moi-NISSAN Club > Интересно > Кислородный датчик ( Датчик -o2 ... Лямбда-зонд ) Nissan ... [ расположение, функции, проверка работоспособности ]
Кислородный датчик ( Датчик -o2 ... Лямбда-зонд ) Nissan ... [ расположение, функции, проверка работоспособности ]17 октября 2012. Разместил: ballist |
||||||||||||
Кислородный датчик ( Датчик -o2 ... Лямбда-зонд ) Nissan [ Lambda Sensor ]Расположение Датчика кислорода ... Функции кислородного датчика...Проверка кислородного датчика
Основные положения и функции Кислородного датчика Ниссан [ Lambda Sensor Nissan ] :Теория. Жесткие экологические нормы во многис странах мира, стали диктовать колличество выбрасов редных веществ, тем самым узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе – катализаторы) – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Катализатор - нужный и ответственный узел автомобиля, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси катализатор умрёт ( потеряет свои основные свойства и функции) очень быстро – во избежании как можно дольшего продления его жизни 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 (речь идет о объемном соотношении величин), 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. Таким образом, Лямбда зонд создан и поставлен инженерами для информирования компьютера, инжекторного автомобиля об отклонении от нормы соотношения топливно воздушной смеси. График 1. Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (L) Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом ( причем этот способ не является обходным путем, а дает уверенно точные показания ) – 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. Таким образом, просиходит регулировка не воздуха, а именно топлива, относительно воздуха, тем самым достигается максимальный процен сгорания топлива в цилиндрах, максимально эффективная работа катализатора, и как следствие максимальный крутящий момент двигателя автомобиля. Проичем на большенстве современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд, так же возможна установка дополничельных датчиков работающих в связке (например датчик температуры катализатора, расположен он на выходе катализатора). Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора (рис. 1). 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 работает Лямда Зонд ( кислородный датчик ) 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. 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 блоком управления автомобилем ( ЭБУ ) 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). Таким образом этот материал обеспечивает идеальные показания сильно различные друг от друга даже при минимальном изменении измеряемой среды. 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. По мере развития автомобиле строения, так же ужесточаются и нормы экологических выбросов, таким образом мировые законадатели постоянно ужесточают экологические нормы. Это спобствовало дальнейшему развитию лямбда зондов: для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев ( кислородные датчики с подогревом ) . Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля (рис. 3). 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. Принциа работы кислородного датчика на языке автомобилистов ( основные моменты): Кислород содержит отрицательно заряженные ионы, которые собираются на платиновых электродах, и когда датчик достигает температуры около 400°C, любая разность потенциалов образует электрическое напряжение. В случае если смесь бедная, содержание кислорода в отработавших газах высокое. При сравнении с содержанием кислорода в атмосфере существует только очень маленькая разность потенциалов, и, как следствие, возникает небольшое напряжение (около 0,2–0,3 В). Если Лямбда Зонд «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. Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов а – без подогревателя; б, с – с подогревателем. * цвет вывода может отличаться от указанного. В связи с тяжелыми условиями эксплуатации и минимальными значениями напряжения проблемы могут возникнуть очень легко. Зная, как работает датчик, вы получаете ключ к успешной диагностике кислородных датчиков. Если у вас есть диагностический код неисправности, он даст вам некоторое представление о целостности цепи, но вы узнаете гораздо больше, если сами проведете испытание датчика. На датчике с четырьмя проводами два провода отвечают за нагревательный элемент, который предназначен для того, чтобы как можно быстрее довести температуру датчика до рабочей температуры 400°C. Самое простое, с чего можно начать, это проверить целостность цепи элемента нагревателя. Отключите датчик и измерьте сопротивление на контактах 1 и 2. Если оно лежит в пределах 5–30 Ом, проверьте сигнал, который поступает от электронного блока управления двигателем. Обычно он приводится в действие за счет сигнала модуляции длительности импульса (PWM), поступающего от электронного блока управления. Чтобы замерить воздействующий сигнал нагревателя, потребуется задействовать осциллоскоп. Следующий шаг — испытание самого датчика; сначала проверьте контакт между зажимом заземления 4 и землей. Если это возможно, исследуйте сигнал только после того, как двигатель достигнет рабочих условий, т.е. достаточно прогреется, и система управления начнет работать с замкнутым контуром. Сигнал должен переключаться между богатым и бедным состояниями ( с 0,2–0,3 В на 0,7–0,9 В); данное переключение должно происходить приблизительно каждую секунду. Если сигнал мал (среднее напряжение 0,3 В) или слишком велик (среднее напряжение 0,7 В), то, вероятно, датчик стал жертвой коррозии на платиновых электродах или загрязнения в отверстиях. Если автомобиль оснащен несколькими кислородными датчиками pre и post, можно получить более точную информацию. Используя данные двух или четырех каналов и накладывая сигналы, можно получить точные сведения о времени реакции и операционной/рабочей эффективности: сигналы от исправных датчиков должны быть зеркальным отражением друг друга». Виды кислородных датчиков.
Одноконтактные датчики – имеют один сигнальный провод, по которому передаются генерируемые датчиком электрические импульсы.
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. Расположение Кислородного датчика Ниссан [ Lambda Sensor Nissan ] : Кислородный датчик расположен на выпускном тракте двигателя. Если это рядный двигатель - то кислородный датчик расположен непосредственно на чугонном выпускном коллекторе, если же это V - образный двигатель или иной двигатель не с единым выпускным коллектором, то кислородный датчик располагается в месте схождения остновных отводов выпускных коллекторов. Проверка работоспособности Кислородного датчика Ниссан [ Lambda Sensor Nissan ] : Инструкция 1: Как можно проверить датчик О2? Проверить его можно как на машине, так и в снятом состоянии. Если у вас имеется вольтметр с высоким внутренним сопротивлением, процедура довольно простая. Проверка установленного датчика. Предварительно двигатель полностью прогревают. Если термостат на машине неисправный, тест может не получиться. Присоедините вывод «+» вольтметра к проводу датчика (этот провод в тоже время должен оставаться подсоединенным к бортовому компьютеру). Дешевые вольтметры могут провалить процедуру проверки, поскольку «посадят» на себя весь потенциал датчика. Этим требованиям отвечают практически все цифровые вольтметры и не отвечает практически ни один аналоговый (стрелочный) прибор.Установите диапазон измерений 1 В. Многие автомобили последних моделей имеют обогреваемые датчики О2 (к нему подходит, соответственно, два или три провода вместо одного- «+12», «земля», «сигнал»).Прогрейте двигатель при 2000 мин-1 в течение 2-х мин, пока показания датчика не станут меняться по нескольку раз в сек. Это означает, что датчик пришел в рабочее состояние и опознан компьютером как работоспособный. Иногда для этого требуется «погазовать» до 3000 мин-1.Исправный датчик способен давать быстро меняющиеся показания от <0,2 до >0,7 В. Если его показания около 0,45- возможно, он еще не прогрелся до рабочей температуры. Погазуйте.Если показания датчика постоянно низкие (0,45-0,2 В), прикройте воздухозаборник воздушного фильтра (или добавьте топлива- аэрозольным очистителем карбюраторов-осторожно!). Показания исправного датчика должны возрасти до 0,7-0,9 В.Если показания датчика постоянно высокие- 0,7-0,9- «организуйте» подсос воздуха- снимите откуда-нибудь вакуумную магистраль на некоторое время. Исправный датчик тут же покажет 0,2-0,3 В, а проблема была в чрезмерном топливе. Если же вам не удается никаким способом изменить показания датчика, заглушите двигатель, отсоедините провод датчика от компьютера и повторите тесты с «бедной» и «богатой» смесью. Если опять ничего не меняется- прогрейте двигатель на «оборотах» и попытайтесь еще раз. Если и теперь безуспешно- ваш датчик неисправен. Если вам не удается снять показания с датчика, возможно, он закопчен или закоксован. Его можно попытаться восстановить, не снимая с машины. Надо прогреть двигатель и дать поработать ему на бедной смеси при 2000 мин-1 (бедная смесь обеспечивается подсосом воздуха- пока двигатель не начнет терять обороты). Перегретые выхлопные газы очистят датчик. Если восстановить работоспособность датчиков таким образом не удается- замените его, однако, в любом случае выясните причину переобогащения смеси и устраните ее. Если этого не сделать, столь же быстро выйдет из строя новый датчик. Проверка О2 на рабочем месте. Используйте вольтметр с высоким входным сопротивлением, как указано выше. Закрепите датчик в тисках или зажиме. Вывод «-« вольтметра присоедините к корпусу датчика, а «+» к проводу датчика. Используя пропановую горелку, прогревают рабочую часть сенсора. Примерно через 20 сек должен появиться потенциал минимум 0,6 В. Если этого не произойдет, возможно, имеется внутренний обрыв в датчике или он загрязнен свинцом. При удалении пламени горелки от датчика показания его должны упасть до 0,1 В за 4 секунды. Если этого не происходит- имеется загрязнение силиконом. Если и теперь все нормально- прогрейте датчик в пламени в течение 2-х минут и наблюдайте за потенциалом. В некоторых случаях происходит нарушение внутренних цепей датчика от нагрева и потенциал падает. Такой датчик считается неисправным. Любой датчик О2, который генерирует потенциал >0,9 В при нагреве, показывает <0,1 В через 1 сек после снятия пламени, выдерживает двухминутный нагрев, считается годным, вне зависимости от возраста. И нет никакого резона в его замене. Инструкция 2: Кислородные датчики крайне чувствительны к электрическим перегрузкам цепи. Для подключения вольтметра к разъему l-зонда пользуйтесь оборудованными предохранителями проводами-перемычками. Старайтесь крайне осторожно вводить щупы измерителя к контактный разъем с обратной его стороны (см. Главу Бортовое электрооборудование). Используйте для проверки датчиков только цифровые измерители. 1. Отыщите электрический разъем датчика. С обратной стороны разъема подсоедините положительный щуп вольтметра к клемме белого провода (см. Главу Бортовое электрооборудование). Отрицательный щуп заземлите. Запустите двигатель и прогрейте его до нормальной рабочей температуры. По показаниям вольтметра определите величину сигнального напряжения датчика: 2. Проверьте исправность подачи на датчик напряжения батареи. Оцените качество заземления. Отсоедините от датчика электропроводку и подключите положительный щуп вольтметра к клемме зелено-черного (1993 и 1994)/красно-черного (с 1995) контактного разъема (см. схемы электрических соединений в конце Главы Бортовое электрооборудование). Отрицательный провод подключите к клемме синего/сине-желтого провода. При включенном зажигании прибор должен зарегистрировать напряжение, близкое к напряжению батареи. При положительных результатах описанных выше проверок следует проверить на обрыв и короткое замыкание электропроводку на участке цепи между датчиком и РСМ. Если никаких отклонений выявить не удается, автомобиль следует отогнать на станцию техобслуживания для более подробной диагностики. ИМХО или восстановление Кислородного датчика Ниссан [ Lambda Sensor Nissan ] : Проблема всех легковых автомобилей в России является завышенный расход бензина на подержанных автомобилях. Главной причиной этого не качественное топливо, которое загрязняет систему автомобиля, и в первую очередь лямбда зонт, в простонародье называют кислородным датчиком, который находиться на каталитическом нейтрализаторе(система отчистки отработанных газов) Инструкция 1:1шагБезопасно очистить ЛЗ можно, промыв его в ортофосфорной кислоте, которая за 10 – 20 мин. разъедает загрязнения, не трогая платиновые электроды. Перед промывкой датчик надо вскрыть. Для этого на токарном станке тонким резцом аккуратно, у самого основания отрезают защитный колпачок, изготовленный из нержавеющей стали. Использовать для этих целей ножовку по металлу нельзя – ею можно повредить керамическое тело датчика. 2шагПроцедуру очистки можно ускорить, используя тонкую кисточку из натуральной щетины. Кисточкой осторожно наносят ортофосфорную кислоту, равномерно омывая, керамический стержень ЛЗ со всех сторон. Не следует погружать датчик в кислоту целиком – моется только его рабочая часть. По мере очищения черно-коричневая поверхность стержня приобретает стальной оттенок: это блестит платина, запыленная на керамику основы. После очистки датчик хорошо промывают водой и высушивают, а защитный колпачок крепят на место с помощью аргоновой сварки. Если под рукой нет необходимого оборудования, то колпачок можно не срезать. Вместо этого в нем с помощью напильника делают два «окошка» шириной 3 – 4 мм и через них с помощью такой же кисточки промывают датчик кислотой. 3шагВосстановленный датчик завинчивают на свое место в машине, предварительно проверив состояние уплотнительного кольца. Промывку ЛЗ можно производить многократно, по мере его загрязнения. Если «реанимация» все же не принесла ожидаемых результатов, это значит, что датчик кислорода вышел из строя окончательно и вам ничего не остается, как идти в магазин за новым «информатором». Инструкция 2: 1. Выворачивание l-зонда на холодном двигателе может оказаться крайне затруднительным ввиду теплового сжатия металла выпускного коллектора/трубы системы выпуска. Во избежание риска повреждения компонентов, прежде чем приступать к снятию датчика, прогрейте двигатель в течение пары минут, - постарайтесь не обжечься о разогретые поверхности в процессе выполнения процедуры: 4. При помощи специального ключа осторожно выверните зонд из соответствующей секции системы выпуска отработавших газов. 5. Перед вворачиванием датчика смажьте его резьбовую часть антиприхватывающим герметиком. Почему следует заменить неисправный кислородный датчик?
Инструкция по замене, универсальная: Чтобы снять старый и установить новый кислородный датчик нужно убедиться в том, что зажигание выключено, а провода датчика отсоединены. Перед установкой нового зонда проверяют его маркировку на соответствие указанной в инструкции по эксплуатации, осматривают автомобиль на отсутствие механических повреждений, наличие кольца уплотнения, противопригарной смазки на резьбовой части. Затем датчик кислорода затягивают до полностью герметичного соединения, соединяя электроразъем, после чего можно проверять работоспособность нового датчика. Иногда датчик кислорода присоединяется к трубопроводу специальной пластиной, в пространстве между ней и трубопроводом находится прокладка с функцией герметика. Проверка работоспособности датчика производится только при его нагреве до температуры 350 градусов специальным оборудованием: газоанализатором, осциллографом, вольтметром, омметром. Поэтому сделать правильную замену кислородного датчика на Nissan и других автомобилях можно лишь в специализированном автосервисе. Фотки на тему Вернуться назад |