Как проверить лямбда-зонд на работоспособность – 4 способа

Какие показания еще может выдать мультиметр и что они означают?

Не меняющееся значение 0,8 – 0,9 вольт указывает на то, что топливная смесь постоянно обогащенная (высококалорийная), кислорода мало.

На это будет указывать и ряд других признаков (хлопки в глушитель, изменился цвет дыма из выхлопной трубы и так далее.

Причины проблемы сразу нужно искать в:

• загрязнении воздушного фильтра;
• регулировок зажигания и топливной системы;
• неправильной работе форсунок (льет топливо);
• выходе из строя датчика расхода воздуха;
• неправильной работе экономайзера;
• другие причины.

Если показания мультиметра остаются неизменными в пределах 0,1- 0,2 вольта, то смесь постоянно обедненная (кислорода много, 15-17 кг на 1 кг бензина). Или, наоборот, кислорода норма, а бензина поступает мало, при том же соотношении 17 к 1.

Причин избытка воздуха в цилиндрах много, в первую очередь, нужно смотреть прокладки выпускного коллектора, не порвана ли диафрагма усилителя тормозов, правильно ли работает система вентиляции картера (проверьте хорошо ли закручена пробка маслозаливной горловины, плотно ли вставлен масляной щуп – воздух не должен попадать в картер извне).

Если есть подозрения, что топлива поступает мало, то вспомните, когда последний раз чистились форсунки, менялся топливный фильтр. Обратите внимание на бензонасос, скорее всего, срок его службы подходит к концу, и он работает на пределе.

Возможны и другие неисправности диагностика которых требует профессионального подхода.

Проверить можно и другим способом.

Проводим тесты на богатую и обедненную топливную смесь

Для проведения теста на богатую топливную смесь сделайте следующее:

1. Тест лучше делать на уже прогретом двигателе и с напарником;
2. Отключите от датчика все провода, при этом он должно находиться на штатном месте;
3. Подключите к лямбда зонду мультиметр (в режимах 2 или 20 вольт);
4. Запустите мотор и доведите частоту оборотов коленвала до 2600 в минуту;
5. Резко сбросьте обороты и сразу же отсоедините патрубок от вакуумного регулятора давления, т.е., происходит искусственное обогащение топлива;
6. Зафиксируйте показания мультиметра, они должны быть в пределах 0,7 — 0,9 вольт. Если динамики изменений не происходит или цифры далеки от указанных выше, значит, лямбда зонд неисправен.

Проверка на обедненную смесь:

1. На заведенном автомобиле возьмите конец уже снятой трубки вакуумного регулятора давления и создайте в ней любым удобным методом подсос воздуха (искусственно обедняем смесь);
2. Одновременно замерьте показания мультиметра, они должны быть в пределах 0,1 – 0,2 вольта. При этом показания должны измениться менее чем за 1 секунду.

Как провести тест на динамические режимы работы показано ниже.

Основные причины неисправностей лямбда-зонда и последствия его поломки

После того, как мы определились с понятием и особенностями работы датчика кислорода, можно сделать вывод, что он играет ключевую функцию в нормальной работе двигателя внутреннего сгорания. Так что же может привести к поломке лямбда зонда и выхода его из строя? Существуют два аспекта в этом вопросе: внешние факторы и внутренние о которых читайте ниже.

• Протекание в корпус датчика охлаждающей жидкости или же тормозной;
• Уход за датчиком средствами, которые не предназначены для таких целей;
• Некачественное топливо с чрезмерным содержанием свинца;
• Перегрев датчика, который также случается при использовании плохого топлива.

После того, как лямбда зонд вышел из строя ваш автомобиль начнет подавать определенные признаки:

• Существенные рывки при движении;
• Чрезмерные расход топлива;
• Плохая работа катализатора;
• Плавающие обороты двигателя;
• Излишки токсических отходов в отработавших газах.

Серьёзность всего вышеперечисленного должна наталкивать водителя на проверку лямбда зонда практически каждые 10 тыс. км. Его полная замена желательна после каждых 40 000 км пробега.

Elm327 абсолютное давление во впускном коллекторе.

Дальше машина еще не заведена, смотрим данные «абсолютное давление во впускном коллекторе». Должно быть 97 kPa – это нормальное атмосферное давление на улице (узнайте по прогнозу погоды). Если цифры сильно отличаются, значит датчик не исправен (или Вам крупно повезло и Вы высоко в горах).

Заводим машину – на исправном двигателе без нагрузки (выключены фары, печка, обогрев стекол и аудиосистема) давление должно просесть до 27 kPa и выровнятся на 30 kPa. Чем выше давление во впускном коллекторе на холостом ходу тем хуже состояние двигателя.

Для иномарок 34 kPa не очень хорошо, 40 kPa – двигатель не исправен. Для отечественных авто в пределах нормы давление во впускном коллекторе до 40kPa, если 44 kPa – двигатель не исправен. Слабые колебания давления во впускном коллекторе на холостом ходу говорят о проблемах в системе зажигания, а значительные колебания о плохом состоянии цилиндров или герметичности головки блока цилиндров (требуется измерение компрессии).

При резком нажатии на педаль газа даление должно сравняться с атмосферным 97 kPa, затем вернуться к норме в 30 kPa. Чем медленнее происходит возврат к 30 kPa, при отпускании педали газа, тем хуже состояние двигателя. На убитом двигателе ELM327 просто покажет ошибку.

Elm327 датчик кислорода.

Дальше на прогретой машине начинает работать катализатор. И мы смотрим показания одновременно двух датчиков «датчик кислорода 1 напряжение», который стоит до катализатора и «датчик кислорода 2 напряжение», который стоит после катализатора. Смотреть их нужно в паре на графиках реального времени, без показаний других датчиков, что бы обновление графиков было максимально быстрым.

Показания датчика кислорода 1 напряжение должны стремиться к квадратной форме волны, а Показания датчика кислорода 2 напряжение должны стремиться к прямой линии. У меня Вы видите график с записи, поэтому там недостаточно данных для построения квадратной формы волны.

Чем сильнее данные датчика 2 повторяют данные датчика 1, тем хуже работа катализатора. Если ELM327 выдает ошибку по датчикам кислорода первого или второго это может говорить о трех неисправностях и одной подставе. Первая причина, вышел из строя катализатор и его нужно менять.

Вторая причина система выхлопа не герметична, катализатор исправен и в системе выхлопа нужно заварить прогоревшие дырки. Третья причина вышел из строя один из датчиков и требуется его проверка и замена. Подстава – Вам выбили катализатор и поставили вместо датчика кислорода некачественную обманку.

Здесь нужно смотреть на пробег автомобиля. При грамотной эксплуатации в щадящих условиях срок службы катализатора 200 тысяч километров. При эксплуатации в сложных условиях и на плохом топливе срок службы катализатора до 100 тысяч километров. Если у Вас пробег 300 тысяч, а графики идеальные – значит у Вас стоит обманка, вместо датчика кислорода, которая генерирует такой сигнал.

Виды кислородных датчиков

Современные ТС оснащаются тремя видами датчиков.

Циркониевый. Одна из самых популярных моделей, основной элемент в составе — диоксид циркония. Наконечник керамический, начинает работать только при нагреве до 350 oC. Быстро разогревается за счёт вмонтированной нагревательной детали с керамическим изолятором.

Такие датчики делятся на 1, 2, 3 и 4 проводные.

https://www.youtube.com/watch?v=Un1jwzbD1uI

Титановый. Наконечник устройства изготовлен из диоксида титана. Внешне датчик мало отличается от циркониевого, но работать начинает только при температуре от 700 oC. Из-за сложной конструкции, высокой стоимости и излишней чувствительности к температурным перепадам такие датчики редко используются.

Широкополосный. В отличие от предыдущих моделей, у этого датчика имеются две ячейки:

1. Измерительная. Благодаря электронной схеме модуляции, в составе газов внутри ячейки сохраняется показатель ƛ =1.
2. Насосная. Если смесь богатая, дополняет состав ионами кислорода из атмосферы, если обеднённая — выводит лишние молекулы кислорода из диффузионного отверстия во внешнюю среду.

Визуальный осмотр

Найти датчик кислорода несложно, он находится на выхлопной трубе ближе к коллектору. Их может быть два, один перед катализатором, второй после и подключается через контроллер.

Сначала осмотрите целостность проводов, подходящих к устройству, насколько плотно сидят контакты.

Выкрутите лямбда зонд из выхлопной трубы и осмотрите его. Наличие отложений в виде сажи, белых, серых, в виде блестящих бляшек должно навести на мысль, что перед проверкой лямбда зонда его нужно почистить.

Если устройство деформировано, то сразу же подлежит замене, читайте по теме – как заменить лямбда зонд.

Дальше проверку можно осуществлять с помощью приборов, но нужно понимать, что, к примеру, у вольтметра функционал ограничен и им невозможно замерить сопротивление и силу тока, поэтому лучше сразу обзавестись мультиметром или другим аналогичным тестером с расширенными возможностями.

Инструкция по замене датчика своими руками

Перед началом работ требуется подготовить материалы и инструменты:

1. Новый зонд.
2. 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.
3. Удлинитель для насадки.
4. Динамометрический ключ до 50-100 Н/м.
5. Защитные перчатки и нарукавники, поскольку работы производятся на нагретом коллекторе.
6. 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:

1. 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.
2. Выключить двигатель.
3. Снять клемму с аккумулятора для исключения вероятности запуска электрического вентилятора системы охлаждения.
4. Аккуратно разъединить разъем зонда с проводкой.
5. Надеть защитные перчатки и снять провод зонда с фиксаторов.
6. 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.
7. Протереть место установки от остатков старой графитной смазки.
8. 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.
9. Аккуратно закрутить датчик на место от руки до упора.
10. 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.
11. Проложить жгут по фиксаторам, закрепить при необходимости хомутами.
12. 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.

Назначение и принцип работы

Лямбда зонд – это устройство, предназначенное для контроля состава выхлопных газов. С помощью него определяется объем кислорода, оставшийся после сгорания топлива, а полученные данные по сигнальным проводам передаются на ЭБУ автомобиля. Для чего это нужно?

Дело в том, что работа систем выпуска отработанных газов и топливной тесно взаимосвязаны.

Связующим звеном в этой цепи является электронный блок управления, который не только получает данные от датчика кислорода в виде электрических импульсов, но и передает на его сигнальный вывод опорное напряжение 0.45 вольт (это важно).

ЭБУ, получая данные от датчика кислорода, корректирует, в зависимости от режимов работы двигателя (на холодную, в прогретом состоянии, под нагрузкой и без нее, и т.д.), качество топливовоздушной смеси поступающей в цилиндры двигателя, которая может быть обогащённой, бедной, обедненной и т.д. Корректировка происходит за счет изменения времени открытия топливных форсунок.

Правильное соотношение топлива и воздуха для определенных условий работы двигателя, при которых горючая смесь сгорает полностью, называется стехиометрической топливовоздушной смесью.

Также существует такое понятие как коэффициент избытка воздуха или уровень лямбда.

В идеальных условиях, когда все пропорции топлива и воздуха соблюдены правильно (14,7 частей воздуха и 1 часть топлива) этот коэффициент равен 1.

Если смесь обедненная (15:1 и выше), то уровень лямбда будет больше 1, если обогащенная (ниже 14:1), меньше.

Представим, что лямбда зонд неисправен и передает ошибочные данные на ЭБУ. В результате для разных режимов работы двигателя будет формироваться неправильная топливовоздушная смесь, а это минимум большой расход топлива и потеря мощности.

Дальше идет экологическая составляющая, без которой на современных автомобилях никуда, речь идет про каталитический нейтрализатор.

При сгорании топлива образуется ряд токсических компонентов, увеличенное количество которых в выхлопных газах негативно влияет на эффективность работы катализатора.

К основным токсическим веществам можно отнести:

1. Несгоревшие углеводороды — CH;
2. Угарный газ и окись кислорода — CO;
3. Окись азота – Noх.

https://www.youtube.com/watch?v=HkImG-inTy0

Ошибки в работе лямбда зонда, и как следствие, неправильное сгорание топлива, приводит к увеличению содержания вредных веществ в выхлопных газах, а с таким количеством катализатор уже не в состоянии справиться.

Существует такое понятие, как «медленный датчик», это когда время его срабатывания превышает 120 мСек и по этой причине ЭБУ не успевает подготовить правильную топливную смесь, отсюда и повышенная токсичность отработанных газов. Но об этом ниже.

Получается, что лямбда зонд является важным устройством, от работы которого зависит насколько правильно будет формироваться стехиометрический состав топливовоздушной смеси при тех или иных режимах работы силового агрегата.

Когда он исправен погрешность в формировании стехиометрического состава равна ±1% и это очень важно, а когда нет, эта цифра увеличивается.

Причины выхода из строя

Причины поломки лямбда зонда могут быть следующие:

1. Обрыв проводов, идущих к датчику, плохой контакт;
2. Механическое повреждение, приведшее к деформации устройства и, как следствие, разрушение гальванического элемента;
3. Перегрев датчика в результате нарушений в работе систем топливной, зажигания или неправильного тюнинга двигателя;
4. Закоксованность верхнего слоя с платиновым покрытием, в результате чего ионы кислорода не улавливаются датчиком. Происходит по причине износа деталей цилиндропоршневой группы и выброса в коллектор большого количества масла или другие причины (смотрите ниже);
5. Закоксованность сопла форсунки в результате чего игла полностью не садится на свое место и не перекрывает отверстие. По этой причине в цилиндры постоянно приникает топливо вне зависимости от такта, происходит переизбыток бензина, который в результате сгорания выделяет большой объем угарного газа, который, в свою очередь, и оседает в виде сажи на рабочей поверхности датчика кислорода;
6. Использование плохого топлива приводит к образованию на платиновой поверхности свинцовых блестящих вкраплений, которые перекрывают доступ ионам кислорода к гальваническому элементу. Предвестник проблемы – отклонение цвета дыма из выхлопной трубы от нормы;
7. Проникновение отработанных горячих газов вовнутрь лямбда зонда в результате разгерметизации его корпуса;
8. Попадание охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя, признак — белый дым из выхлопной трубы, в результате чего на керамическом элементе также возникают отложения, мешающие взаимодействию ионов кислорода с платиновым покрытием;
9. Естественный износ – менять лямбда зонд нужно своевременно. После 50 000 – 70 000 км пробега – неподогреваемые устройства, через, 100 000 км – подогреваемые. Планарные можно менять через 150 000.

Проверка осциллографом

Диагностика осциллографом будет более продуктивной, поскольку в этом случае можно зафиксировать промежуток времени, за которое меняется выходное напряжение. Нормальными считаются показатели ниже 120 мСек.

Итак, алгоритм проверки будет таким:

1. Найти сигнальный провод датчика и подключить к нему осциллограф. Затем нужно завести мотор и разогреть его до 60–70^oC. Это нужно, чтобы прогреть датчик воздуха и дождаться от него обратной связи. В процессе подготовки на осциллографе уже появится сигнал о генерации небольшого тока (до 1 В).
2. Когда начнёт прогреваться лямбда-датчик, напряжение ещё немного вырастет. По мере прогрева до 300–400^oC диаграмма приобретёт динамику.
3. Если на прогретом двигателе дойти до 2500–3000 оборотов, исправный датчик должен показать такую картину:
4. Если резко отпустить газ, смесь переходит в режим обогащения, а лямбда откликается таким образом:

В процессе проверки важно засечь, через какое время датчик переходит в рабочий режим, то есть когда на диаграмме появляется динамика. Также анализируется реакция на работу двигателя на 2000–3000 оборотов в минуту. Если после прогрева сигнал стабильно находится только в нижнем или только в верхнем положении, датчик придётся менять. Если сигнал напоминает плавную извилистую линию, как на картинке ниже, датчик сгорел или вышел из строя.

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.

Последовательность действий:

1. Прогреть двигатель.
2. Подключить выводы осциллографа к датчику.
3. Провести тестирование на холостых оборотах. Ниже приведены примерные кривые, снятые осциллографом. По амплитуде сигнала можно сделать вывод о состоянии детали.
4. Поменять поврежденную деталь и провести повторное тестирование.

Проверяем с помощью вольтметра и мультиметра

Распространенный случай, это когда лямбда зонд с четырьмя проводами. Два сигнальных, а два идут на подогреватель.

Распиновка двух, трех и четырех проводных лямбда зондов показана ниже.

Сначала необходимо проверить опорное напряжение, так как сделать это можно на неработающем двигателе.

https://www.youtube.com/watch?v=jDR9QzVC_g8

Включаем зажигание, берем вольтметр, ставим переключатель на 2 или 20В. Находим два сигнальных провода (как это сделать расписано ниже) и подключаем к ним вольтметр, показания должны быть в пределах 0.45 – 0.50 вольт. Эти замеры можно сделать и с помощью мультиметра.

ВНИМАНИЕ: у трех проводных датчиков кислорода провод сигнальной массы отсутствует, поэтому минусовой провод вольтметра (мультиметра) подсоединяем к корпусу автомобиля.

Далее заводим машину и пока прогревается датчик кислорода (его проверка осуществляется только после прогрева более 300 °С), проверяем подогреватель (напряжение и сопротивление).

ВАЖНО: проверку нужно начинать именно с подогревателя, а потом уже всего устройства. Дело в том, что при отсутствии питания на разъеме подогревателя датчик может либо вообще не работать, либо работать очень плохо, неадекватно и с опозданиями.

Нам нужно проверить подается ли на него напряжение в 12В это можно сделать, найдя нужные провода по цвету (смотрите распиновку выше). На большинстве датчиков они белого цвета.

Берем вольтметр и проверяем напряжение, все просто. Это можно сделать еще проще, включить зажигание не заводя машины, но полученный результат замера нужно сравнить с напряжением на клеммах АКБ.

Но бывают ситуации, когда проводка настолько износилась и поцвела, что определить ее цвет невозможно.

Поэтому берем вольтметр или мультиметр, минусовой провод подсоединяем к корпусу авто, а плюсовым поочередно дотрагиваемся до каждого провода до тех пор, пока на вольтметре не появиться 12 или близкая к ней цифра.

Так можно найти плюсовой провод подогревателя. Для поиска минусового не отсоединяя контакт вольтметра от найденного плюсового провода, поочерёдно втором концом подключаемся к оставшимся трем до тех пор, пока на вольтметре не появиться цифра близкая к 12 как в первом случае.

Запоминаем положение сигнальных проводов и идущих на подогреватель.

Если на плюсовом проводе напряжение обнаружено не было, проверяем его состояние. Как правило, он подключен напрямую к блоку предохранителей.

Если нерабочий минусовой провод, то тут сложнее, он идет до ЭБУ, если обрыва нет, и он прозванивается, то проблема может быть в блоке управления.

Также нужно будет замерить сопротивление нагревателя, для этого понадобится мультиметр. Замеры можно проводить и на снятом O2 датчике без машины.

Нормативный показатель от 2 до 10 Ом, но для каждой марки автомобиля, он может сильно отличаться, часто встречаются нормы 4.5 – 6 Ом.

1. Берем мультиметр и переключаем его в режим измерения сопротивления;
2. Подключаем прибор к проводам нагревателя;
3. Делаем замеры.

Если сопротивление не соответствует норме или на приборе стоит цифра 1 и ничего не происходит, значит в цепи обрыв, меняйте 02 датчик.

Различия и взаимозаменяемость титановой и циркониевой лямбды

Это касается различий титановой и циркониевой лямбды. Работа их основана на разных принципах. Циркониевая генерирует ЭДС при обнаружении остаточного кислорода в выхлопных газах.

Титановая лямбда изменяет свое сопротивление при обнаружении остаточного кислорода в выхлопных газах. В соответствии с этим включение их в бортовую сеть различное.

Подключение циркония через разъем, в котором два пина — подогрев, один пин — сигнал (напряжение в вольтах от 0,1 в до 0,9В в зависимости от количества кислорода в выхлопных газах) и один пин — масса лямбды.

Подключение титана через разъем, в котором два пина — подогрев, один пин — сигнал лямбды (напряжение в вольтах от 0,1 в до 0,9В, которое меняется в зависимости от изменения сопротивления лямды от количества кислорода в выхлопных газах) и один пин это опорное напряжение 1В, которое подается на лямбду от ЭБУ.

Ремонт неисправной проводки

Встречаются рекомендации по установке дополнительного резистора в цепь обогрева при выходе ее из строя. По идее авторов полученное сопротивление должно давать корректный сигнал в блок управления и выключать информацию об ошибке. Фактически так и происходит, но срок жизни дополнительного сопротивления составляет от нескольких часов до нескольких дней. Нагревающийся до высоких температур резистор может стать причиной возгорания в моторном отсеке.

Устранить неисправность, связанную с разорванным жгутом проводки, можно следующим образом:

1. Пропилить корпус на верхней части зонда.
2. Демонтировать полностью старые провода, поскольку изоляция со временем изнашивается и трескается.
3. Вынуть из колодки-донора пины с припаянными проводами. В качестве донора может использоваться любая штекерная колодка из имеющихся в наличии.
4. Для дальнейшей работы необходимо выпаять из пинов соединительные элементы.
5. Собрать новый жгут проводки, используя штатное резиновое уплотнение от зонда.
6. Установить на концы проводов снятые соединительные элементы.
7. Соединить проводку с ответными кабелями лямбда-зонда.
8. Обжать контакты и дополнительно пропаять тугоплавким медно-фосфорным припоем.
9. Запаять корпус и промазать место ввода жгута проводов в датчик термостойким герметиком.

При ремонте проводки лямбда-зонда рекомендуется на каждом этапе проверять отсутствие замыканий проводником на «массу» или между собой.

Схема устройства

Рассмотрим схему зонда, дающую представление о размещении узлов. Знание конструкции позволяет понять места расположения деталей, подверженных поломкам.

Конструкция включает:

• 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.

Тестер для проверки лямбда-зонда своими руками

Схема тестера для проверки лямбда зонда довольно проста, ее сердце микросхема-генератор LM3914, которая может работать в 2х режимах, бегущая полоса или бегущая точка. на входе стоит делитель который настроен на входное напряжение 0-1 V, каждый светодиод 0,1 V. Чего как раз достаточно практически для всех типов зондов, обычно диапазон лямбда зондов 0-0,9 V.

Настройка заключается в подстройке делителя напряжения на входе тестера, подстроечным резистором. Для этого нужен регулируемый блок питания и мультиметр. Необходимо выставить напряжение 0,5 V на блоке питания и добиться загорания 5 и 6 светодиодов. т.е. средина светодиодной линейки, далее поднимаем напряжение до 0,9 V и смотрим чтоб горел предпоследний светодиод.

Печатная плата

Что касается корпуса, здесь на усмотрение. Кто что придумает, так он и будет выглядеть.

Конечно же есть и другие варианты схем такого тестера, собраны они также на микросхеме-генераторе LM3914:

Если внимательно присмотреться к схеме каждого варианта, можно найти небольшие различия включения микросхемы, здесь выбирать только Вам!

Типы датчиков и температурные режимы их работы

На рынке представлены два типа датчиков кислорода – титановые и циркониевые.

Первые изготовлены на основе диоксида титана, а вторые – диоксида циркония.

Отличают их между собой только конструктивные особенности, принцип работы одинаковый.

Титановые датчики в последнее время практически не используются, ранее устанавливались на некоторые марки автомобили, встречаются сейчас очень редко. Циркониевые наоборот, получили широкое распространение.

Основа устройства – керамический элемент, выполненный из указанных выше диоксида циркония (ZrO2) или диоксида титана (Tio2), покрытый платиновой сеткой.

Одна часть элемента расположена в выхлопной трубе и контактирует с выхлопными газами, а другая снаружи, контактирует с атмосферным воздухом через места соединения проводов.

Температура, при которой лямбда зонд начинает функционировать, варьирует от 300 до 400 °С, опасный предел 900 – 1000 °С, за которым устройство может перегреться и выйти из строя. Рабочий температурный режим в движении – около 600 °С.

В современных лямбда зондах, но не во всех, конструктивно предусмотрен нагревательный элемент, который при запуске мотора на холодную прогреет устройство до рабочей температуры в 300 – 400 °С.

Отличительная особенность – наличие трех или четырех проводов, два из которых белого цвета (на японских авто могут быть черного) идут на подогреватель.

Такие устройства могут устанавливаться в выхлопной трубе на значительном расстоянии от двигателя, так как им не нужен интенсивный прогрев выхлопными газами.

В двух или одно проводных датчиках кислорода подогреватели отсутствуют, поэтому устанавливаются они как можно ближе к двигателю, как правило в выпускном коллекторе, но так, чтобы лямбда зонд не вышел из строя от перегрева.

У многих типов датчиков, особенно установленных на немецкие автомобили, но, кроме японских, черный провод является сигнальным, а серый (может быть не всегда) является сигнальной массой.

На датчиках кислорода, установленных на японские автомобили, провода имеют индивидуальную цветовую гамму для каждой модели, поэтому этот момент нужно каждый раз уточнять.

Но один плюс все же есть, лямбда зонды, идущие на замену вышедшим из строя аналогам, касается только японских авто, имеют постоянную цветовую гамму проводов: сигнальный — синего, а не черного цвета, сигнальная масса белого, а не серого цвета, а на подогреватель идут два черных провода, а не белые, как обычно.

Почему именно 300 °С? Именно после превышения данного показателя керамический элемент устройства, который смело можно назвать твердым электролитом, начинает пропускать через себя ионы кислорода, которые собираются на электродной сетке из платины.

Представьте себе условно две 5-литровые емкости (канистры), наполненные водой, стоящие на одном уровне и соединенные друг с другом шлангом, посередине которого находится краник.

Если просто открыть краник, куда потечет вода? Правильно, никуда. А если поднять одну из канистр, то куда? Правильно, в ту канистру, которая находится ниже.

Схожий принцип работает и в случае с лямбда зондом. Открытие крана – это превышение температуры на керамическом элементе выше 300 °С.

А перетекание ионов кислорода по нему обеспечивается благодаря формированию на его концах разности потенциалов (поднятие одной или другой канистры), чем больше разность, тем сильнее напряжение (чем выше емкость, тем сильнее течет вода).

На той стороне датчика, которая контактирует с атмосферным воздухом (эталонным), содержание кислорода небольшое и, как правило, меняется только при изменении условий эксплуатации автомобиля (горы, карьеры и так далее), потенциал там маленький, но он присутствует постоянно.

А на той стороне устройства, которое вкручено во выхлопную трубу, объем кислорода может варьировать от малого до значительного.

Но нужно понимать, что в выхлопных газах небольшое количество O2 считается нормой, так как это обеспечивает полное догорание топлива в выхлопном коллекторе и защищает катализатор в случае сильного переобогащения топливной смеси (несгоревшее топливо выбрасывается в коллектор и догорает там).

Если в выхлопных газах количество O2 будет равно содержащемуся кислороду в атмосфере, то разность потенциалов будет отсутствовать (если это ассоциировать с канистрами, то они будут находиться на одном уровне), а опорное напряжение, поступающее от блока управления будет ровно 0,45 вольтам — уровень лямбда равен 1.

Допустим, объем кислорода в выхлопных газах значительно ниже атмосферного.

Благодаря разности потенциалов образуется электрический ток, который течет от внутренней стороны гальванического элемента, контактирующей с эталонным воздухом, к внешней (значение « »). Его величина повышает опорное напряжение с 0,45 вольт от 0,5 до 0,8-0,9.

ЭБУ видит, что смесь обогащена (уровень лямбда меньше 1), и производит корректировку.

Если показатели уровня кислорода в выхлопных газах высокие (больше атмосферных), то изменится разность потенциалов, электрический ток будет течь в другую сторону (значение «-») снизив опорное напряжение до 0,1 – 0,3 вольт. ЭБУ будет видеть, что топливная смесь поступает в цилиндры обедненной — уровень лямбда больше 1.

Устройство лямбда зонда

Современный датчик воздуха представляет собой небольшое конструктивное устройство внутри которого имеется ряд взаимосвязанных деталей.

1. Металлический корпус на котором имеется резьба. Она предназначена для фиксации датчика в посадочном отверстии;
2. Изолятор изготовленный из керамики;
3. Уплотнитель в виде кольца;
4. Проводники;
5. Защитная оболочка с отверстием для вентиляции;
6. Контакт;
7. Керамический наконечник;
8. Электрический нагреватель;
9. Отверстие для выпускного газа;
10. Стальная оболочка.

Как правило, начало измерений отработавших газов наступает при температуре 310-400 градусов. Именно при такой температуре специальный наполнитель в датчике обретает электропроводимость. Пока температура не достигла нужного значения, электронный блок управления автомобиля берет показания с других датчиков, а уже потом с лямбда зонда.

Особенность его работы заключается в том, что выхлопные газы и атмосферный воздух разделены емкостью с токогенерирующим составом. В следствии определенных химических воздействий на эту емкость со стороны выхлопа и со стороны воздуха возникает разница концентрации кислорода на основе чего вырабатываться электрический потенциал. Значения этого потенциала отправляются на блок управления автомобилем.

Все датчики кислорода делятся на четыре типа в зависимости от количества проводов в их конструкции:

1. Однопроводные;2. Двухпроводные;3. Трехпроводные;4. Четырехпроводные.

Все вышеперечисленные лямбда зонды бывают узкополосные и широкополосные.