Нейтрализации вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом в виде выхлопных газов, сейчас уделяется особое внимание. И в этом контексте одним из важнейших элементов выхлопной системы является лямбда-зонд – датчик, который регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя внутреннего сгорания.
Лямбда-зонд определяет остаточное содержание топлива или кислорода в выхлопных газах и посредством электрического сигнала передает эти данные электронному блоку управления (ЭБУ) двигателем. В соответствии с данными далее происходит корректировка подачи топлива. Процесс измерения остаточного содержания кислорода и обогащения или обеднения смеси повторяется несколько раз в секунду. Оптимальными в бензиновом двигателе считаются пропорции, когда на 14,7 части воздуха приходится одна часть топлива. Остаточное содержание кислорода в выхлопных газах должно составлять приблизительно от 0,3 до 3 процентов.
Иногда в выхлопной системе современных автомобилей устанавливаются два датчика: первый – до катализатора, второй – после.
Второй датчик контролирует эффективность работы первого. В блоке управления показатели лямбда-датчиков сравниваются. При сравнении амплитуды зондирования учитываются условия нагрузки и скорость транспортного средства. Если амплитуды обоих датчиков примерно одинаковы, то электроника делает вывод, что ресурс каталитического нейтрализатора, стоящего выше по потоку, достиг предела. Специалисты рекомендуют проверять датчик приблизительно каждые 30 000 километров.
Симптомами некорректной работы лямбда-зонда являются высокий расход топлива, неустойчивая работа двигателя, высокий уровень токсичности выхлопных газов. Подтверждать проблему может загорающаяся контрольная лампа двигателя и соответствующий код ошибки в автомобилях, оснащенных системой самодиагностики.
К неисправности лямбда-датчика могут привести механические повреждения датчика или отложения на нем, перегрев, замыкания и отсутствие напряжения на датчике, использование этилированного топлива или присадок.
Защитная трубка датчика или его корпус забиваются, когда в выхлопную систему попадет несгоревшее масло, например, из-за неисправных поршневых колец или поврежденных маслосъемников. Перегрев датчика возникает по причине выставления неправильной точки зажигания или из-за люфта клапана. Окисление, коррозия в выхлопной системе появляются, когда отсутствует заземление. К отложению на датчике частиц свинца приводит использование этилированного топлива. Частые поездки на короткие расстояния могут вызвать «химическое старение» датчика, так как он в такой ситуации регулярно подвергается воздействию выхлопных газов, не выходя на свои расчетные рабочие температуры, которые позволяют датчику избавляться от нагара.
Нужна проверка
Прежде всего следует провести визуальный осмотр, чтобы убедиться в отсутствии повреждений кабелей или разъемов. Кроме того, необходимо иметь в виду, что в выхлопной системе, до места установки датчика, не должно быть пробоев. Мастер должен проверить систему на короткое замыкание, на размыкание цепи, на обрыв кабеля и на старение датчика. Проверку датчиков производят с помощью осциллографа, мультиметра, тестера лямбда-датчика и анализатора выбросов. Если датчик состарился или загрязнен, то это неизбежно повлияет на сигнал от него. Сигнал датчика сравнивается с шаблоном сигналов. Так называемый «медленный датчик» квалифицируется как неисправность.
Одним из самых быстрых и простых тестов датчиков является измерение с помощью четырехфазного анализатора выбросов. Испытание проводится таким же образом, как и на выбросы выхлопных газов. При наборе рабочей температуры двигателя воздух подключается в качестве переменной помехи путем отсоединения шланга. Из-за изменения состава выхлопных газов также изменяется значение лямбда, которое вычисляется и отображается тестером выхлопных газов. Система формирования смеси должна определять это и производить регулировку в течение определенного времени (60 секунд, как при тестировании выбросов выхлопных газов). Если переменная помех удаляется, значение лямбда должно уменьшаться до исходного значения. В данном тесте следует соблюдать спецификации производителя для подключения переменной помехи и значения лямбда. Однако в любом случае этот тест может определить только то, оказывает ли лямбда-зонд влияние на качество топливовоздушной смеси. Электрическая проверка в этой процедуре отсутствует, то есть существует риск того, что современные системы управления двигателем будут контролировать смесь путем точного определения нагрузки, несмотря на то что лямбда-контроль не работает.
В проверке лямбда-датчика с помощью мультиметра следует использовать лишь высокоомные приборы с цифровым или аналоговым дисплеем. Мультиметры с низким внутренним сопротивлением (в основном в аналоговых устройствах) перегружают сигнал лямбда-датчика и могут привести к выходу его из строя. Мультиметр подключается параллельно сигнальной линии лямбда-датчика. Диапазон измерения устанавливается на один или два вольта. После запуска двигателя на дисплее появляется значение в диапазоне 0,4–0,6 В (опорное напряжение). При достижении рабочей температуры фиксированное напряжение начинает колебаться между 0,1 и 0,9 вольта. Для получения наиболее точных результатов измерений двигатель следует поддерживать на частоте вращения около 2500 об/мин. Это гарантирует достижение рабочей температуры датчика даже в системах с неотапливаемым лямбда-датчиком. Если температура выхлопных газов будет недостаточной, существует риск того, что неотапливаемый датчик не прогреется и сигнал на прибор контроля генерироваться не будет.
Лучше всего сигнал лямбда-датчика отображается на экране осциллографа. Диапазон измерений, который необходимо установить, зависит от используемого прибора. Если он имеет автоматическое обнаружение сигнала, это следует использовать. Для ручной настройки нужно установить диапазон напряжения 1–5 В и время 1–2 секунды. Частота вращения двигателя должна составлять около 2500 оборотов в минуту. Переменное напряжение отображается на дисплее в синусоидальной форме. По этому сигналу можно оценить следующие параметры: высоту амплитуды (максимальное и минимальное напряжение 0,1–0,9 В), время отклика и длительность периода (частота приблизительно 0,5–4 Гц).
Различные производители предлагают специальные тестеры лямбда-датчиков. В этом устройстве функция датчика отображается с помощью светодиодов. Прибор подключается к сигнальной линии датчика, и, как только достигается рабочая температура, тестер начинает работать, светодиоды попеременно загораются в зависимости от соотношения воздуха и топлива, соответственно, от колебаний напряжения в диапазоне 0,1–0,9 вольта. Следует помнить, что настройки таких приборов относятся к датчикам, передающим информацию ЭБУ за счет изменения напряжения.
Чтобы проверить нагрев лямбда-датчика, внутреннее сопротивление и подачу напряжения на нагревательный элемент, необходимо отсоединить разъем к лямбда-датчику и с помощью омметра измерить сопротивление на обоих кабелях нагревательного элемента. Оно должно быть от 2 до 14 Ом. Для измерения напряжения питания используйте вольтметр. Напряжение должно быть больше 10,5 В.
Как меняем датчик
Перед заменой лямбда-зонда необходимо проверить состояние посадочной резьбы на наличие повреждений и загрязнений. Для установки датчика необходимо использовать специальный инструмент и соблюдать предписанный момент затяжки. Мастер должен использовать только поставляемую в комплекте с датчиком смазку или смазку, специально предназначенную для лямбда-датчиков. Необходимо исключить контакт измерительного элемента датчика с водой, маслом, смазкой, чистящими средствами и средствами для удаления ржавчины. Прокладывая соединительные кабели к приборам, следите за тем, чтобы кабель не соприкасался с горячими или подвижными предметами, не проходил по острым кромкам. Мастеру стоит убедиться, что соединительный кабель датчика имеет достаточный запас по длине, чтобы он не оторвался от выхлопной системы из-за вибраций и движений во время эксплуатации автомобиля.
Что должен знать клиент
Нелишне будет проинструктировать автовладельца о том, что использовать какие-либо присадки на основе металлов или топливо, содержащее свинец, не следует. Это поможет избежать наиболее распространенных проблем, связанных с эксплуатацией и обслуживанием лямбда-зондов автомобиля.