность достигается на слегка обеднённой смеси, но ценой падения мощности. Поэтому задача ЭБУ (электронного блока управления) двигателя — корректировать топливно-воздушную смесь исходя из ситуации: обогащать её при холодном пуске или резком ускорении, и обеднять при равномерном движении, добиваясь оптимальной работы мотора во всех режимах. Для этого блок управления ориентируется на показания датчика кислорода.

Зачем нужен кислородный датчик

Датчиков в современном двигателе великое множество. С помощью различных сенсоров ЭБУ замеряет температуру забортного воздуха и его поток, «видит» положение дроссельной заслонки, отслеживает детонацию и положение коленвала — словом, внимательно следит за воздухом «на входе» и показателями работы мотора, регулируя подачу топлива для создания оптимальной смеси в цилиндрах.

Схема лямбда-коррекции двигателя

Лямбда-зонд показывает, что же получилось «на выходе», замеряя количество кислорода в выхлопных газах. Другими словами, кислородный датчик определяет, оптимально ли работает мотор, соответствуют ли расчёты ЭБУ реальной картине и нужно ли вносить в них поправки. Основываясь на данных с лямбда-зонда, ЭБУ вносит соответствующие коррекции в работу двигателя и подготовку топливно-воздушной смеси.

Где находится кислородный датчик

Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе или приёмной трубе глушителя двигателя, замеряя, сколько несгоревшего кислорода находится в выхлопных газах. На многих автомобилях есть ещё один лямбда-зонд, расположенный после каталитического нейтрализатора выхлопа — для контроля его работы.

Если у двигателя две головки блока (V-образники, «оппозитники»), то удваивается количество выпускных коллекторов и катализаторов, а значит и лямбда-зондов — у современной машины может быть и 4 кислородных датчика.

Устройство кислородного датчика

Классический лямбда-зонд порогового типа — узкополосный — работает по принципу гальванического элемента. Внутри него находится твёрдый электролит — керамика из диоксида циркония, поэтому такие датчики часто называют циркониевыми. Поверх керамики напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Будучи погружённым в выхлопные газы, датчик реагирует на разницу между уровнем кислорода в них и в атмосферном воздухе, вырабатывая на выходе напряжение, которое считывает ЭБУ.

Циркониевый элемент лямбда-зонда приобретает проводимость и начинает работать только после прогрева до температуры 300 °C. До этого ЭБУ двигателя действует «вслепую» согласно топливной карте, без обратной связи от кислородного датчика, что повышает расход топлива при прогреве двигателя и количество вредных выбросов. Чтобы быстрее задействовать лямбда-зонд, ему добавляют принудительный электрический подогрев. Кислородные датчики с подогревом внешне отличаются увеличенным количеством проводов: у них 3–4 жилы против 1–2 у обычных датчиков.

В названии узкополосного датчика кроется его недостаток — он способен замерять количество кислорода в выхлопе в достаточно узком диапазоне. ЭБУ может корректировать смесь по его показаниям только в некоторых режимах работы мотора (холостой ход, движение с постоянной скоростью), что не отвечает современным требованиям по экономичности и экологичности двигателей. Для более точных замеров в широком диапазоне используют широкополосный лямбда-зонд (A/F-сенсор), который также называют датчиком соотношения «воздух-топливо» (Air/Fuel Sensor). Обычно к нему подходят 5–6 проводов, хотя бывают и исключения.

Внешне «широкополосник» похож на обычный датчик кислорода, но внутри есть отличия. Благодаря специальным накачивающим ячейкам эталонный лямбда-коэффициент газового содержимого датчика всегда равен 1, и генерируемое им напряжение постоянно. А вот ток меняется в зависимости от количества кислорода в выхлопных газах, и ЭБУ двигателя считывает его в реальном времени. Это позволяет электронике быстрее и точнее корректировать смесь, добиваясь её полного сгорания в цилиндрах.

Почему до сих пор производят узкополосные датчики? Во-первых, для старых автомобилей, где A/F-сенсоры не применялись. Во-вторых, из-за особенностей «широкополосника» его нельзя устанавливать после катализатора, где он быстро выходит из строя. А контролировать работу катализатора как-то надо. Поэтому в современных двигателях ставят два лямбда-зонда разного типа: широкополосный (управляющий) — в районе выпускного коллектора, а узкополосный (диагностический) — после катализатора.

Причины и признаки неисправности лямбда-зонда

Основная причина поломок кислородных датчиков — некачественный бензин: свинец и ферроценовые присадки оседают на чувствительном элементе датчика, выводя его из строя. На состояние лямбда-зонда влияет и нестабильная работа двигателя: при пропусках зажигания от старых свечей или пробитых катушек несгоревшая смесь попадает в выхлопную систему, где догорает, выжигая и катализатор, и датчики кислорода. Приговорить датчик также может попадание в цилиндры антифриза или масла.

Самый очевидный признак неисправности лямбда-зонда — индикатор Check Engine на приборной панели. Считав код ошибки с помощью сканера или самодиагностики, можно проверить, какой именно датчик вышел из строя, если их несколько. Иногда всё дело в повреждённой проводке датчика — с проверки цепи и стоит начать поиск поломки.

Но далеко не всегда проблемный лямбда-зонд зажигает «Чек»: иногда он не ломается полностью, а медленно умирает, давая при этом ложные показания, из-за чего ЭБУ двигателя неверно корректирует состав смеси. В этом случае нужно ориентироваться на косвенные признаки — ухудшение работы двигателя.

Проблемы с датчиком кислорода нарушают всю систему обратной связи и лямбда-коррекции, вызывая целый букет неисправностей. Прежде всего, это увеличение расхода топлива и токсичности выхлопа, снижение мощности и нестабильный холостой ход. Если вовремя не заменить лямбда-зонд, следом выйдет из строя каталитический нейтрализатор, осыпавшись из-за перегрева от обогащённой смеси.

Универсальные кислородные датчики

Цена на оригинальные датчики кислорода вряд ли обрадует автомобилистов, но все лямбда-зонды работают по единому принципу, что позволяет без труда подобрать замену. Главное, чтобы соответствовал типа датчика (широкополосный/узкополосный), количество проводов и резьбовая часть. В продаже есть универсальные кислородные датчики без разъёма, которые можно использовать на десятках моделей автомобилей — подобрать и купить лямбда-зонд не составляет проблемы.

Чтобы избежать проблем с кислородными датчиками, следите за состоянием двигателя, заправляйтесь качественным топливом и регулярно выполняйте компьютерную диагностику, которая позволит выявить неисправности на ранней стадии.

Что делает кислородный датчик?

Опубликовано
Пт, 9 июня 2017 г.

Как владелец транспортного средства, последнее, что вы хотите видеть, это горящий ярко-оранжевый индикатор «Check Engine». Это предупреждение почти всегда является результатом срабатывания датчика кислорода, также известного как O2. Еще одним предупреждающим знаком может быть сообщение на компьютере вашего автомобиля о неисправности цепи обогревателя. Когда вы видите индикатор Check Engine (CEL) или сообщение о неисправности цепи нагревателя, это может означать, что ваш датчик O2 просто вышел из строя. Конечно, это также может означать, что ваш автомобиль работает неправильно, что приводит к чрезмерному количеству выбросов. В любом случае, отвезти свой автомобиль на настройку — лучший способ убедиться, что датчик O2 вашего автомобиля работает с максимальной производительностью.

Что такое датчик кислорода?

Кислородный датчик, также известный как лямбда-зонд, был разработан в конце 1960-х годов доктором Гюнтером Бауманом для компании Robert Bosch GmbH. Этот датчик представляет собой электронное устройство, используемое для измерения пропорционального количества кислорода в жидкости или газе. Оригинальный кислородный датчик был изготовлен из оксида циркония и платины с керамическим покрытием. Чтобы сделать датчик O2 более пригодным для массового производства, были разработаны планарные датчики кислорода. Этот модернизированный датчик O2 был разработан компанией NTK в 1990 для использования в Honda Civic и Accord. Изготовленный с использованием слоев зеленых лент из высокотемпературной керамики Cofired (HTCC), датчик текущего типа стал более эффективным, чем датчики оригинального типа.

Мы можем починить вашу лампочку Check Engine! Найти ближайший магазин Meineke

Что делает кислородный датчик в автомобиле?

Все автомобили, выпущенные после 1980 года, оснащены кислородным датчиком. Он расположен в системе контроля выбросов. При работе датчик O2 отправляет данные на управляющий компьютер, расположенный внутри двигателя. В вашем автомобиле работающий датчик O2 гарантирует, что ваш двигатель работает с максимальной производительностью. Кроме того, этот датчик контролирует ваши выбросы и предупреждает вас, когда выбросы слишком чрезмерны. В штатах, в которых есть программы проверки транспортных средств для регулирования выбросов, использование CEL и индикатора O2 предупредит официальных лиц о любых чрезмерных выбросах. В результате, если один или несколько ваших кислородных датчиков неисправны во время проверки выбросов вашего автомобиля, вы, скорее всего, не пройдете проверку.

Сколько кислородных датчиков в автомобиле?

Автомобили с датчиками кислорода имеют как минимум один датчик перед каталитическим нейтрализатором, а также по одному в каждом выпускном коллекторе автомобиля. Фактическое количество кислородных датчиков для автомобиля зависит от года выпуска, марки, модели и двигателя. Однако большинство автомобилей более поздних моделей имеют четыре кислородных датчика. Обратите внимание на следующие автомобили с четырьмя кислородными датчиками:

Honda Civic 1,8 л, 4 цилиндра, 9, 2013 г.0038
2010 Шевроле Тахо 6,0 л 8 цилиндров
Джип Вранглер 2004 4,0 л 6 цилиндров
2000 Toyota Land Cruiser 4,7 л 8 цилиндров

Количество датчиков зависит от типа двигателя:

Традиционные V6 и V8 имеют три кислородных датчика, включая левый и правый передние датчики кислорода и нижний кислородный датчик
4-цилиндровый поперечный датчик кислорода на входе и выходе
V6 и V8 поперечные имеют четыре кислородных датчика, включая левый или передний ряд вверх по потоку; правый или задний берег вверх по течению; задняя часть двигателя; и нижний датчик
Рядные 4- и 6-цилиндровые двигатели имеют три кислородных датчика, включая датчик переднего и заднего ряда на входе и датчик на выходе

Что делают датчики кислорода?

Когда бензиновый двигатель работает на бензине, в нем присутствует кислород. Кислород в двигателе является результатом ряда факторов, включая температуру воздуха, высоту над уровнем моря, температуру двигателя, нагрузку на двигатель и атмосферное давление. Идеальным соотношением кислорода и бензина является 14,7:1, которое немного варьируется в зависимости от различных типов газа. В случае, когда кислорода меньше, топливо остается после сгорания, что называется богатой смесью. С другой стороны, если присутствует больше кислорода, это называется бедной смесью. И богатая, и обедненная смеси вредны как для автомобиля, так и для окружающей среды. Богатая смесь приводит к тому, что топливо не сгорает, что создает загрязнение. Бедная смесь образует загрязняющие вещества оксида азота, что может привести к снижению производительности автомобиля и повреждению двигателя. Кислородные датчики расположены рядом с точками в выхлопной системе, чтобы определить, есть ли в вашем автомобиле богатая или обедненная смесь.

Как правило, датчик O2 создает напряжение из-за химической реакции, возникающей из-за несбалансированного соотношения бензина и кислорода. Большинство автомобильных двигателей могут определить, сколько топлива нужно израсходовать в двигатель, на основе напряжения датчика O2. Если ваш датчик кислорода не работает должным образом, ваш компьютер управления двигателем не может определить соотношение воздуха и топлива. Таким образом, двигатель вынужден угадывать, сколько бензина нужно использовать, что приводит к загрязнению двигателя и плохому функционированию автомобиля.

Как проверить датчик кислорода

Чтобы проверить датчик кислорода, вы можете оставить его прикрепленным к автомобилю или снять для проверки. Для тестирования требуются два инструмента: цифровой вольтметр с высоким импедансом и обратный щуп. У механика ремонтной мастерской Meineke есть эти необходимые и специализированные инструменты для проверки датчиков O2. Первым шагом к проверке датчика O2 является обнаружение окружающих проводов, чтобы убедиться, что они не повреждены и не имеют видимых признаков износа. Затем транспортное средство необходимо запустить и дать ему поработать, пока двигатель не достигнет 600 градусов по Фаренгейту, чтобы обеспечить точное считывание датчика. Используя задний зонд и вольтметр, кислородный датчик измеряется в заданном количестве точек и при определенных условиях, чтобы определить любые ошибочные измерения. Поскольку тестирование датчика кислорода требует специального обучения и инструментов, лучше всего доверить это тестирование на основе напряжения механику.

Чтобы запланировать проверку датчика кислорода, принесите свой автомобиль в местный центр обслуживания автомобилей Meineke, где вы можете доверить специалистам по обслуживанию автомобилей точную работу по проверке датчика кислорода.

Нужна ли замена датчика кислорода в вашем автомобиле?

Кислородный датчик вашего автомобиля измеряет количество кислорода в выхлопных газах, выходящих из двигателя. Он отправляет в режиме реального времени данные о количестве несгоревшего кислорода в выхлопной системе на компьютер двигателя, чтобы определить правильное соотношение воздух-топливо для двигателя автомобиля. Кислородный датчик расположен в выхлопной системе автомобиля, что позволяет эффективно работать впрыску топлива и фазе газораспределения. Эта функция является частью системы контроля выбросов автомобиля.

(Pixabay / lthidayat)

Неисправный или неисправный датчик кислорода оказывает негативное влияние на работу двигателя и выбросы в окружающую среду. К счастью, есть сигналы раннего предупреждения, которые сообщают водителю о неисправности кислородного датчика, что может предотвратить серьезные повреждения.

Пропуски зажигания и неровный холостой ход

Контрольными признаками отказа датчика кислорода являются пропуски зажигания в двигателе или неровная или неравномерная работа автомобиля на холостом ходу. Кроме того, существуют другие проблемы с работой двигателя, связанные с неисправным кислородным датчиком, такие как остановка, колебания и потеря мощности.

Если вы наблюдаете эти проблемы с работой вашего автомобиля, и ваш индикатор проверки двигателя горит, вы можете быть почти уверены, что проблема связана с вашим кислородным датчиком.

Индикатор Check Engine горит

Индикатор Check Engine загорается по разным причинам, поэтому первое, что вам нужно сделать, это расшифровать код ошибки. Автомастерская должна иметь возможность провести диагностику, чтобы определить, в чем заключается ошибка. Если проблема связана с датчиком кислорода, вам нужно как можно скорее обратиться к механику.

Если механик определит, что проблема связана с кислородным датчиком, проблема может быть относительно легко решена путем замены датчика. Стоимость замены датчика кислорода составляет более 175 долларов США, в зависимости от модели вашего автомобиля плюс стоимость рабочей силы.

Низкий расход бензина и запах тухлых яиц

Неисправный кислородный датчик негативно влияет на системы сгорания и подачи топлива автомобиля. Если он не работает должным образом, кислородный датчик позволит впрыснуть слишком много топлива в двигатель, что проявится в значительно меньшем расходе бензина по сравнению с обычным расходом бензина вашего автомобиля.

При избытке топлива в двигателе из-за плохого или неисправного кислородного датчика двигатель издает серный запах, похожий на запах тухлых яиц.