Меню Закрыть

Параметры лямбда зонда: Какие должны быть показания лямбда зонда – АвтоТоп

Содержание

Какие должны быть показания лямбда зонда – АвтоТоп

На написание этого материала натолкнуло обилие вопросов на интернет-форуме, связанных с непониманием (или недопониманием) принципа работы датчика кислорода, или лямбда-зонда.

Датчик кислорода: от общего к частному

Прежде всего, нужно идти от общего к частному и понимать работу системы в целом. Только тогда сложится правильное понимание работы этого весьма важного элемента ЭСУД и станут понятны методы диагностики.

Чтоб не углубляться в дебри и не перегружать читателя информацией, поведу речь о циркониевом лямбда-зонде, используемом на автомобилях ВАЗ. Желающие разобраться более глубоко могут самостоятельно найти и прочитать материалы про титановые датчики, про широкополосные датчики кислорода (ШДК) и придумать методы их проверки. Мы же поговорим о самом распространенном датчике, знакомом большинству диагностов.

Когда-то очень давно датчик кислорода представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся отработанными газами и занимал весьма продолжительное время. Жесткие нормы токсичности требовали быстрого вступления датчика в полноценную работу, вследствие чего лямбда-зонд обзавелся встроенным подогревателем. Поэтому датчик кислорода ВАЗ имеет 4 вывода: два из них — подогреватель, один — масса, еще один — сигнал.

Из всех этих выводов нас интересует только сигнальный.

Форму напряжения на нем можно увидеть двумя способами:

  • сканером
  • мотортестером, подключив щупы и запустив самописец

Второй вариант предпочтительнее. Почему? Потому, что мотортестер дает возможность оценить не только текущие и пиковые значения, но и форму сигнала, и скорость его изменения. Скорость изменения — это как раз и есть характеристика исправности датчика.

Итак, главное: датчик кислорода реагирует на кислород . Не на состав смеси. Не на угол опережения зажигания. Не на что-либо еще. Только на кислород. Это нужно осознать обязательно.

О физическом принципе работы датчика рассказано во многих книгах, посвященных электронным системам управления двигателем, и мы на нем останавливаться не будем.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0.45 В. Чтобы быть полностью уверенным, можно отключить разъем датчика и проверить это напряжение мультиметром или сканером. Все в порядке? Тогда подключаем датчик обратно.

К слову, на старых иномарках опорное напряжение «уплывает», и в итоге нормальная работа зонда и всей системы нарушается. Чаще всего опорное напряжение при отключенном датчике бывает выше необходимых 0.45 В. Проблема решается путем подбора и установки резистора, подтягивающего напряжение к «массе», тем самым возвращая опорное напряжение на необходимый уровень.

Дальше схема работы датчика проста. Если кислорода в газах, омывающих датчик, много, то напряжение на нем упадет ниже опорного 0.45 В, примерно до 0.1В. Если кислорода мало, напряжение станет выше, около 0.8-0.9 В. Прелесть циркониевого датчика в том, что он «перепрыгивает» с низкого на высокое напряжение при таком содержании кислорода в отработанных газах, которое соответствует стехиометрической смеси. Это замечательное его свойство используется для поддержания состава смеси на стехиометрическом уровне.

Методика проверки датчика кислорода

Поняв, как работает датчик кислорода, легко понять методику его проверки.

Предположим, ЭБУ выдает ошибку, связанную с этим датчиком. Например, Р0131 «Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1». Нужно понимать, что датчик отображает состояние системы, и если смесь действительно бедная, то он это отразит. И замена его абсолютно бессмысленна.

Как нам выяснить, в чем кроется проблема — в датчике или в системе? Очень просто. Смоделируем ту или иную ситуацию.

  1. Например, при жалобе на бедную смесь и низком напряжении на сигнально выводе датчика увеличим подачу топлива, пережав шланг обратного слива. Или, при его отсутствии, брызнув во впускной коллектор бензина из шприца. Как отреагировал датчик? Показал ли обогащенную смесь? Если да — то нет никакого смысла его менять, нужно искать причину, почему система подает недостаточное количество топлива.
  2. Если же смесь богатая, и зонд это отображает, попробуйте создать искусственный подсос, сняв какой-нибудь вакуумный шланг. Напряжение на датчике упало? Значит, он абсолютно исправен.
  3. Третий вариант (достаточно редкий, но имеющий место). Создаем подсос, пережимаем «обратку» – а сигнал на датчике не меняется, так и висит на уровне 0.45 В, либо меняется, но очень медленно и в небольших пределах. Все, датчик умер. Ибо он должен чутко реагировать на изменения состава смеси, быстро меняя напряжение на сигнальном выводе.

Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.

Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливно-воздушную смесь.

Хочется обратить внимание еще на один важный момент: возможный подсос атмосферного воздуха в выпускной тракт перед лямбда-зондом.

Мы упоминали, что датчик реагирует на кислород. Что же будет, если в выпуске будет свищ до него? Датчик отреагирует на большое содержание кислорода, что эквивалентно бедной смеси.

Обратите внимание: эквивалентно

Смесь при этом может быть (и будет) богатой, а сигнал зонда ошибочно воспринимается системой как наличие бедной смеси. И ЭБУ ее обогатит! В итоге имеем парадоксальную ситуацию: ошибка «бедная смесь», а газоанализатор показывает, что она богатая. Кстати сказать, газоанализатор в данном случае — очень хороший помощник диагноста.

Как пользоваться извлекаемой с его помощью информацией, рассказано в статье «Газоанализ и диагностика».

Всем привет. Итак, как-то я писал о программке VTS Agent www.drive2.ru/l/3584889/, оценила мне она тогда впрыск плохенько.

Но оценка работы лямбды упала. Что ж, хорошо, что в программе хранятся все старые замеры, давайте изучать мат. часть работы лямбды и смотреть на графики.
Что такое датчик кислорода?
Этот датчик смонтирован на выхлопном коллекторе на входе в каталитический преобразователь и непрерывно выдает напряжение на блок управления, отражающее содержание кислорода в выхлопных газах.
Это напряжение, которое анализируется блоком управления, используется для коррекции времени впрыска.
Богатая смесь:
• напряжение датчика: 0.6 В-0.9 В.
Бедная смесь:
• напряжение датчика: 0.1 В-0.3 В.
Внутреннее нагревательное устройство позволяет быстро достигать рабочей температуры, в данном случае свыше 350°C. Эта рабочая температура достигается в течение 15 секунд.
Резистор нагрева управляется блоком управления при помощи прямоугольных сигналов с целью контроля температуры датчика кислорода.
Когда температура выхлопных газов выше 800°C, датчик кислорода больше не подогревается.
На определенных этапах работы двигателя система работает без обратной связи. Это означает, что блок управления игнорирует сигнал, посылаемый датчиком.
Эти этапы возникают:
• когда двигатель холодный (температура менее 20°C),
• при высокой нагрузке двигателя.

Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода:
1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон.
3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. (к этому можно отнести мой случай, неизвестно сколько машина ездила с плохо работающим ДАД? Так же предыдущая хозяйка меняла катушку, только не рассказала почему)
4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию не сгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика.
8. Негерметичность в выпускной системе. (это тоже можно отнести к моему случаю, была проблема с прокладкой между коллектором и катализатором)
Возможные признаки неисправности датчика кислорода:
1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
2. Повышенный расход топлива. (После замены дад расход уменьшился, но все же я считаю, что он завышен для 1.6)
3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. (Возможно потеря мощности на низах, замена покажет, пока что в теории)
4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. (да, такое есть, я думаю это остывает катализатор, но мало ли это как-то связано)
5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния.
6. Загорание лампы «СНЕСК ЕNGINЕ» при установившемся режиме движения.
Как понять насколько работоспособен датчик?
Вообще-то для этого потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер (в случае с машиной Peugeot 307 это копия дилерского диагностического оборудования и программа Peugeot Planet 2000), на дисплее которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе. Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал низкого уровня повышается (более 0,2В — криминал), а сигнал высокого уровня — снижается (менее 0,8В — криминал)), а также скорость изменения фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта превышает 300 мсек. Это усредненные данные.
Как второй датчик кислорода проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора?
Датчик кислорода на выходе используется для соблюдения требований стандарта EOBD (Европейский стандарт по встроенной диагностике уровня вредных выбросов).
Он располагается после каталитического преобразователя и используется для проверки эффективности работы каталитического преобразователя.
Характеристики и нагревательное устройство для датчика кислорода на выходе такие же, как для датчика кислорода на входе.
Блок управления отвечает за анализ напряжения, выдаваемого датчиком кислорода на выходе. Это напряжение отражает содержание кислорода в выхлопных газах на выходе каталитического преобразователя.
Напряжение, выдаваемое датчиком кислорода на выходе, смещено относительно датчика кислорода на входе, поскольку выхлопные газы должны пройти через каталитический преобразователь прежде, чем достигнут датчика кислорода на выходе.
В новом каталитическом преобразователе химические реакции теоретически завершаются. Поскольку весь кислород используется для образования химических соединений, когда двигатель прогрет, низкое содержание кислорода на выходе каталитического преобразователя приводит к напряжению от 0.5 до 0.7 Вольт на клеммах датчика кислорода на выходе.
Однако в действительности сигнал демонстрирует некоторую волнистость несмотря на то, что каталитический преобразователь имеет хорошее состояние. Затем он со временем ухудшается, и характеристики каталитического преобразователя падают.
В зависимости от этого напряжения, блок управления анализирует эффективность каталитического преобразователя и качество сгорания, и исходя из этого решает, следует ли отрегулировать обогащение смеси или нет.

Меня по большей части интересует верхняя лямбда, она же первая, до катализатора. Именно она работает как обратная связь для приготовления смеси. Сначала снимаем ошибки, они отсутствуют. Потом прогреваем двигатель до 90 градусов и начинаем строить график. Газовал до 3000 на стоянке без нагрузки, вполне достаточно.
Вот старый замер, представлен в PP2000

Всем хорошего дня.

Вот тут продолжение темы, после замены лямбды на новую.

Лямбда-зонд (кислородный датчик) — это датчик кислорода, расположенный в выпускном коллекторе двигателя. Показания данного прибора дают возможность электронной системе управления регулировать правильное соотношение воздуха и бензина в камерах сгорания. В случае поступления бедной или наоборот, чрезмерно обогащенной топливной смеси, электронный блок исправляет ее структуру, учитывая показания датчика лямбда зонда. Для сгорания 1 кг топливной смеси требуется около 14.7 кг воздуха. Работа лямбда зонда в системе топливной подачи — очень важна, поэтому его работоспособность напрямую влияет на стабильную работу двигателя автомобиля. Поверка работоспособности устройства очень важна, но перед тем, как выполнить проверку лямбда зонда, необходимо изучить его устройство и принцип действия, так же как и перед тем, как проверить катушку зажигания.

Датчик концентрации кислорода, так еще называют лямбда зонд, состоит из следующих элементов:

Металлический корпус с резьбой для крепления.
Кольцо уплотняющее.
Токосъемник электрического сигнала.
Изолятор керамический.
Проводка.
Манжета для уплотнения проводов.
Токопроводящий контакт цепи подогрева.
Наружная защитная оболочка с отверстием для циркуляции воздуха.
Резервуар со спиралью накаливания.
Керамический наконечник.
Защитный щиток с отверстием для выпуска отработавших газов.
Все детали лямбда зонда изготовлены из материалов, стойких к высоким температурам, так как рабочая температура датчика достаточно высока, и перегрев им не страшен, тогда, как перегрев двигателя последствия имеет часто плачевные.

Датчики лямбда зонда могут иметь от одного до четырех проводов, и название, соответственно, носят одно-, двух-, трех- и четырехпроводных датчиков.

К выходу из строя кислородного датчика могут привести нарушения в уходе за внутренними деталями автомобиля и другие факторы, например:

очистка корпуса средствами, не предназначенными для этого;
попадание на корпус охлаждающей, тормозной жидкости;
чрезмерное содержание в топливе свинца;
перегрев корпуса датчика, вызванный неочищенной топливной смесью. Попадание бензина с высокой концентрацией загрязнений может быть вызвано неисправностью регулятора давления топлива, температурного датчика охлаждающей жидкости или засоренного фильтра очистки топлива.
Неисправности лямбда зонда служат причиной следующих ощутимых проблем в поведении автомобиля:

увеличение потребности в топливе;
рывки автомобиля;
нестабильная работа двигателя;
нарушение работы катализатора;
нарушение норм токсичности.
Именно поэтому за работой датчика кислорода в выхлопных газах необходимо тщательно следить, проверять его состояние хотя бы через каждые 5000-10000 км., особенно перед процедурой контроля на токсичность выхлопов.
Лямбда зонд: проверка.

Чтобы проверить работоспособность кислородного датчика, вам потребуются: заводская инструкция, которая подскажет, где находится лямбда зонд, осциллограф и цифровой вольтметр. Это основные вспомогательные инструменты. Двигатель на время проверки прибора следует прогреть. Как проверить лямбда зонд самостоятельно? Это так же просто, как и промывка инжектора.

Изучите инструкцию производителя на предмет основных параметров кислородного датчика. Проверьте показатели, на которые имеет влияние нестабильная работа лямбда зонда: напряжение бортовой сети, опережение зажигания, работа системы подачи топлива. Также обратите внимание на внешний вид механизмов, в частности на наличие или отсутствие механических повреждений корпуса и проводки.
Загляните в моторный отсек, и найдите лямбда зонд. Осмотрите его на предмет внешних загрязнений. Если наконечник лямбда зонда укрыт слоем сажи, свинца или бело-серым налетом, то, скорее всего, его нужно будет заменить. Поражение прибора отложениями вызвано некачественным составом топлива. Если наконечник датчика чист, продолжайте проверку дальше.
Отключите кислородный датчик от колодки и подключите его цифровому вольтметру. Заведите автомобиль, и, нажав педаль газа, увеличьте обороты двигателя до отметки 2500 оборотов в минуту. Используя устройство для обогащения топливной смеси, устройте снижение оборотов до 200 в минуту.
При условии, что ваш автомобиль оборудован топливной системой с электронным управлением, выньте вакуумную трубку из регулятора давления топлива. Посмотрите на показания вольтметра. Если стрелка прибора приблизится к отметке 0.9 Вт, значит, лямбда зонд находится в рабочем состоянии. О неисправности датчика свидетельствует отсутствие реакции вольтметра, и показания его в пределах меньших отметки 0.8 Вт.
Сделайте тест на бедную смесь. Для этого возьмите вакуумную трубку и спровоцируйте подсос воздуха. Если кислородный датчик исправен, показания цифрового вольтметра будут на уровне 0.2 Вт и ниже.
Проверьте работу лямбда зонда в динамике. Для этого подключите датчик к разъему системы подачи топлива, и установите параллельно ему вольтметр. Увеличьте обороты двигателя до 1500 оборотов в минуту. Показатели вольтметр при исправном датчике должны быть на уровне 0,5 Вт. Другое значение свидетельствует о выходе из строя лямбда зонда.
Правильный демонтаж и установка нового датчика лямбда зонда.

Первым делом отсоедините провод датчика от электропроводки. Проводите процедуру при холодном двигателе и выключенном зажигании. Для замены старого прибора используйте датчик с той же маркировкой, что и предыдущий.
С помощью подходящего ключа открутите старый датчик. Лучше всего снимать прибор с включенным зажиганием, и, соответственно, горячим датчиком и топливным трубопроводом, иначе есть риск сорвать резьбу, так как в холодном состоянии металл сжимается, и откручивать нужно с немалыми усилиями. Когда из отверстий покажется пар, можно глушить двигатель. Откручивать дальше будет легче.
Закрутите новый лямбда зонд до упора, чтобы создать хорошую герметичность.
Соедините электрическую проводку.
Проверьте работоспособность нового кислородного датчика с помощью осциллографа, цифрового вольтметра, омметра при температуре двигателя от 350 С.

Лямбда регулирование, катализатор и ГБО

В связи с жесткой конкуренцией и ужесточением экологических норм автопроизводители вынуждены постоянно совершенствовать свои автомобили. Двигатели, оснащенные карбюратором, уже не обеспечивали желаемой экономичности, экологичности и мощности автомобиля. Это обусловлено невозможностью точной настройки карбюратора на различных режимах. Поэтому производителями при первой возможности была внедрена электронная система управления впрыском под управлением 8-ми битного микропроцессора с тактовой частотой 4 мгц в 1979г. Это произошло через 8 лет после появления первого в мире 4-х битного микропроцессора 4004. На данный момент, система управления двигателем является довольно сложной в плане количества датчиков и исполнительных механизмов, сложных математических моделей записанных в виде программы блока управления.

Переход на более точную систему управления стал возможным не только благодаря появлению микропроцессора. Пригодился и опыт построения автоматизированных систем на промышленных предприятиях накопленный десятилетиями. На тот момент в ВУЗах уже давно появился предмет, без которого уже немыслима автоматизация процессов — Теория автоматического управления (ТАУ). ТАУ — это наука, которая

позволяет просчитать уровень и скорость воздействия сразу на некоторое количество элементов управления для получения предсказуемо точного результата в отведенное время. На основании ТАУ для промышленности была создана и теория управления двигателем.

В процессе развития электронных систем управления двигателем улучшалась их точность, а вместе с ними и характеристики двигателей. Для того, что бы следовать все более жестким экономическим и экологическим параметрам, увеличивается количество узлов системы управления двигателем, улучшается точность их изготовления, увеличивается вычислительная мощность блоков управления двигателем для того, что бы использовать более точные и сложные модели управления и математику.

 

Так как механические элементы системы имеют допуски изготовления и свойство изнашиваться, то понадобился датчик, который мог бы прояснить реальную  картину по соотношению воздух — топливо. Так с конца 1970-х годов в автомобилях начали применять датчики кислорода (лямбда зонды).

Познавательная книга по теории управления.

Зачем нужен лямбда зонд? (датчик кислорода)

 Лямбда зонд позволяет постоянно отслеживать количество кислорода в выхлопных газах и вводить корректировку впрыска топлива для достижения лучшей экономичности и экологичности двигателя.

Циркониевый лямбда зонд 

Самый распространенный вариант — циркониевый лямбда зонд, который выдает сигнал о бедной или богатой смеси. Если смесь богатая — лямда зонд выдаст напряжение более 0,45В, если бедная — менее 0,45В. Понятие бедной и богатой смеси связано с соотношением массы всасываемого в цилиндры двигателя воздуха к массе топлива. Условно соотношение выражается числом лямбда (уровень избытка кислорода). Например, при числе λ (лямбда) = 1, соотношение массы воздуха к массе топлива составляет 14,7 кг воздуха / 1 кг топлива, что является наиболее экологичным соотношением. Такую пропорцию еще называют «стехиометрической смесью».

Таким образом, в простой системе управления с лямбда зондом, состав топливно-воздушной смеси постоянно колеблется возле λ = 1. Это происходит из-за того, что система управления пытается максимально приблизится к λ=1, а чувствительный элемент циркониевого лямбда зонда может показать только больше или меньше.

Циркониевый лямбда зонд обладает еще некоторыми важными параметрами, которые используются в более продвинутых системах управления с целью соответствия экологическим нормам евро-4 и выше. Например, по внутреннему сопротивлению чувствительного элемента, выходного напряжения и сопоставляя эти параметры с другими параметрами системы,  можно судить о концентрации вредных химических элементов в выхлопе (CH, CO, h3) и температуре чувствительного элемента датчика кислорода. Таким образом, системой управления могут быть предприняты меры по улучшению экологических показателей мотора.

Широкополосный лямбда зонд

Существуют 2 основных типа широкополосных лямбда зондов, которые отличаются по принципу считывания информации.

  1. 4-х проводный. Используется на автомобилях Toyota, Lexus, Subaru, Suzuki.
  2. 5-ти проводный (возможен 6-й провод для калибровочного резистора) имеет дополнительную камеру — кислородный насос. Используется обычно на немецких автомобилях.

У этих датчиков кислорода есть общая особенность — они не просто показывают бедную или богатую смесь, а способны измерить состав смеси в большом диапазоне. Это позволяет более точно удерживать требуемый состав смеси. Так же становится возможным удерживать состав смеси λ не равный 1. Это может потребоваться на переходных режимах или частичных нагрузках, что позволяет добиться лучшей экономичности и улучшить другие показатели.

Принцип работы этих датчиков подробно описан во многих источниках. Поэтому останавливаться на нем мы не будем.

Задний лямбда зонд (за катализатором)

Для того, что бы понять смысл заднего лямбда зонда, кратко остановимся на работе катализатора. Автомобильный катализатор — устройство, которое преобразовывает выхлопные газы до относительно безвредного состояния. Главным образом в катализаторе догорает недогоревшее в моторе топливо ( 2CO + O

2 → 2CO2) и разложение оксида азота (2NOX → XO2 + N2), который получается при температурах горения выше положенного и избытке кислорода. Реакции в нейтрализаторе возможны при его температуре примерно от 300 до 800 градусов. Так же на эффективность его работы и срок службы сильно влияет состав топливно — воздушной смеси, который удерживается передним лямбда зондом. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее — NOX.

В соответствии с нормами Евро-3 и выше, в выхлопную систему за катализатором внедрен контролирующий датчик, с помощью которого ЭБУ контроллирует эффективность катализатора. В случае проблемы, на панели приборов загорается индикатор Check engine, а мотор переходит в аварийный режим работы (на аварийные карты).

Для еще большей эффективности каталитической реакции, в автомобилях с нормами евро-4 и выше, используются и показания заднего лямбда зонда B1S2. В таких автомобилях показания используются не только для диагностики, но и для более точной коррекции топливной смеси для того, что бы увеличить эффективность нейтрализации газов. 

Работа заднего лямбда зонда

Катализатор производит разложение оксида азота на азот и кислород. Производится и связывание свободного кислорода с недогоревшим топливом (из СО получаем СО2). В катализаторе так же протекает множество других сложных реакций.

Как следует из описанного выше, содержание кислорода за катализатором заметно меньше, чем его содержание до катализатора. Способность катализатора накапливать и отдавать кислород определяет инерционность изменения содержания кислорода после катализатора. Поэтому основным показателем исправного катализатора является преобладание напряжения с заднего лямбда зонда более 0,6В даже если напряжение переднего лямбды значительное время держится на низком уровне. 

На современных автомобилях с нормами Евро-4 и выше, задний лямбда B1S2 влияет так же и на топливные коррекции с целью обеспечить максимально оптимальную смесь для работы катализатора. Поэтому, эффективность катализатора напрямую влияет на расход топлива. При снижении эффективности катализатора расход топлива растет. Это происходит из за того, что количество кислорода, который может использовать катализатор уменьшается, а система пытается удержать его содержание, добавляя топлива за катализатором.

Например, на современных автомобилях (например Subaru и некоторых других), старение или отсутствие катализатора вызывает существенное увеличение расхода топлива — вплоть до 30% (если не приняты никакие меры по решению проблемы с катализатором). Кроме того, с помощью лямбда измеряется температура выхлопных газов за катализатором и ЭБУ стремиться разогреть холодный катализатор управляя подачей топлива и EGR так как время разогрева катализатора тоже регламентировано ЕВРО нормами (Температура определяется путем измерения сопротивления подогревателя лямбды и импеданса ее чувствительного элемента).

Признаком нормальной работы катализатора с нормами евро-4 и выше явлется удержание напряжения на заднем лямбда зонде в районе 0,6 … 0,7 вольт на стабильных режимах работы. При этом, топливные коррекции по задним B1S2 и передним B1S1 лямбда зондам должны быть около 0%.  При неправильной работе катализатора топливные коррекции по задним и передним датчикам могут сильно отличаться от нуля. 

Но не только напряжение от лямбда зонда и его динамические характеристики влияют на работу системы управления современного двигателя. Так как показания лямбда зонда зависят от состава прочих компонентов в выхлопных газах — система управления может косвенно определять их концентрацию. Так же система может косвенно определять и температуру катализатора, которая примерно равна температуре лямбда зонда. От температуры лямбда зонда зависит внутренне сопротивление его чувствительного элемента и потолок формируемого напряжения. По верхней и нижней полке напряжения ЭБУ может косвенно судить о концентрациях других примесей. 

Исходя из вышеописанного, следует, что современные системы управления двигателем умеют не только удерживать концентрацию кислорода за катализатором. Дополнительно удерживается температура каталитического нейтрализатора в требуемом диапазоне, косвенно отслеживается и удерживается содержание других примесей за катализатором.

К сожалению, катализатор имеет ограниченный ресурс. И в тот момент, когда автовладелец сталкивается с проблемой катализатора, у него есть выбор — приобрести новый катализатор или решить проблему другим способом. Наш человек смотря на дымящиеся трубы заводов и стоимость катализатора, конечно же ищет альтернативный вариант. На современных автомобилях обмануть блок управления совсем не просто, так как в процессе участвует множество параметров с узким коридором. Поэтому народные методы в виде проставок и резисторов с конденсаторами уже не годятся. Даже если эти методы и работают не некоторых автомобилях, то неизбежно растет расход топлива. Ввиду этого, производители эмуляторов катализатора постоянно совершенствуют алгоритмы эмуляции для наиболее точного воссоздания всех требуемых параметров. В современном эмуляторе катализатора эмулируются около 10 различных параметров: напряжения на различных режимах, динамические параметры, количество запасенного кислорода, эффективность катализатора, внутреннее сопротивление датчика, импеданс, время отсечки, реакция на манипуляцию педали газа, температура катализатора, режим прогрева, скорость реакции чувствительного элемента, изменение эффективности катализатора при изменении нагрузки.

ГБО и катализатор

Мы все чаще сталкиваемся с проблемами катализаторов на автомобилях оборудованных газобалонным оборудованием.

Обычно проблема вызвана не катализатором, а самим газобалонным оборудованием. Обратите внимание — если автомобиль работает на бензине продолжительное время без проблем — обратите внимание на ГБО.

Наиболее часто встречаются 3 причины появления кодов неисправности по катализатору на автомобилях с газом:

  • Неправильная настройка ГБО. решение простое — настройте ГБО;
  • нестабильное давление газа в рампе форсунок. Обычно вызвано неспособностью редуктора удерживать требуемое давление. Ошибки обычно появляются, когда запас газа в баллоне заканчивается. Решение — заменить редуктор или чаще заправляться;
  • Часто встречающаяся проблема — нестабильность работы газовых форсунок. Обычными методами диагностировать невозможно.
  • Проблема с газовыми форсунками часто появляется из-за нестабильности их работы, разброса параметров. Наиболее часто встречается залипание форсунок и разброс в производительности. Все параметры определялись нами специальным тестером газовых форсунок.

Напомню, что современная система управления очень требовательна к параметрам всех звеньев, поэтому, даже незначительный разброс параметров форсунок ведет к непредсказуемым результатам. Из-за разброса параметров блок управления не может адекватно откорректировать топливные коррекции.

Наиболее эффективная работа двигателя, работающего на пропане возможна при более раннем угле зажигания и более бедной смеси с соотношением 15,5 : 1 для пропана по сравнению со смесью для бензина 14,7 : 1.  При снандартной схеме с ГБО 4-го и 5-го поколения управление смесью производится бензиновым блоком управления, газовый блок управления только вносит корректировки для управления газовыми форсунками. 

В связи с этим, смесь при работе на газу удерживается по бензиновым стандартам, что влечет за собой нештатную работу катализатора и более быстрое его разрушение.

Как проверить и заменить лямбда-зонд

Лямбда-зонд или датчик кислорода — один из важнейших элементов системы выпуска отработавших газов автомобиля. Он проверяет, чтобы в топливной смеси было нужное количество кислорода для эффективного и не наносящего вред окружающей среде сгорания топлива. В этом посте мы вкратце расскажем, что такое лямбда-зонд, как он работает, когда его нужно проверять и как его заменить.

Что такое лямбда-зонд?

Лямбда-зонд расположен внутри выпускного коллектора рядом с двигателем. В автомобилях с системой бортовой самодиагностики EOBD II (европейские автомобили после 2001 г.) в каждом каталитическом нейтрализаторе есть еще один датчик, который проверяет эффективность работы каталитического нейтрализатора. Этот датчик измеряет процент несгоревшего кислорода, проверяя, чтобы его не было слишком много (слишком бедная воздушно-топливная смесь) или слишком мало (слишком богатая воздушно-топливная смесь). Результаты передаются в электронный блок управления двигателем (ECU), который регулирует количество топлива, подаваемого в двигатель, чтобы обеспечить оптимальное соотношение всех компонентов воздушно-топливной смеси. Соотношение компонентов постоянно изменяется в зависимости от различных факторов, включая нагрузки на двигатель (например, при подъеме), ускорение, температуру двигателя и длительность прогрева.

На рынке встречаются лямбда-зонды трех типов. Самые ранние по технологии и самые распространенные — лямбда-зонды на основе оксида циркония. Датчики этого типа есть в разных конфигурациях (с одним, двумя, тремя и четырьмя проводами). Это зависит от того, есть ли в датчике предварительный нагрев или нет. Второй тип — это лямбда-зонды на основе оксида титана. Они тоже бывают четырех видов (см. на рисунке). Датчики этого типа легко отличить, поскольку диаметр резьбы у них меньше, чем у датчиков на основе оксида циркония (визуально у таких датчиков есть желтый и красный провода). И, наконец, третий тип — это так называемый широкополосный лямбда-зонд, который также имеет название «датчик с 5 проводами». Это самый технологически новый и самый точный датчик. Широкополосный лямбда-зонд чаще других используется в новых автомобилях, оснащенных двумя лямбда-зондами в каталитическом нейтрализаторе.

 

Как работает лямбда-зонд?

Лямбда-зонд используется для регулировки воздушно-топливной смеси. Блок управления двигателем получает данные от датчика и определяет необходимое количество топлива. Это означает, что воздушно-топливная смесь постоянно колеблется между бедной и богатой, позволяя каталитическому нейтрализатору работать максимально эффективно, одновременно обеспечивая сбалансированность воздушно-топливной смеси и уменьшая вредные выбросы.

Если блок управления двигателем не получает данные от датчика, например, когда двигатель только что запустился или датчик неисправен, то блок управления двигателем использует постоянную богатую смесь, что увеличивает расход топлива и токсичность выбросов. Если лямбда-зонд или электропроводка неисправны или изношены, автомобиль будет постоянно работать на богатой смеси, что увеличит расход топлива и подвергнет возможной неисправности другие элементы системы снижения токсичности выбросов, такие как каталитические нейтрализаторы.

Когда нужно проверять лямбда-зонды?

Как правило, лямбда-зонд служит долго, но может также выйти из строя. Если вы заметили один из следующих признаков, разумно будет проверить лямбда-зонд:

  • Неравномерность холостого хода
  • Жесткий звук работы двигателя
  • Высокий расход топлива и низкая эффективность
  • Высокая токсичность выбросов
  • Черный дым и сажа вокруг выхлопной трубы
  • Неисправность лямбда-зонда может иметь различные причины, в том числе:
  • Использование герметизирующей пасты с силиконом на элементах выпускной системы перед лямбда-зондами
  • Загрязненное топливо или присадки, содержащие свинец
  • Двигатель начал сжигать масло, от чего на датчике появляются отложения сажи
  • Внешнее загрязнение, например, соль с дорожного покрытия, материалы антикоррозионной защиты или химические вещества
  • Срок службы датчика закончился
Как проверить лямбда-зонд на основе оксида циркония

Для этого проверьте напряжение на сигнальном проводе (обычно черного цвета). Как правило, когда двигатель прогрет и работает нормально, измерения должны показывать значение в диапазоне от 0,1 до 0,9 В примерно два раза в секунду при 2000 об/мин.

Если лямбда-зонд с нагревом (три или четыре провода), измерьте сопротивление цепи нагрева датчика при помощи омметра. Цепь нагрева датчика — это два провода одного цвета, обычно белого или черного. Рекомендуется всегда сверяться со схемой электрооборудования автомобиля и проводить измерения при нормальной рабочей температуре двигателя.

Как проверить лямбда-зонд на основе оксида титана (легко определить, поскольку диаметр резьбы меньше, чем у датчика на основе оксида циркония, и всегда присутствует желтый и красный провод)

Измеренное напряжение на сигнальном проводе аналогично напряжению датчика на основе оксида циркония. Низкое напряжение соответствует бедной смеси, а высокое напряжение (около 1 В) соответствует богатой смеси. В некоторых блоках управления двигателем измерения проводятся другим способом, в зависимости от их конструкции.

Как диагностировать широкополосный лямбда-зонд

Для диагностики широкополосного лямбда-зонда вам понадобится сканер или осциллограф.

Как снять и заменить лямбда-зонд

Используйте специальный ключ для облегчения демонтажа лямбда-зонда. Проверьте правильность подбора по каталогу. Похожие элементы могут иметь другое время отклика, т. е. они не одинаковы. Нанесите смазку вокруг резьбы нового датчика, чтобы его легко было установить сейчас и демонтировать позднее. Датчик можно вкрутить на место рукой и затянуть специальным ключом с необходимым усилием, указанным в руководстве по обслуживанию автомобиля.

Смотрите больше с Garage Gurus

Узнайте больше об этой процедуре: специалист Garage Gurus покажет вам точно, как проверить, снять и установить лямбда-зонд.

 

Лябда-зонды BOSCH универсальные

Измерительный элемент лямбда-датчика имеет платиновые электроды, чем достигается увеличение срока службы

При замене лямбда-зонда, новый универсальный датчик крепится к проводу от старого встроенного лямбда-датчика при помощи оригинального коннектора, который также является запатентованным изобретением Bosch

Фирма Bosch производит лямбда-зонды с измерительными керамическими элементами на основе двуокиси циркония. Принцип действия заключается в том, что при определенной разнице в концентрации кислорода в выхлопном газе, воздействующем на керамический элемент с одной стороны, и в атмосферном воздухе с другой, происходит скачкообразное изменение выходного напряжения в диапазоне от 0,1 до 0,9 В. Бедной смеси соответствует 0,1 В, богатой смеси 0,9 В. Проверить лямбда-зонд на автомобиле лучше всего при помощи осциллографа.

Нормально работающий зонд.

Проверка заключается в том, что при прогретом двигателе при оборотах 2000 об/мин, лямбда-зонд должен выдавать сигнал частотой 1–2 Гц и амплитудой от 0,1 до 0,8 В. При выключенном зажигании подсоединить осциллограф параллельно сигнальному напряжению лямбда-зонда. Сразу после запуска холодного двигателя напряжение на выходе лямбда-зонда вначале будет постоянным (0,4–0,6 В). По мере роста температуры появятся колебания выходного отверстия лямбда-зонда, амплитуда и частота которых постепенно возрастает. После прогрева двигателя и лямбда-зонда напряжение будет колебаться от 0,1 до 0,8 В.

Следует учесть, что отсутствие нормального сигнала лямбда-зонда не обязательно указывает на неисправность самого датчика. Причиной может быть, например, подсос воздуха в выхлопной системе, плохо распыляющие форсунки и т.д.

Работу лямбда-зонда можно проверить, симулируя бедную или богатую смесь при отсоединенном сигнальном проводе, но подключенных проводах нагревательного элемента лямбда-зонда. Двигатель и лямбда-зонд должны быть в прогретом состоянии.

Симуляция богатой смеси.

На вход сигнала лямбда-зонда блока управления подать напряжение UV ~~ 0,8…0,9 В (относительно потенциала массы лямбда-зонда).При этом блок управления должен подать сигнал на обеднение смеси. Вследствие этого ухудшается холостой ход (двигатель вибрирует). Напряжение на лямбда-зонде Uλ должно упасть до 0,1 В. Если напряжение не упало, неисправность может быть, например, в датчике температуры двигателя, проводке, блоке управления и т.д. В случае, если обеднение смеси произошло, но напряжение лямбда-зонда не упало, то неисправность может находиться в области лямбда-зонда (плохое соединение с массой, нагревательный элемент лямбда-зонда неисправен, старение/отказ лямбда-зонда).

Симуляция бедной смеси.

На вход сигнала лямбда-зонда блока управления подать напряжение UV ~~ 0,1 В (относительно потенциала массы лямбда-зонда). Обороты двигателя должны кратковременно возрасти за счет обогащения смеси блоком управления. Напряжение на зонде Uλ должно подняться до 0,8…0,9 В. Если напряжение не поднялось, проблема может быть, например, в лямбда-зонде, подсосе воздуха через негерметичность выпускного тракта и т.п.

Проверка нагревательного элемента лямбда-зонда

Проверка нагревательного элемента лямбда-зонда происходит путем измерения его сопротивления. Обычно оно составляет 2…14Ω при комнатной температуре. При значениях >30Ω, лямбда-зонд дефектный.

Рекомендуемые интервалы проверки и замены лямбда-датчиков

В силу расположения лямбда-зонда в выхлопной трубе, на него оказывается постоянное воздействие температурных, механических и химических факторов, из-за чего датчик необходимо периодически проверять (каждые 30 000 км) и регулярно заменять. Bosch предлагает следующие интервалы замены датчиков:

Первые признаки неисправности лямбда-зонда или как проверить датчик кислорода

Как понять, что лямбда-зонд вышел из строя и заменить его: советы автолюбителей

1. Если лямбда-зонд неисправен, заметны нарушения в работе двигателя.

«Основная функция лямбда-зонда заключается в определении окиси углерода в выхлопных газах того или иного транспортного средства. С учетом данных, получаемых от датчика кислорода, регулируется подача топлива в цилиндры. Когда лямбда-зонд неисправен, нарушения в работе двигателя очевидны: слишком большой расход топлива, специфический запах после глушения и т. д. Менять на резистор бессмысленно, поскольку компьютер воспринимает постоянное сопротивление резистора за неисправность».

2. Основной признак поломки лямбда-зонда – набор скорости.

«При неисправности лямбда-зонда обнаружил несколько характерных моментов (повышенные обороты, большой расход бензина и т. д.). Но самым явным признаком для меня стал набор скорости: авто сперва разгоняется, потом затыкается, и так снова и снова. Такое ощущение, что газ сбрасываешь, а потом опять выжимаешь. После замены датчика все описанные проблемы, в том числе и с набором скорости, исчезли».

3. Замена лямбда-зонда должна быть обоснованной.

«Хочется сказать о том, что вероятность деформации проводов намного выше вероятности поломки самого датчика. При первых подозрениях в поломке лямбда-зонда следует разъединить разъем, внимательно его осмотреть, а также обследовать провода на предмет их целостности. В местах входа в разъем провода часто пережимаются и теряют свою функциональность. После этого необходимо проверить работу датчика, а именно: измерить напряжение в различных режимах работы двигателя».

4. При замене лямбда-зонда нужно учитывать один очень важный нюанс.

«Процесс замены датчика нельзя назвать сложным, но он требует определенной подготовки. Самая важная часть предшествующего работе процесса – подготовка специального ключа на 22 с прорезью, который понадобится, чтобы снять датчик.

Без такого приспособления лямбда-зонд может не поддаться. Стандартный рожковый ключ, как правило, не позволяет захватить основание датчика из-за наличия возле него отливов на выпускном коллекторе. При отсутствии отливов ключом можно повредить грани у гайки датчика, ведь она сильно прикипает к выпускному коллектору и изготовлена из довольно мягкого металла.

Столкнувшись с данной проблемой, я узнал, что оригинальный ключ для автомобиля «Хонда» стоит больше 70 евро, потому решил изготовить приспособление для снятия лямбда-зонда самостоятельно.

Расскажу, как. Во-первых, взял накидной ключ на 22 и приварил к нему гайку на 30. После этого на ключе и приваренной к нему гайке сделал сквозную прорезь на одном боку. Она нужна для того, чтобы заводить внутрь ключа и гайки провода лямбды, ведь разъем на концах проводов датчика кислорода не проходит через накидной ключ на 22.

Итак, разъем лямбда-зонда нужно продеть через дополнительный накидной ключ на 30, который уже прикреплен к гайке на 30, приваренной к ключу на 22. Этими двумя ключами можно отвернуть даже наглухо закрепленную лямбду. Получается просто, экономно и эффективно».

5. Лямбда-зонд можно заменить своими руками.

«У меня получилось заменить лямбда-зонд на своем автомобиле самостоятельно.

Оригинальной устройство было однопроводным, и на замену я также купил однопроводной лямбда-зонд фирмы Bosh.

Опишу алгоритм замены:

  • Нагреваем двигатель (так будет легче открутить винты крепления крышки выпускного коллектора и сам датчик).
  • Отключаем «минус» аккумулятора.
  • Разъединяем разъем подключения лямбды.
  • Анализируем ситуацию: смотрим, можно ли выкрутить лямбда-зонд и есть ли подходящий для этих целей инструмент (о том, как изготовить приспособление для снятия лямбды читайте чуть выше).
  • Выкручиваем датчик. Пробуем установить замену, проверяем, подходит ли резьба, смотрим на глубину вкручивания.
  • На расстоянии 15 см от корпуса лямбда-зонда отрезаем провода. Действия, описанные в этом пункте и в следующем актуальны для случаев, если вы имеете дело с неоригинальным датчиком.
  • Соединяем провод нового датчика с проводом от старого лямбда-зонда. В стандартную комплектацию к устройству обычно входит соединительная трубка размером 2-3 см. Провод нового датчика вставляем в термотрубку, которая также входит в комплект.

Зачищаем провода (не более 1 см) и вставляем в трубку с двух сторон. Затем сжимаем трубку максимальным усилием и проверяем надежность соединения. В конце термотрубку следует завести на место соединения и прогреть эту область при помощи зажигалки (не забывайте вращать соединение в процессе нагрева).

  • Закручиваем новый датчик, присоединяем разъем.
  • Устанавливаем защитную крышку коллектора.
  • Подключаем «минус» аккумулятора, включаем двигатель, а затем проверяем его работу».

Внешние признаки и причины

Если система подогрева лямбда-зонда или само устройство в автомобиле не работает, симптомы неисправного состояния будут следующими:

  1. Силовой агрегат стал работать менее стабильно. Обороты могут самопроизвольно увеличиваться и падать. Мотор часто глохнет, особенно на светофорах.
  2. Снизилось качество горючей смеси, которая подкачивается воздухом в систему цилиндров. Если исправность датчика была нарушена, это станет причиной перерасхода горючего.
  3. Подача горючего стала неэффективной, топливо попадает в камеры сгорания бесконтрольно. Это может привести к появлению неполадок в работе агрегата, а также электронной системы авто.
  4. Со временем может проявляться прерывистость работы мотора при функционировании на холостых оборотах. На максимальных — эффективность работы ДВС также будет менее низкой.
  5. Появились неполадки в функционировании электронных систем. Из-за необходимости ремонта датчика отдельные отсеки силового агрегата будут работать нестабильно. Это связано с тем, что импульсные сигналы о неисправности подаются с задержкой.
  6. Во время движения транспортное средство стало дергаться. Особенно когда машина идет в гору.
  7. При функционировании двигателя на любых оборотах могут появляться хлопки.
  8. Двигатель стал с замедлением реагировать на нажатие педали газа. Ускорение происходит, но не сразу.

Одним из важных симптомов является загорание индикатора Чек Энджин либо лампочки выхода из строя кислородного контроллера на приборном щитке авто.

Причины, по которым работоспособность датчика кислорода будет нарушена, могут возникать не сразу, поэтому выход из строя детали происходит в несколько этапов:

  1. На первом кислородный датчик начинает функционировать нестабильно. Периодически сигнал с устройства пропадает, информация подается в обширном диапазоне. Это приводит к ухудшению качества горючей смеси, а также нестабильной работе оборотов. На начальном этапе происходит подергивание машины при движении, проявляются нехарактерные для работы ДВС хлопки, на приборке может загореться индикатор неисправности.
  2. На следующем этапе лямбда-зонд перестает функционировать на холодном моторе, пока агрегат не прогреется. Симптомы неполадок будут аналогичными, только проявляются с большей силой. Может снизиться мощность мотора машины, появится отклик при нажатии на педаль газа. В итоге это может привести к перегреву ДВС.
  3. На третьем этапе кислородный датчик обычно полностью выходит из строя. Мощность силового агрегата еще больше падает, это явно проявляется при езде на высокой скорости. Из глушителя появляется неприятный и резкий запах.

Причины, с которыми может быть связана поломка датчика кислорода:

  1. Произошла разгерметизация корпуса устройства. Из-за этого внутрь стали попадать отработавшие газы и воздух.
  2. Перегрев контроллера. Причина может быть связана с неполадками в работе системы зажигания либо неправильно выполненным тюнингом силового агрегата.
  3. Длительное воздействие внешних факторов. Эту причину можно отнести к естественному износу, поскольку любой датчик кислорода со временем выходит из строя.
  4. Рабочая поверхность датчика кислорода покрыта продуктами сгорания, которые блокируют его работу. Это обычно связано с регулярным использованием низкокачественного горючего.
  5. Произошло нарушение в работе электропитания либо повреждена проводка, ведущая к центральному блоку управления.
  6. Механическое повреждение устройства. В результате сильного удара по корпусу могут разрушиться внутренние элементы контроллера. Такое часто проявляется при регулярной езде по бездорожью.

Диагностика по лямбда зонду

Ведь он может нам многое рассказать о процессах в системе управления двигателем.

Пример №1.

Как я выше писал, лямбда зонд не учитывается во многих режимах работы двигателя. Это касается и разгона, так как в этот момент важна не стехиометрия, а тяговые характеристики двигателя, поэтому экология отбрасывается на задний план и ЭБУ льёт топлива столько, сколько необходимо для успешного разгона.

Но если логически подумать, то хоть лямбда зонд и не учитывается, но сигнал он вырабатывает и мы можем его увидеть.

Так как ЭБУ льет топливо от души, то лямбда зонд должен это показывать, поднявшись максимально вверх и оставаясь там, пока идет разгон. Как на этом графике

Если в Вашем случае лямбда зонд не висит вверху во время интенсивного разгона, как на графике выше, а, наоборот, падает вниз, значит двигателю не хватает топлива

В этом случае обращаем внимание на топливный насос, фильтр, форсунки и т.д. А лучше сразу замерить давление топлива

Пример №2

Это аналогичный пример, только наоборот. Также этот пример разрушает некоторые стереотипы, сложившиеся у людей после некорректного теоретического объяснения — как работает лямбда зонд.

Как объясняют работу лямбда зонда — «исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ» Всё! А нужно примерно так — «исправный датчик должен вырабатывать сигнал от 100 мВ до 900 мВ на прогретом двигателе в режиме холостого хода или в режиме частичных нагрузок при установившихся оборотах двигателя». Чувствуется разница?

Поэтому очень много раз приходилось отвечать на одни и те же вопросы — «Мой лямбда зонд выходит за пределы и опускается до нуля. Новый датчик ведёт себя также. Что делать?», «Мой лямбда зонд периодически падает до нуля. Замена?», «Лямбда зонд падает в 0. Это же не нормально?»

Причем, некоторые даже после ответа, что это нормально, всё равно не верят и меняют датчики. Ведь убеждение, что сигнал датчика может быть только 0.1В-0.9В, не позволяет принять реальность.

Вот пример графика, где лямбда зонд показывает 0

Я специально вывел режим работы двигателя. В режиме отсечки (принудительный холостой ход, торможение двигателем) ЭБУ довольно серьезно прикрывает форсунки (вплоть до полного закрытия) и, естественно, кислород в камере сгорания не сгорает. Поэтому лямбда зонд падает в ноль. Он практически не видит разницы между количеством кислорода в выхлопных газах и в окружающей среде.

Поэтому если в режиме отсечки сигнал лямбда зонда болтается где-то в верху, значит необходимо обратить на это внимание и разобраться в этом. Возможно какие-то форсунки не герметичны и огромное разрежение (посмотрите на показания ДАД) в режиме отсечки буквально высасывает топливо из них

А может просто прошлый хозяин автомобиля залил супер-пупер прошивку от очередного «гения калибровок».

Пример №3

По второму лямбда зонду можно оценить работу катализатора. А также узнать, установлен ли он вообще.

Если сигнал второго лямбда зонда имеет практически ровную линию, то это значит, что катализатор работает

А если сигнал второго лямбда зонда имеет такой же вид, как и сигнал первого лямбда зонда, то это означает, что катализатор не работает либо отсутствует

Вот такие основные выводы можно сделать, посмотрев на графики сигнала лямбда зонда.

В конце отмечу ещё один важный момент. Если у Вас есть подозрения на неисправность лямбда зонда, то лучше посмотреть на его сигнал в режиме «Тест датчика кислорода». Этот режим позволяет получить из блока управления двигателем только сигнал лямбда зонда. В чем смысл?

А смысл в том, что обмен между ЭБУ и диагностической программой происходит на довольно низкой скорости. И когда параметров очень много, то, естественно, это сказывается на скорости обмена ещё больше.

Поэтому этот режим позволяет вывести на экран только информацию, связанную с лямбда зондом.

Также желательно поднять обороты двигателя до 2000-3000 оборотов в минуту и анализировать график лямбда зонда аналогично приведенным выше примерам.

Всем Мира и ровных дорог!

По теме:

+56

Проверка датчика кислорода

Обычно диагностика лямбда зонда производится с помощью вольтметра и омметра или мультиметра, который заменяет сразу оба эти тестера. Чтобы проверить накальную спираль регулятора необходимо отсоединить от колодки контакты 3 и 4 разъема (обычно это коричневый и белый провода) и подключить к их зажимам концы тестера. Если сопротивление спирали составляет не меньше 5 Ом, то это хороший знак.

Также проверка лямбда зонда мультиметром позволяет узнать чувствительность наконечника датчика кислорода. Чтобы узнать термоэлектрические параметры элемента необходимо включить и прогреть двигатель до 70-80 градусов. После этого:

  • Доведите обороты двигателя до 3000 и удерживайте этот показатель на протяжении 3 минут, чтобы датчик разогрелся.
  • Соедините минусовой щуп тестера (сигнальный провод) с массой машины, а второй – с выходом лямбда зонда.
  • Проверьте показания тестера, данные должны варьироваться от 0,2 до 1 В и обновляться до 10 раз за секунду.
  • Резко нажмите на педаль акселератора и отпустите ее, если мультиметр покажет значение в 1 В, а потом резко упадет на ноль, то лямбда зонд в порядке. Если данные на тестере не скачут при нажатии и отпускании педали, а показатели составляют порядка 0,4 – 0,5 В – это свидетельствует о необходимости замены датчика.

Если напряжения вообще нет, то, скорее всего, причина неисправности кроется в проводке, поэтому «прозвоните» мультиметром все провода, которые идут от выключателя зажигания к реле. Полезно! Чтобы более точно уточнить характеристики чувствительности лямбда зонда потребуется профессиональное оборудование – осциллограф.

Если ваш автомобиль оснащен «умной» бортовой системой, то обратите внимание на сигнал «Check Engine», который может выдать следующие ошибки:

  • 0130 – свидетельствует о том, что датчик выдает неверный сигнал.
  • 0131 – очень слабый сигнал датчика.
  • 0133 – лямбда медленно откликается.
  • 0134 – нет вообще никакого отклика.
  • 0135 – неисправность нагревателя лямбды.
  • 0136 – заземление второго датчика замкнуло.
  • 0137 – второй датчик выдает очень низкий сигнал.
  • 0138 – через-чур высокий сигнал второй лямбды.
  • 0140 – обрыв зонда.
  • 1102 – невозможно считать показатели, так как сопротивление элемента слишком низкое или вовсе отсутствует.

Однако перед тем как проверить датчик кислорода лямбда зонд (видео этого процесса представлено ниже) с помощью специального тестера, обратите внимание на его внешний вид. Если на него налипли вещества, которые препятствуют его полноценной работе, то возможно удастся ограничиться ремонтом этого элемента

Как проверить исправность лямбда зонда на Ланосе

Если имеются все основания на то, что ДК на Ланосе может быть неисправен, то перед его заменой рекомендуется выполнить проверку. Диагностика устройства может быть выполнена двумя способами — при помощи мультиметра или компьютерной диагностикой. Описанные ниже способы проверки подходят для всех типов лямбд, независимо от того, сколько их установлено на авто. Проверка лямбда зонда Ланос выполняется посредством измерения сопротивления:

  1. Отсоединить фишку питания от ДК
  2. Подключить к щупам тестера выходы от устройства
  3. На датчике это 3 и 4 контакты, которые отвечают за нагревательную спираль
  4. Если тестер в режиме сопротивления покажет значение 5 Ом, значит нагревательный элемент исправен, что уже является хорошим знаком

Теперь нужно проверить сам датчик кислорода, для чего необходимо измерить напряжение на сигнальном проводе. Для этого красный щуп тестера нужно присоединить к первому контакту подключенной фишки ДК. Второй провод нужно закрепить на массу автомобиля. Далее выполняются следующие действия:

  1. При включении зажигания на тестере должно быть показание 0,45-0,5В
  2. Запускается двигатель — на тестере должны появиться значения от 0,2 до 0,9В, что зависит от прогрева двигателя
  3. После прогрева мотора значения на мультиметре должны изменяться от 0,2 до 0,9В, и при этом обновляться 10 раз в секунду
  4. Если нажать на педаль газа, то показания на мультиметре увеличатся до 0,9В, а при снижении оборотов — упадут
  5. В случае когда мультиметр будет показывать не изменяющиеся значения 0,5-0,6В, то это говорит о неисправности устройства, который нуждается в замене

Если напряжение на мультиметре будет составлять 0, значит высока вероятность того, что поврежден контакт или оборван сигнальный провод. Необходимо его прозвонить и найти причину повреждения.

Это интересно! Проверить исправность лямбды зонда можно путем отсоединения фишки питания при работающем двигателе. Если после отсоединения работа двигателя не изменяется, значит деталь неисправна. Изменение работы двигателя на холостом ходу после отключения фишки говорит об исправности датчика.

Еще диагностировать неисправность кислородного датчика можно посредством соответствующих кодов ошибки. Причем код на бортовом компьютере указывает точную причину неисправности ДК:

  • 0130 — неверный сигнал от устройства
  • 0131 — сигнал очень слабый
  • 0133 — медленный отклик от лямбды
  • 0134 — сигнал от ДК отсутствует
  • 0135 — неисправен нагревательный элемент
  • 0136 — неисправность заземления второго датчика
  • 0137 — низкий сигнал второго ДК
  • 0138 — большое значение выходного напряжения лямбды
  • 0140 — отсутствует сигнал от второго датчика

Кроме проверки датчика кислорода на Ланосе в домашних условиях при помощи мультиметра, существует также способ диагностики на профессиональном оборудовании. Для этого понадобится компьютер и специальная программа или осциллограф. Принцип проверки на осциллографе основывается на том, что необходимо подключить прибор к контактам ДК и завести двигатель. На экране осциллографа должна получиться синусоида, которая говорит об исправной работе лямбды.

https://youtube.com/watch?v=CZNgjO3Vn24%3F

Основные виды лямбда-зондов

В конструкции современного автомобиля могут присутствовать следующие лямбда-зонды:

1. Циркониевый.

Самая популярная модель, которая изготавливается на основе диоксида циркония.

Работает рассматриваемый элемент по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде специального наконечника.

Изготовленный из керамики и циркония наконечник со всех сторон покрыт защитными пластинами из пористых платиновых электродов, которые выполняют роль проводников тока. Стоит отметить, что свойства электролита активизируются только при нагреве диоксида циркония выше +350 °C. Получается, что лямбда-зонд будет выдавать ошибку, если не прогреется до определенной температуры. Быстрый нагрев устройства осуществляется благодаря встроенной нагревательной конструкции с керамическим изолятором.

Обратите внимание! Повышение температуры до +950 °C может привести к перегреву датчика и его дальнейшей поломке.

Посредством прохождения через небольшие просветы в защитном кожухе выхлопные газы поступают к наружной части наконечника. Воздух, в свою очередь, проникает внутрь датчика через специальную пройму в корпусе устройства или пористую уплотнительную крышку.

Разница потенциалов формируется благодаря перемещению ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами.

Напряжение на электродах обратно пропорционально объемам кислорода в выхлопной системе.

При наличии оповещения, поступающего от датчика, блок управления выравнивает содержание компонентов топливовоздушной смеси. Напряжение, поступающее от лямбда-зонда, каждую секунду меняется по несколько раз, что позволяет оптимизировать состав смеси независимо от режима работы ДВС.

В зависимости от количества проводов лямбда-зонды из циркония делятся на несколько групп:

  • однопроводные – оснащены одним сигнальный проводом, при этом контакт на массу осуществляется через корпус;
  • двухпроводные – имеют сигнальный и заземляющий провода;
  • трех- и четырехпроводные – подразумевают наличие системы нагрева, а также подведенных к ней управляющих и заземляющих проводов.

2. Титановый.

Внешне схож с циркониевым, но в данном случае чувствительная деталь датчика изготовлена из диоксида титана. Объемное сопротивление устройства меняется с учетом изменения количества кислорода в смеси: от 1 кОм при богатой смеси до более 20 кОм при бедной. Вместе с этим меняется проводимость титанового элемента, о чем лямбда-зонд сообщает блоку управления. Эффективность датчика рассматриваемого вида достигается только при температуре +700 °C, поэтому без нагревательного элемента здесь не обойтись.

Титановый лямбда-зонд имеет высокую цену и сложную конструкцию, что отрицательно сказывается на популярности данных устройств.

3. Широкополосный.

В отличие от вышеописанных моделей, широкополосные приборы имеют конструкцию, состоящую из двух камер: измерительной и насосной.

В измерительном отсеке поддерживается такой состав газов, при котором лямбда равна единице. Что касается насосной камеры: если мотор работает на бедной смеси, камера убирает лишний кислород из диффузионного зазора в атмосферу, а если на богатой – пополняет диффузионное отверстие недостающим кислородом из внешней среды. Направление тока для перемещения кислорода в разные стороны меняется, а его величина пропорциональна объемам бесцветного газа.

Нормальное функционирование широполосных датчиков возможно при температуре +600 °C, что достигается за счет работы нагревательного элемента в датчике.

Широкополосные датчики кислорода детектируют лямбду от 0,7 до 1,6.

Инструменты для устранения ошибки P0420

Чтобы исправить этот код неисправности, вам могут понадобиться несколько инструментов, чтобы сделать диагностику намного проще и качественней.

  • Сканер OBD2 — необходим для диагностирования кода ошибки, для просмотра данных в реальном времени и др. Мы рекомендуем одолжить или купить диагностический сканер, способный показывать сигналы в графиках, чтобы облегчить диагностику.
  • Вы всегда должны иметь автомобильное зарядное устройство, когда будете диагностировать автомобиль. Низкое напряжение аккумуляторной батареи может вызвать другие ошибки, которые приведут к неправильным выводам. Низкое напряжение также может повредить блоки управления или другую электронику, если очень не повезёт.
  • Цифровой лазерный термометр необходим для проверки температуры каталитического нейтрализатора. Значение температуры, выдаваемое сканером OBD2, является расчётным, а не реальным. Термометр также полезен для многих других задач, когда вы ремонтируете автомобиль. Идеально подходит для устранения неисправностей системы охлаждения.
  • Цифровой мультиметр требуется для любых электрических измерений и является абсолютно необходимым. Вам понадобится мультиметр для поиска практически всех неисправностей электроники. Он не так уж и дорог. Купите мультиметр в зависимости от ваших потребностей — есть как очень дешевые, так и дорогостоящие.
  • Обманку датчика кислорода можно использовать для того, чтобы обмануть блок управления, и это может исправить ошибку P0420. Это нерекомендуемый метод.
  • Если вы считаете, что ваш каталитический нейтрализатор загрязнен или в нем есть масло от более ранних внутренних утечек масла, вы можете попробовать использовать очиститель катализатора. Он также используется для других задач при чистке выхлопной системы.

Конструктивные параметры широкополостного лямбда зонда

Место установки датчика на патрубке выходного коллектора перед блоком каталитического нейтрализатора. Для более четкого контроля за составом выхлопного газа и работой катализатора, после блока нейтрализатора может устанавливается второй кислородник. Конструкция широкополостного элемента.

  1. Камера электролизного (ионного) насоса.
  2. Опорные электроды (платиновое покрытие).
  3. Нагревательная пластина.
  4. Эталонный проход.
  5. Керамический блок (ZrO2).
  6. Диффузионная щель.
  7. Измерительная (опорная) камера.
  8. Платиновые электроды измерительной камеры.
  9. Электроды ионной электролизной камеры (насоса).

Широкополостные конструкции выдают значение лямбда (идеальная или стехиометрическая ТВС) в виде гиперболы по мере увеличения амперности. Циркониевые и титановые измерители лишены возможности точно отслеживать изменение параметров топливной смеси из-за особенности конструкции, единственный показатель, который доступен таким датчикам передавать на ЭБУ сигнал о состоянии ТВС в значениях: «Обогащенная», «Обедненная».

Какие датчики могут располагаться в двигателе

Разные моторы могут иметь различное количество датчиков, исправность которых может по-разному влиять на запуск и работу силового агрегата. Если смотреть обобщенно, то любой индикатор, может повлиять на хороший пуск движка. Но, если разбирать по частям, то каждый датчик имеет свое предназначение, а поэтому не все могут повлиять на запуск сердца автомобиля. Рассмотрим, каждый датчик по отдельности и его предназначение в работе автомобиля.

Итак, начнем с самого начала. Автолюбитель залил горючее в автомобиль. На многих современных автомобилях устанавливают датчик качества топлива. Особенно такие датчики можно встретить на немецких и американских автомобилях, которые не адаптированные для нашего региона.

При поступлении плохого горючего в топливную систему, анализатор определяет, насколько качественное топливо попало в машину. Если была залита «бодяга», то мотор может начать заводится с трудом или вовсе не заведется. Располагается такое анализатор может перед или после топливного фильтра.

Второй индикатор по значению, который может повлиять на запуск мотора — датчик температуры охлаждающей жидкости. Именно неисправность этого индикатора может привести к тому, что силовой агрегат будет долго заводиться. Это связано с тем, что электронный блок управления думает, что мотор нагретый, и впрыскивает недостаточное количество топлива. Обычно, этот датчик больше всех подвержен поломкам.

Следующий индикатор, который непосредственно влияет на нормальный запуск движка — датчик регулятора холостого хода. Он определяет, какое количество топливно-воздушной смеси необходимо для нормальной работы мотора на холостом ходу и во время пуска мотора.

Датчик детонации также влияет на пуск агрегата. Обычно, он установлен в верхней части двигателя и улавливает вибрации издаваемые двигателем. В случае, если датчик подает в ЭБУ сигнал о том, что детонационные действия могут навредить мотору, блок управления блокирует подачу воздушно-топливной смеси и искру. При этом мотор может первый раз провернуть несколько раз коленчатый, а потом заглохнуть и вовсе больше не завестись.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Этот индикатор контролирует положение дросселя, а также процесс регулировки его для нагнетания воздуха в камеры сгорания. ДПДЗ неразрывно связан с датчиком массового расхода воздуха.

Датчик положения коленчатого вала. Он вычисляет положение коленвала относительно положения цилиндров. При выходе со строя, блок управления получает стабильные данные и останавливает работу мотора принудительно.

Датчик кислорода влияет непосредственно на образование воздушно-топливной смеси, а также на расход горючего. Он измеряет концентрацию кислорода в выпускных газах, чем контролирует непосредственно подачу топлива в камеры сгорания. Разность показаний индикатора изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода — бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода — богатая смесь).

А задней части головки блока цилиндров расположен датчик фаз. Он определяет положение 1-го поршня в верхней мертвой точке. Разработан и основан на действие датчика Холла. Этот датчик регулирует фазы газораспределения, а именно открывание и закрывание выпускных клапанов.

Еще одним представителем воздушных индикаторов является датчик массового расхода воздуха (ДМВР). Расположен он перед дроссельной заслонкой и при помощи него контролируется количество воздуха, который поступает в камеру сгорания.

Этот индикатор анализирует положение дроссельной заслонки для подачи и регулировки количества воздуха подаваемого в цилиндры. Обычно, при выходе датчика со строя, количество нагнетаемого воздуха для разных режимов работы двигателя не меняется, и силовой агрегат попросту задыхается при добавлении количества топлива и оборотов.

Дополнительными датчиками могут считаться — датчик температуры охлаждающей жидкости расположенный на радиаторе и датчик диагностики электроники. Эти индикаторы устанавливаются на автомобилях с так называемой «тяжелой электроникой», где все процессы управления мотором проводятся бортовым компьютером.

Неотъемлемой частью датчик управления запуском двигателя является блок управления силовым агрегатом. Именно он контролирует все процессы, происходящие в движке, а также регулирует настройки для оптимального пуска. Выход со строя этого элемента повлечет за собой то, что мотор попросту не заведется.

как самостоятельно проверить работу датчика кислорода

Борьба за экологию постоянно находится на ножах с техническим прогрессом. В частности, самый главный враг чистого воздуха, как оказалось не так давно, никакие не химкомбинаты, ядерные отходы и миллионы тонн ракетного
топлива, которое распыляется над планетой ежедневно. Самый коварный враг экологии — это наши автомобили. Довольно спорное утверждение, тем более что последние исследования это категорически опровергают. Тем не менее каждый двигатель должен пройти сертификацию на соответствие экологическим нормам, поэтому год от года растет количество приборов и устройств, которые душат двигатель в угоду экологии. Главным препятствием для крутящего момента стал каталитический нейтрализатор.

Способ и устройство для определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика. Способ определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика, имеющего керамический измерительный элемент, выходное напряжение датчика газа изменяется внезапно, если лямбда изменяется в диапазоне вокруг лямбда = 1, а датчик газа имеет начальное обратное напряжение, которое зависит на температуру газового датчика. Пороговое значение для начального обратного напряжения устанавливается для предела между величиной лямбда ниже и выше 1 в зависимости от температуры газового датчика.

Что такое катализатор и лямбда-зонд?


Каталитический нейтрализатор представляет собой целую систему, интегрированную в организм автомобиля. Он призван контролировать и оптимизировать количество вредных выбросов, которые появляются в результате работы двигателя. Это и копоть, и несгоревшее топливо, и химически активные вещества — продукты сгорания, словом, все, что выходит за пределы экологических норм, катализатор должен нейтрализовать любой ценой. Цена такой нейтрализации довольно высока как в плане стоимости элементов системы катализатора, так и мощностью приходится платить за чистый воздух.

Также описано устройство для реализации метода. Способ и устройство позволяют управлять газовыми датчиками, имеющими керамический измерительный элемент, при еще более низкой температуре, чем в соответствии с уровнем техники, и таким образом сократить период между началом двигателя внутреннего сгорания и эксплуатационной готовностью лямбда-регулирования. Это позволяет снизить расход топлива, а также выброс нежелательных компонентов выхлопных газов.

Способ определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика, имеющего керамический измерительный элемент, выходное напряжение газового датчика внезапно изменяется, если значение лямбда изменяется в диапазоне от лямбда-значения = 1, а датчик газа имеет начальный обратный которое зависит от температуры газового датчика, содержащее.

Если пунктирно обозначить принцип действия катализатора, то картина выглядит следующим образом. В выхлопной системе установлено несколько датчиков кислорода. Они следят за тем, чтобы количество СО не превышало норму, которую уже знает электронный блок управления двигателем. Называются эти датчики лямбда-зондами, и приносят они массу проблем, когда не работают корректно, да и в рабочем состоянии радости от них мало. Именно с этими датчиками нужно столкнуться вплотную, чтобы обезопасить себя и свой автомобиль от поломок, а кошелек от ненужных трат.

Коротко о принципе действия лямбда-зонда

Устанавливая пороговое значение для начального обратного напряжения для предела между величиной лямбда ниже и выше 1 в зависимости от температуры газового датчика. Определяя отношение лямбда-воздуха один из в тракте выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и в измерительном пространстве датчика выхлопных газов, соединенного с трактом выхлопных газов через диффузионный барьер.

Способ по п. 1, дополнительно содержащий. Определяя температуру датчика газа от внутреннего сопротивления керамического измерительного элемента газового датчика. Способ по п. 3, в котором пороговое значение для начального обратного напряжения установлено на основе предсказания одной из кривых температуры газового датчика и кривой внутреннего сопротивления керамического измерительного элемента. Способ по п. 4, в котором предсказание для одной из кривой температуры газового датчика и кривой внутреннего сопротивления керамического измерительного элемента является по меньшей мере одним из проверенных и скорректированных путем измерения одной из температуры и внутреннее сопротивление.

Зачем нужен лямбда-зонд?


Лямбда — маленькая греческая буковка, которая в автомобильной инженерии обозначает коэффициент избытка воздуха в отработанных газах. Избыток — это превышение нормы O в топливовоздушной смеси на любом участке впускного или выпускного тракта. Его еще называют датчиком кислорода, а остаточный О говорит о характере сгорания топлива в конкретный момент времени. Датчик нужен для того, чтобы передавать на электронный блок управления полную информацию о составе отработанных газов, в частности, о количестве кислорода, которое через него проходит. В принципе, это нужно для того, чтобы каталитический нейтрализатор функционировал исправно, то есть дожигал остатки топлива и препятствовал их выбросу в атмосферу.

Устройство для определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика, имеющего керамический измерительный элемент. Блок управления для оценки выходного напряжения газового датчика, выходное напряжение газового датчика, имеющее характеристическую кривую, которое резко изменяется в диапазоне около лямбда-значения = 1, а газовый датчик имеет начальное обратное напряжение, которое зависит от температура газового датчика, причем блок управления включает в себя устройство для определения порогового значения для предела выходного напряжения газового датчика между величиной лямбда ниже и выше 1 в зависимости от температуры керамического измерительного элемента.

Дело в том, что нормальным соотношением воздуха и топлива считается такое, когда топливо сгорает безостаточно. Тогда и уровень выброса вредных веществ в атмосферу минимальный. В цифрах это выражается так — для сгорания 14,6 кг воздуха необходим 1 кг топлива. В коэффициенте лямбда это выглядит в виде цифры 1. А вот чтобы обеспечить такую точную пропорцию (14,6:1), нужно очень точно дозировать воздух и подачу бензина. Это стало возможным с применением инжекторных систем питания, поэтому только с появлением инжектора стали поголовно на все автомобили устанавливать катализаторы. В принципе, лямбда-зонд — контроллер этой пропорции.

Способ использования устройства для определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика, имеющего керамический измерительный элемент, причем устройство включает в себя блок управления для оценки выходного напряжения газового датчика, выходное напряжение газового датчика имеет характеристическую кривую, которая резко изменяется в диапазоне от лямбда-значения = 1, а датчик газа имеет начальное обратное напряжение, которое зависит от температуры газового датчика, причем блок управления включает в себя устройство для определения порогового значения для предела выхода напряжение датчика газа между величиной лямбда ниже 1 и выше 1 в зависимости от температуры керамического измерительного элемента, причем способ содержит.

Где установлен и устройство лямбда-зонда?


Идеальное место для установки лямбда-зонда — как можно ближе к двигателю в выпускной системе. Это связано с тем, что в связи с конструктивными особенностями, датчик работает только при температурах от 300°C и выше. Только в этих условиях он может генерировать электрический импульс и подавать его на ЭБУ. В некоторых системах выпуска установлено по несколько зондов, но их не стоит путать с датчиками температуры. В автомобилях, которые сертифицированы по старым стандартам Евро, установлен только один датчик, в новых системах ставят два: один — до катализатора, второй — после.

Определение концентрации кислорода в тракте выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания; а также. Констатируя состав воздушно-топливной смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для определения отношения лямбда-воздуха с использованием газового датчика, имеющего керамический измерительный элемент, имеющего блок управления для оценки выходного напряжения газового датчика, выходное напряжение газового датчика, имеющего характеристическую кривую, которая резко изменяется в диапазоне лямбда = 1, а датчик газа имеет начальное обратное напряжение, которое зависит от температуры газового датчика. С этой целью нежелательные вещества в выхлопных газах, такие как оксиды азота и окись углерода, превращаются в вещества, которые считаются некритичными, такие как водяной пар, диоксид углерода и азот с помощью регулируемых трехходовых каталитических нейтрализаторов. Это преобразование требует, чтобы воздушно-топливная смесь, подаваемая в двигатель внутреннего сгорания, находилась в определенном диапазоне состава вокруг стехиометрического состава. Эта композиция называется параметром лямбда = состав воздушно-топливной смеси контролируется с использованием датчиков выхлопных газов, предусмотренных в тракте выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, например, в виде широкополосных лямбда-датчиков, которые определяют парциальное давление кислорода. Широкополосные лямбда-датчики состоят, среди прочего, из ячейки Нернста, которая определяет концентрацию кислорода, ячейки накачки, которая регулирует концентрацию кислорода, полость, с которой связаны две ячейки, и диффузионный барьер, через который выхлопной газ способен диффундировать из тракта выхлопных газов в полость. В альтернативном варианте концентрация кислорода определяется с помощью датчика дискретного уровня, также называемого двухточечным лямбда-сенсором, сигнал которого указывает на резкое изменение выходного сигнала в узком диапазоне вокруг лямбда = В обоих случаях, лямбда-датчик основан на твердом электролите, который является проводящим для ионов кислорода при температуре выше 350 ° С, что называется температурой активации. Температура, при которой лямбда-датчик работает оперативно и соответствует требованиям в системе управления двигателем, находится между температуры активации и номинальной температуры датчика. Над этой температурой регулирование лямбда может быть активировано и способствует уменьшению выбросов нежелательных компонентов в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания. В целях сокращения выбросов выхлопных газов лямбда-датчик должен, с одной стороны, максимально быстро достигать подходящей температуры, а с другой стороны, как можно быстрее обнаруживать оперативную готовность. Этот вывод основан на измерении температуры лямбда-датчика. Дискретные датчики могут быть сконструированы таким образом, что напряжение на твердом электролите поднимается, причем одна сторона подвергается выхлопному газу двигателя внутреннего сгорания, а другая сторона подвергается воздействию наружного воздуха в качестве эталонного газа. Обнаружение электрического сигнала датчика лямбда-датчика. . Целью метода и связанного с ним управления является коррекция выходного сигнала лямбда-сенсора в отношении влияний вариаций или старения, связанных с производством, и, помимо прочего, температурной характеристики внутреннего сопротивления лямбда-датчика.

Схема и устройство лямбда-зонда приведены на чертеже, а принцип работы его заключается в следующем. Задача любого датчика проста — выдать электрический импульс на головное устройство. Вот и датчик кислорода тоже посылает импульс в пределах 0,5 В в том случае, если содержание кислорода в выхлопных газах ниже нормы. При высоком содержании О в газах датчик меняет показания и снижает напряжение до 0,1 вольта. Причем, чем быстрее он отреагирует на смену количества кислорода, тем быстрее ЭБУ внесет коррективы в состав смеси. А, следовательно, расход топлива станет меньше, а выхлоп — чище. Рабочий диапазон напряжения датчика в среднем колеблется от 0,1 до 1 вольта, но при этом скорость срабатывания должна быть не ниже 120 миллисекунд. Проверить такие точные параметры не удается даже ЭБУ, поэтому для точной проверки работоспособности датчика его необходимо снимать и проверять на специальном оборудовании.

В публикации не рассматривается расширение диапазона измерения лямбда-датчика для снижения рабочих температур. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы более быстро обеспечить способ повышения эксплуатационной готовности датчика выхлопных газов.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства для реализации способа. Задача настоящего изобретения, относящаяся к способу, достигается тем, что пороговое значение для начального обратного напряжения устанавливается для предела между величиной лямбда ниже и выше 1 в зависимости от температуры газового датчика. Выходное напряжение керамических измерительных элементов датчиков дискретного уровня зависит от температуры керамики, когда лямбда предопределена. Напряжение для лямбда-значения = 1 также зависит от температуры.

Причины неисправности датчика кислорода


Отказы и нарушения в функциональности датчика чаще всего связаны с банальными обрывами и окислениями контактов. Выводят систему из строя:

  • разрыв цепи;
  • окисление контактных групп вследствие коррозии или оплавления;
  • загрязнение датчика и рабочего циркониевого органа продуктами сгорания топлива;
  • перегрев при не настроенном зажигании или богатой смеси;
  • механические дефекты;
  • замыкание.

Сильно влияет на состояние лямбда-зонда количество специальных присадок в топливо. Дело в том, что их состав никто не регламентирует, а они могут содержать химически агрессивные вещества, которые убивают циркониевый или титановый рабочий орган. Также очень не нравится зонду ситуация, когда в топливо попадает масло из-за плохого состояния маслосъемных колец и попадание в бензин антифриза. Переобогащенная длительное время смесь тоже может привести к смерти зонда.

Регулирование лямбда двигателя внутреннего сгорания не действует до достижения этой рабочей температуры. Чтобы минимизировать выбросы нежелательных веществ в двигателе внутреннего сгорания, необходимо обеспечить оперативную готовность газового датчика как можно быстрее.

Газовые датчики, конечно, нагреваются электрически и выхлопными газами, тем не менее, значительная длина время до тех пор, пока не будет достигнута вышеуказанная рабочая температура, и было бы полезно иметь возможность использовать датчик газа уже при более низкой температуре. В соответствии с настоящим изобретением это достигается за счет напряжения для богатых и неточных определяемую исходя из температуры керамического измерительного элемента 300 ° С и пороговым значением для начального обратного напряжения для предела между величиной лямбда ниже 1 и выше 1, устанавливаемой из этих напряжений в зависимости от температуры.

Содержание СО в выхлопных газах при неисправном лямбда-зонде может составлять до 3%. Повлиять на этот параметр без замены датчика практически невозможно даже в двигателях старой конструкции, на которых установлен один зонд. Можно попытаться отрегулировать СО регулятором качества смеси, но его диапазона практически всегда не хватает. На автомобилях с двумя кислородными датчикам без замены зонда вопрос можно решить только вмешательством в электронику, но для этого необходимы крепкие знания и правильная диагностическая аппаратура. Или чистка зонда специальными препаратами, в ультразвуковой ванне.

Типичные поломки и их причины

Согласно одному варианту осуществления изобретения отношение лямбда-воздуха определяется в тракте выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания или в измерительном пространстве датчика выхлопных газов, соединенного с трактом выхлопных газов через диффузионный барьер. Это позволяет применить метод к датчику дискретного уровня в тракте выхлопных газов или к ячейке Нернста широкополосного лямбда-сенсора.

Особенно надежный и экономичный вариант осуществления предусматривает, что температура газового датчика определяется из внутреннего сопротивления керамического измерительного элемента газового датчика. В этом варианте осуществления дополнительный температурный датчик не требуется, и температура определяется непосредственно на керамическом компоненте.

Симптомы неисправности зонда определяются и без замера СО и такая диагностика проводится своими силами. Как правило, это выражается в:

  • нестабильных холостых;
  • низком уровне сигнала с датчика;
  • высоком расходе при исправном зажигании и системе впрыска;
  • разгонная динамика падает, а уровень СО растет.

В нормальных условиях лямбда-зонд имеет большой ресурс и требует замены каждых 50-70 тысяч км. Для датчиков с подогревом ресурс составляет около 100 тысяч км. Замененный вовремя датчик позволит сэкономить топливо на 10-15%, а также продлить ресурс дорогущего катализатора. Само собой, изменится и динамика, и расход, и токсичность выхлопа.

Если пороговое значение для начального обратного напряжения установлено на основе предсказания кривой температуры газового датчика или кривой внутреннего сопротивления керамического измерительного элемента, можно уменьшить количество измерений температуры и, следовательно, уменьшить поляризацию газового датчика, что может повлиять на результат измерения. Кроме того, использование прогнозируемых значений может уменьшить влияние электрических помех.

Предсказание может присутствовать в форме формулы или в виде одиночных значений таблицы. В этом температурном диапазоне вероятность отказа датчика газа снижается, поскольку керамический измерительный элемент в этом случае нечувствителен к водяному молотку из конденсата в выхлопных газах. Задача настоящего изобретения, относящаяся к устройству, достигается тем, что блок управления содержит устройство для определения порогового значения для предела выходного напряжения газового датчика между величиной лямбда ниже и выше 1 в зависимости от температуры керамического измерительного элемента.

Как проверить и правильно снять/установить зонд?


При первых признаках неработающего лямбда зонда определенная категория публики начинает ставить обманки, пытаться обойти датчик и думать, как отключить датчик. Обманку своими руками сделать проще простого. Только после этого придется вносить существенные коррективы в настройки системы управления двигателем, и не факт, что они будут выполнены правильно, а ресурс мотора не уменьшится. К этому подталкивает цена датчика, потому что многие, посмотрев, сколько стоит новый зонд, не спешат его устанавливать. Так, полная замена катализатора на универсальный (то есть не потребуется прошивка ЭБУ под евро) будет стоить от 12 тысяч, установка электронной обманки для удаления ошибок в системе управления — около 5 тысяч. А новый лямбда-зонд от Бош стоит 2,5 тысячи. Причем на новых моторах их ставят два, а в автомобилях с двумя катализаторами — четыре.


Толком проверить лямбда-зонд можно только при наличии осциллографа, поскольку ЭБУ не в состоянии оценить степень повреждения или работоспособности датчика, а своими руками без прибора ничего выяснить не получится. Любая проверка стоит денег, но мы настоятельно не рекомендуем тратить их впустую, поскольку работа датчика на нашем бензине приводит к смерти его через 3-4 года при умеренном пробеге и редко дотягивает до номинальных регламентных замен. Замена датчика своими руками не представляет никаких сложностей, единственное, что нужно учесть — снимать его на прогретом двигателе. На новых датчиках резьбовая часть уже промазана специальной смазкой, если нет — мажем графитовой. После замены датчика необходимо, от греха подальше, сбросить ОЗУ в блоке управления. Чистка памяти осуществляется отключением ЭБУ от питания на 15 минут.

Лямбда-зонды можно визуально проверить на предмет механических повреждений и отложений. Типичные визуально определяемые неисправности:

Однако важнее анализа механических повреждений является знание сигналов лямбда-зондов. Интерпретировать сигналы можно путем их записи с помощью осциллографа. На основании характеристики сигнала можно сделать выводы о состоянии старения зонда. В ЭБУ записываются номинальные значения регулировочных характеристик зондов. Управляющая электроника в рамках внутренней проверки правдоподобности сравнивает фактические значения сигналов с заданными. При запуске двигателя все старые значения зонда удаляются из ЭБУ. Во время движения в заданном для диагностики диапазоне нагрузок и оборотов формируются минимальные и максимальные значения регулирующих процессов.


Рис. Зонд вышел из строя

Новый лямбда-зонд выдает на осциллографе изображенную на рисунке характеристику сигнала. Отклонения в сторону богатой и бедной смесей примерно одинаковы. Время реакции «бедная-богатая» и «богатая-бедная» составляет 300-500 миллисекунд. Неисправные зонды выдают почти постоянную характеристику сигнала. Типичными неисправностями являются механические повреждения, слишком большой уровень или низкое качество масла. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.


Рис. Ошибка амплитуды

У изношенных или старых лямбда-зондов амплитуда регулирования становится все меньше. Заданные значения напряжения больше не достигаются. Точное распознавание слишком богатой или слишком бедной смеси невозможно. Контур лямбда-регулирования не может выполнять свою функцию. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.


Рис. Ошибка времени реагирования

У старых лямбда-зондов может значительно замедлиться реакция на изменения состава смеси. Текущий состав смеси определяется неточно. Система слишком инертно реагирует на необходимость обогащения или обеднения смеси. При превышении заданной предельной длительности распространения сигнала у автомобилей с системами OBD, в память записывается сбой.


Рис. Ошибка частоты регулирования

У старых лямбда-зондов слишком долго может длиться и частота регулирующих процессов. Время на полное регулирование (период) слишком велико, из-за чего необходимая реакция на изменения состава смеси оказывается недостаточно быстрой. Зонд слишком долго пребывает в диапазоне бедной или богатой смеси. В этом случае у автомобилей с OBD также в память записывается неисправность.

При всех проверках лямбда-зондов нужно обязательно соблюдать инструкции изготовителя. При замене зондов должны соблюдаться моменты затяжки (в зависимости от изготовителя в основном 40-60 Нм). При превышении момента затяжки может произойти механическое разрушение керамических элементов зонда. Точная проверка работоспособности лямбда-зонда посредством возмущающего воздействия и проверки контура регулировки не всегда возможна. При проверке контура регулировки возникает опасность того, что при неисправном лямбда-регулировании современные системы управления двигателями так быстро и точно регулируют топливовоздушную смесь путем точного определения нагрузки, что всегда достигается значение лямбда, равное 1.

Если измерение проводится мультиметром, то следует установить диапазон измерений 1 или 2 В. После запуска двигателя отображается значение 0,4-0,6 В, что соответствует опорному напряжению. Когда лямбда-зонд нагревается до рабочей температуры (двигатель тоже должен быть прогрет до рабочей температуры), напряжение начинает колебаться в диапазоне 0,1-0,9 В. Для измерения следует использовать только высокоомные аналоговые или цифровые мультиметры.

С помощью систем диагностики двигателей, имеющих функцию осциллографа, можно записывать характеристики сигналов зондов и использовать их для диагностики неисправностей.-1.

При оценке нагрева можно проверить внутреннее сопротивление и электропитание нагревательного элемента. Для этого нужно отсоединить разъем лямбда-зонда. Затем со стороны лямбда-зонда омметром измеряется сопротивление на обоих проводах нагревательного элемента. Оно должно составлять 2-14 Ом. Если сопротивление превышает 30 Ом, значит нагревательный элемент неисправен. Со стороны жгута проводов автомобиля можно вольтметром измерить напряжение. Оно должно составлять более 10,5 В. В таблице показаны различные возможности подключения лямбда-зондов.


Таблица. Разъемы лямбда-зондов (см. инструкции изготовителя)

В рамках OBD происходит дальнейшая интерпретация характеристики сигнала лямбда-зонда при контроле функции катализатора. Путем сравнения характеристик сигнала управляющего и диагностического зондов можно сделать выводы об эффективности катализатора.

У V-образных и олпозитных двигателей с двухпоточной системой выпуска ОГ используется как минимум два лямбда-зонда. У каждого ряда цилиндров есть свой собственный контур регулировки состава смеси. Однако и у более крупных рядных двигателей для отдельных пар цилиндров устанавливается по одному лямбда-зонду (например для цилиндров 1-3 и 4-6). В новых системах с селективной (в отдельных цилиндрах) регулировкой смеси сигналы лямбда-зондов привязываются к сигналам зажигания. Регулирующая электроника на основе сигналов зонда может сделать выводы о составе смеси в предыдущем цилиндре и выполнить корректировки образования смеси и ее сгорания в следующем цилиндре. Для этого в современных 8-и 12-цилиндровых двигателях используется до четырех обогреваемых зондов, устанавливаемых перед катализатором, и столько же — за катализатором.

размеры 2 устройства у нас точно рассчитаны

Лямбда-механизм представляет собой кислородный анализатор, установленный на выпускном трубопроводе для контроля рабочих параметров катализатора с последующей корректировкой функциональных показателей двигателя для получения оптимального технологического процесса.

Обманка кислородного контроллера является специальным элементом, способным вносить изменения в сведения о доли кислорода в выхлопном потоке. Это позволяет передавать на электронный центр нужные показания, соответствующие номинальным данным рабочего цикла исправного каталитического нейтрализатора.

Обманки контроллеров обеспечивают отслеживание рабочих параметров преобразователей и передают данную информацию к бортовой системе управления.

В случае замены либо физического извлечения конвертера, электроника будет сигнализировать о неполадках и инициирует введение аварийного режима эксплуатации. Это ограничивает потребление мощности двигателя и развитие максимальной скорости. При удалении катализатора, проблемы с электроникой дает только второй лямбда-зонд. Первый датчик установлен перед катализирующим механизмом на выпускном коллекторе, и не приводит к возникновению сообщений о поломках.

Строение второго кислородного датчика механического типа

  1. Корпусная часть. Производится она цельнометаллической конструкцией без составляющих агрегатных единиц. Предусмотрено приемное отверстие для выполнения технологических функций. Верхняя часть корпуса имеет шестигранную форму. Это сделано для удобства проделывания крепежных операций.
  2. Катализирующий материал. Внутри корпусной оболочки сосредоточен малый функциональный элемент с незначительной вместимостью каталитического материала.

Механическая обманка на второй лямбда-зонд: суть рабочего цикла

При прохождении потока отработанных газов, происходит частичный захват выхлопных продуктов и передача на лямбду нужной доли кислорода, соответствующей штатному функционированию конвертера. Такие детали в большинстве случаев помогают избежать ошибок системы управления и поддерживать номинальный эксплуатационный режим.

Для монтажа обманки требуется извлечь второй кислородный контроллер. Затем при помощи резьбового соединения выполнятся его фиксация в посадочном месте выхлопного трубопровода. После этого осуществляется вкручивание кислородного датчика в корпус обманного механизма. В итоге первоначально реагирует с выхлопным потоком обманка лямбды, далее необходимое количество кислородного вещества поступает к штатному зонду.

Устройство эмулятора второго датчика электронного принципа действия

  1. Корпус. Изготовлен он из композитных материалов. Имеет кубические геометрические параметры.
  2. Контролирующая микросхема. Данное устройство принимает и обрабатывает сигнал с зонда, производит корректировочные манипуляции. К электронному центру управления доходит информация о нормальной работе нейтрализатора.

Рабочий процесс электронного эмулятора второго кислородного зонда

В данном случае не имеет значения химический состав отработанных продуктов горения или наличие преобразовательного узла. Микропроцессор обеспечивает передачу актуальных сведений к электронному блоку вне зависимости от установленных элементов выхлопной системы.

Устанавливается данный компонент в колодке соединения провода лямбды и электронного центра контроля. Имеет малогабаритные размеры.

Размеры обманки лямбда-зонда

Важным фактором является отсутствие универсальных эмуляторов кислородных контроллеров. Каждая конкретная модель автомобиля требует индивидуального подбора подходящей обманки.

Габариты детали зависят от глубины и ширины посадочного места зонда и рабочей части анализатора. При знании данных параметров можно рассчитать оптимальные размеры обманки датчика.

Специалисты автосервисов смогут осуществить профессиональный подбор соответствующей комплектующей части за небольшой промежуток времени. Необходимые элементы располагаются прямо на сервисном предприятии либо на близлежащем складе.

Обманка 2 лямбда-зонда: признаки надобности монтажа

Признаки необходимости установки обманки второго лямбда-зонда бывают следующие:

  • наличие оповещения о неполадках выпускного агрегата и неправильной работе мотора;
  • сокращение тягово-динамических показателей силовой установки;
  • возрастание нормы расхода топливного вещества;
  • потеря мощности моторного агрегата;
  • присутствие аварийного режима электроники;
  • при желании заменить катализатор на другой бюджетный вариант, адаптированный к отечественному сортаменту топливной жидкости;
  • после проведения физического удаления катализатора.

Диагностические процедуры лямбда-зондов

Выявление проблем с датчиками происходит с помощью специализированного оборудования. Его подключают к бортовой системе контроля и посредством соединительного кабеля. Для проделывания подобных манипуляций в автомобиле предусмотрен диагностический порт. Далее аппаратура с нужным пакетом программ выполняет мониторинг функциональных показателей второго лямбда-зонда и зависящих от него устройств. Затем осуществляется расшифровка и анализ полученных данных, после этого делается заключение о техническом состоянии контроллера. Визуальный осмотр позволит обнаружить обрыв соединительного провода либо физическое разрушение зонда.

Ремонтные операции

Эксплуатация транспортного средства с предустановленным каталитическим преобразователем в условиях использования отечественных марок горючего будет иметь сокращенный режим службы. Это объясняется несоответствием параметров качества топлива с зарубежным сортаментом дизельной жидкости.

При выполнении замены катализатора или его извлечении, необходимо проводить монтаж обманки второго кислородного зонда. Если обманный механизм не устанавливать, произойдет переход управляющей электроники в аварийное состояние, и появятся сигналы об ошибках.

Неисправность обманной детали либо второго контроллера не восстанавливается. В таких случаях будет произведена замена вышедших из строя элементов.

Приобретение обманных устройств

Данные комплектующие детали имеют хороший ассортимент обманок второго кислородного анализатора. Произвести их покупку можно прямо в условиях сервисной организации, либо СТО. Также достаточно предложений о продаже обманок присутствует в интернет-магазинах. Здесь можно проконсультироваться о правилах подбора необходимого компонента и получить помощь в выборе комплектующей части в зависимости от марки и модели автомобиля. Еще один вариант покупки требуемого элемента является посещение узкоспециализированных автомобильных заведений, занимающихся реализацией обманок лямбда-зондов.

При условии машины с присвоенным четвертым или пятым поколением зарубежных экологических норм, установка механического обманного устройства не даст гарантию отсутствия проблем с управляющей электроникой. В случае возникновения подобной ситуации, потребуется установка электронного эмулятора второго кислородного контроллера для исключения оповещений бортовой электроники об ошибках технологических процессов.

Лямбда-зонд для настройки карбюратора

Лямбда-зонд (или кислородный датчик) можно найти в выхлопной системе большинства автомобилей, работающих на неэтилированном топливе. Достигнув нормальной рабочей температуры (около 600 градусов Цельсия!), Лямбда-зонд выдает выходное напряжение, пропорциональное количеству остаточного кислорода, измеренному в выхлопных газах. Эта информация указывает, среди прочего, соотношение воздух / топливо, подаваемое карбюратором (ами), и, следовательно, эффективность сгорания.В современных двигателях автомобилей (и мотоциклов) эта информация используется для (электронной) настройки параметров двигателя, таких как угол зажигания и впрыск топлива. Описанный здесь индикатор предназначен для постоянной установки на мотоцикле, на котором необходимо следить за соотношением воздух / топливо, с очевидной целью настройки мощности двигателя после установки другого набора карбюраторов.

Лямбда-зонд (или датчик кислорода) можно найти в выхлопной системе большинства автомобилей, работающих на неэтилированном топливе. Достигнув нормальной рабочей температуры (около 600 градусов Цельсия!), Лямбда-зонд выдает выходное напряжение, пропорциональное количеству остаточного кислорода, измеренному в выхлопных газах.Эта информация указывает, среди прочего, соотношение воздух / топливо, подаваемое карбюратором (ами), и, следовательно, эффективность сгорания. В современных двигателях автомобилей (и мотоциклов) эта информация используется для (электронной) настройки параметров двигателя, таких как угол зажигания и впрыск топлива. Описанный здесь индикатор предназначен для постоянной установки на мотоцикле, на котором необходимо следить за соотношением воздух / топливо, с очевидной целью настройки мощности двигателя после установки другого набора карбюраторов.

Помимо этого очевидного технического использования, яркие светодиоды устройства, несомненно, привлекут внимание любопытных мотоциклистов. На местной свалке можно спасти однопроводной лямбда-зонд из разбитой машины. Как только подходящая гайка будет найдена, зонд можно ввинтить в выхлопную трубу мотоцикла на расстоянии примерно 30 см от цилиндров. Поскольку мы говорим о сварке и сверлении дорогой (хромированной) выхлопной трубы, вы можете обнаружить, что на самом деле установку датчика лучше доверить специалистам! Отправной точкой для разработки подходящего электронного индикатора является то, что в благородном искусстве карбюратора настраивается соотношение воздух / топливо, равное 14.7: 1 обычно считается «идеальным», диапазон от 16,2 до 1 («постное») до 11,7: 1 («богатое»).

Идеальное соотношение обычно соответствует выходному напряжению зонда 0,45 В. Как показано на принципиальной схеме, это уровень входного сигнала, при котором будут гореть 5 из 10 светодиодов, включая зеленый, D5. Если горит один из красных светодиодов, смесь определенно слишком богатая. Обратите внимание, что в целом лучше иметь смесь от немного до богатой, чем смесь на обедненной стороне, поэтому между зеленым и первым красным светится желтый светодиод.Также обратите внимание на то, что двигатель должен прогреться до нормальной рабочей температуры, прежде чем будет получена значимая индикация.

Параметры замкнутого контура

Датчики кислорода

Обычно в автомобиле установлено два кислородных датчика. Электронный блок управления двигателем использует первичный кислородный датчик для управления работой замкнутого контура. Вторичный кислородный датчик используется для проверки работы каталитического нейтрализатора, а также изменяет целевую лямбду с обратной связью, чтобы обеспечить оптимальную смесь для каталитического нейтрализатора.

Первичный датчик кислорода

Для настройки рекомендуется оставить первичный датчик кислорода включенным, чтобы предотвратить любые различия в настройке после переключения обратно в открытый контур.

Вторичный датчик кислорода

Вторичный кислородный датчик должен быть включен, если он не используется на гоночном автомобиле без каталитического нейтрализатора.

Тип определения WOT

Датчик MAP или дроссельная заслонка (TPS) могут использоваться для определения момента переключения с замкнутого контура на разомкнутый.Для большинства автомобилей MAP дает более согласованную точку переключения. Для автомобилей с принудительной индукцией необходимо использовать MAP.

Определение MAP WOT

В этой таблице содержится давление в коллекторе, используемое для определения WOT (полностью открытый дроссель = высокая нагрузка). В режиме WOT ЭБУ переключается в режим разомкнутого контура и использует таблицы регулировки лямбды WOT.

Определение TPS WOT

Две таблицы используются для определения точки переключения из замкнутого в разомкнутый контур в зависимости от положения дроссельной заслонки.Верхняя таблица содержит точку переключения с замкнутого на разомкнутый контур. Нижняя таблица содержит точку переключения с разомкнутого контура на замкнутый. Обычно значения нижнего стола должны быть на несколько градусов ниже, чем значения верхнего стола, чтобы предотвратить колебания между разомкнутым и замкнутым контуром.

LAF напряжение до лямбды

Эта таблица содержит преобразование штатного широкополосного датчика кислорода в лямбда (воздух / топливо).

См. Также широкополосный лямбда-интерфейс

Целевая лямбда с замкнутым контуром

Регулирует целевую лямбду (соотношение воздух / топливо), когда транспортное средство движется в замкнутом контуре.Комбинация таблиц используется для установки целевой лямбды в зависимости от температуры и нагрузки.

Используемая целевая лямбда является более богатой (нижняя лямбда или соотношение воздух / топливо) из таблиц «Целевая лямбда замкнутого цикла», «Целевой предел лямбда замкнутого цикла» и одна из таблиц «Целевая лямбда-нагрузка замкнутого цикла». Переход от низкой нагрузки к высокой происходит примерно при 50 кПа.

Предупреждение: Работа с более низкой температурой, чем стехиометрическая (лямбда 1, примерно 14,6: 1), приведет к повышению температуры выхлопных газов.По этой причине не рекомендуется изменять эти параметры для автомобилей с катализаторами.

Мин. / Макс. Корректировка топливоподачи

Управляет минимальным и максимальным процентным соотношением краткосрочной и долгосрочной корректировки топлива, которое ЭБУ компенсирует в замкнутом контуре.

Минимальное и максимальное значение, полученное AF, управляют диапазоном для сохраненного значения краткосрочной корректировки топлива. Это значение рассчитывается на основе средней краткосрочной корректировки топлива за 20 минут и используется ЭБУ при переключении с разомкнутого контура на замкнутый в качестве начальной краткосрочной коррекции подачи топлива.

Параметры OBD-II | OBD Auto Doctor

долл. США долл. США
$ 01 Состояние монитора с момента удаления кодов неисправности
$ 02 DTC, который вызвал требуемое хранение данных стоп-кадра
$ 03 Состояние топливной системы
$ 04 Расчетное значение нагрузки
$ 05 Температура охлаждающей жидкости двигателя
06 долл. США, 08 долл. США Кратковременная корректировка топливоподачи
Банк 1-4
07 долл. США, 09 долл. США Долгосрочная корректировка топливоподачи
Банк 1-4
$ 0A Давление топлива
$ 0B Абсолютное давление во впускном коллекторе
$ 0C Обороты двигателя
$ 0D Датчик скорости автомобиля
$ 0E Опережение опережения зажигания цилиндра №1
$ 0F Температура воздуха на впуске
$ 10 Расход воздуха от датчика массового расхода воздуха
$ 11 Абсолютное положение дроссельной заслонки
$ 12 Управляемый статус вторичного воздуха
13 долларов США, 1 доллар США Расположение датчиков кислорода
14–1 млрд долларов Выходное напряжение датчика кислорода, Кратковременная корректировка топливоподачи
Ряд 1-4: Датчик 1 — Датчик 4
$ 1С Требования к БД, по которым сертифицировано транспортное средство или двигатель
$ 1E Состояние вспомогательного входа
$ 1F Время с момента запуска двигателя
$ 21 Пройденное расстояние при активированной MIL
$ 22 Давление топлива относительно разрежения в коллекторе
$ 23 Давление в топливной рампе
24–2 млрд долларов Широкий диапазон напряжения датчика кислорода, коэффициент эквивалентности (лямбда)
Ряд 1-4: Датчик 1 — Датчик 4
$ 23 Управляемый EGR
$ 2Д Ошибка EGR
$ 2E Командная испарительная продувка
$ 2F Вход уровня топлива
30 долларов США Количество прогревов с момента сброса кодов неисправности
$ 31 Расстояние, пройденное с момента сброса кодов неисправности
$ 32 Давление паров системы испарения
$ 33 Барометрическое давление
34–3 млрд долл. Коэффициент эквивалентности (лямбда), ток датчика кислорода в широком диапазоне
Ряд 1-4: Датчик 1-4
3C — 3F Температура катализатора
Ряд 1-2: Датчик 1 — Датчик 2
$ 42 Напряжение модуля управления
$ 43 Абсолютное значение нагрузки
$ 44 Отношение заданного эквивалента топлива / воздуха
$ 45 Относительное положение дроссельной заслонки
$ 46 Температура окружающего воздуха
47 долл. США, 48 долл. США Абсолютное положение дроссельной заслонки
B, C
49–4 млрд долларов Положение педали акселератора
D, E, F
$ 4C Управляемое управление приводом дроссельной заслонки
$ 4D Время работы двигателя при активированной контрольной лампе неисправности
$ 4E Время работы двигателя с момента сброса кодов неисправности
4 этаж, 50 Информация о конфигурации внешнего испытательного оборудования
№ 1, № 2
$ 51 Вид топлива, используемого в настоящее время автомобилем
$ 52 Содержание спирта в топливе
53 долл. США Абсолютное давление паров испарительной системы
$ 54 Давление паров системы испарения
55 долл. США, 57 долл. США Кратковременный вторичный датчик O2 топливной отделки
Банк 1 — Банк 4
56 долл. США, 58 долл. США Долговременный вторичный датчик O2 топливной отделки
Банк 1 — Банк 4
$ 59 Давление в топливной рампе
$ 5A Относительное положение педали акселератора
$ 5B Оставшийся заряд аккумуляторной батареи гибридного / электрического автомобиля
$ 5C Температура моторного масла
$ 5D Время впрыска топлива
$ 5E Расход топлива двигателя
$ 5F Требования к выбросам, по которым разработан автомобиль
$ 61 Двигатель по запросу водителя — крутящий момент в процентах
$ 62 Фактический двигатель — крутящий момент в процентах
$ 63 Контрольный крутящий момент двигателя
$ 64 Данные крутящего момента двигателя в процентах
На холостом ходу, точка 1
Пункт 2-5
$ 65 Дополнительные входы / выходы
Коробка отбора мощности
Автоматический транс-нейтральный драйвер
Механическая коробка передач с нейтральной передачей
Свеча накаливания
$ 66 Датчик массового расхода воздуха
Датчик A, B
$ 67 Температура охлаждающей жидкости двигателя
Датчик 1, 2
$ 68 Датчик температуры воздуха на впуске
Ряд 1-2: Датчик 1-3
$ 69 Командная ошибка EGR и EGR
Положение A и B рабочего цикла системы рециркуляции ОГ по команде
Фактическое положение рабочего цикла системы рециркуляции ОГ A и B
Ошибка EGR A и B
$ 6A Управляемое управление потоком воздуха на впуске дизеля и относительное положение потока воздуха на впуске
Управление потоком всасываемого воздуха по команде A и B
Относительный поток воздуха на впуске, положение A и B
$ 6B Температура рециркуляции выхлопных газов
Ряд 1-2: Датчик 1-2
$ 6C Управляемое управление приводом дроссельной заслонки и относительное положение дроссельной заслонки
Управляемое управление приводом дроссельной заслонки A и B
Относительное положение дроссельной заслонки A и B
$ 6D Система контроля давления топлива
Управляемое давление в топливной рампе A и B
Давление в топливной рампе A и B
Температура топливной рампы A и B
$ 6E Система контроля давления впрыска
Управляемое давление управления впрыском A и B
Давление управления впрыском A и B
$ 6F Давление на входе компрессора турбокомпрессора
Датчик давления на входе компрессора турбокомпрессора A и B
Давление управления впрыском A и B
70 долл. США Контроль давления наддува
Управляемое давление наддува A и B
Давление наддува A и B
Состояние контроля давления наддува A и B
71 Управление турбонаддувом с изменяемой геометрией (VGT)
Турбонагнетатель с изменяемой геометрией под командованием A и B
Турбина с изменяемой геометрией A и B
Состояние управления VGT A и B
$ 72 Управление Wastegate
Управляемое положение перепускной заслонки A и B
Отводной клапан, положение A и B
73 долл. США Давление выхлопа
Датчик давления выхлопных газов, ряд 1-2
$ 74 об / мин турбокомпрессора
Обороты турбокомпрессора A и B
75 долл. США, 76 долл. США Температура турбонагнетателя A и B
Температура на входе компрессора турбокомпрессора
Температура на выходе компрессора турбокомпрессора
Температура на выходе турбины турбокомпрессора
$ 77 Температура охладителя наддувочного воздуха (CACT)
Ряд 1-2: Датчик 1-2
78 долл. США, 79 долл. США Температура выхлопных газов (EGT)
Ряд 1-2: Датчик 1-4
7A, 7B Дизельный сажевый фильтр (DPF), ряд 1-2
Дельта давления
Давление на входе
Давление на выходе
$ 7C Температура сажевого фильтра (DPF)
Температура на входе, ряд 1-2
Температура на выходе, банк 1-2
$ 7D Состояние зоны контроля NOx NTE
$ 7E PM NTE состояние зоны управления
$ 7F Наработка двигателя
Общее время работы двигателя
Общее время работы на холостом ходу
Общее время работы с активным ВОМ
Расход топлива
Бензин и дизельное топливо
Расчетно, оценка
Напряжение аккумулятора
Сообщается адаптером
Мощность двигателя
На колесах с компенсацией сопротивления воздуха
Расчетно, оценка
Крутящий момент двигателя
За колесами
Расчетно, оценка
Давление наддува
Отрицательные значения представляют вакуум
Положительные значения увеличиваются турбонагнетателем или нагнетателем
Расчетно, оценка

Как работает широкополосный датчик O2

(СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: http: // www.megamanual.com/PWC/LSU4.htm)

Прежде чем можно будет понять аппаратную схему PWC и управляющее программное обеспечение, необходимо понять, как работает широкополосный датчик кислорода [WBO2] (эти датчики также известны как универсальные датчики кислорода в выхлопных газах [UEGO]).

Прецизионный широкополосный контроллер разработан для использования новейших «широкополосных» кислородных датчиков. Эти датчики, управляемые электроникой прецизионного широкополосного контроллера, могут напрямую измерять соотношение воздух / топливо. Вместо переключения назад и вперед с богатой на обедненную смесь, как в случае с традиционными «узкополосными» датчиками кислорода в выхлопных газах, широкополосный датчик выдает сигнал, который прямо пропорционален соотношению воздух / топливо, создаваемому контроллером впрыска топлива.Широкополосный кислородный датчик реагирует на изменения в топливно-воздушной смеси менее чем за 100 миллисекунд.

Схема прецизионного широкополосного контроллера предназначена для прямого управления топливной смесью, поэтому она должна быть точной и воспроизводимой. При настройке двигателя на дороге или на динамометре желательно иметь средства контроля воздушно-топливного отношения двигателя (AFR), которое также может быть выражено через лямбда (λ). Во время этих сеансов настройки параметры двигателя / транспортного средства / окружающей среды поддерживаются постоянными, за исключением настраиваемой переменной.Широкополосные измерители используют пользовательский интерфейс для получения текущего AFR / лямбда, чтобы тюнер двигателя мог регулировать и оптимизировать подачу топлива.

Прецизионный широкополосный контроллер представляет собой устройство обратной связи по смеси. Устройство обратной связи по смеси используется для определения мгновенной смеси в работающем двигателе, где эти параметры вводятся обратно в уравнение заправки в ЭБУ для коррекции ширины импульса форсунки в реальном времени. Основное требование к устройству обратной связи по смеси состоит в том, что оно должно быть воспроизводимым для абсолютно всех условий окружающей среды и одинаковыми показаниями для экстремально жарких или морозных условий.Этот ответ вводится обратно в уравнение заправки в ЭБУ для коррекции ширины импульса форсунки в реальном времени . Основное требование к устройству обратной связи по смеси состоит в том, что оно должно быть воспроизводимым для абсолютно всех условий окружающей среды — одинаковые показания для экстремально жарких или морозных условий.

Кроме того, функция отклика широкополосных датчиков UEGO зависит от таких параметров, как тип углеводорода, рабочая температура, температура выхлопных газов, противодавление выхлопных газов и т. Д.Если какой-либо из этих параметров изменяется, контроллер должен знать об этом и уметь исправлять / компенсировать.

Брюс и Эл приобрели расходомер Horiba на 5 газов непосредственно у компании Horiba, так что это, наряду с использованием первичных стандартов газа для контрольных газов, позволяет им точно знать, что видит датчик.

Существует разница между широкополосным измерителем EGO и широкополосным устройством, которое непосредственно контролирует топливную смесь — устройство смешивания должно быть всегда точным или, по крайней мере, иметь возможность уведомлять контроль смеси, что сигнал WB не в пределах допуска.Управление подогревателем очень импортное. Устойчивый режим работы легко контролировать.

Проблемы возникают из-за таких событий, как восстановление после ускорения, когда температура датчика будет изменяться из-за изменений в потоке выхлопных газов. Если температура датчика изменяется, то требуемый ток насоса для поддержания равновесия также изменяется (все остальное остается неизменным) — вы должны либо поддерживать регулируемую температуру датчика. или имеют поправочные коэффициенты, либо оба (см. Раздел 5.1 данных LSU). лист для графика температуры с различными условиями работы двигателя и влияние температуры выхлопных газов).

Добавьте переходный отклик для контура насоса, точность самой схемы измерения насоса и т. Д., И все может пойти не так — и в неподходящее время. Справиться со всеми этими эффектами (и их величиной) важно для всего, что поддерживает смесь AFR. И единственный способ понять это — это сравнить с известной откалиброванной системой и провести много испытаний.

Широкополосный датчик соотношения воздух / топливо сочетает в себе чувствительную к кислороду ячейку «Нернста» узкополосного датчика с «кислородным насосом» для создания устройства, которое дает широкий диапазон отклика на различные соотношения воздух / топливо.Ячейка Нернста определяет кислород в выхлопных газах так же, как традиционный узкополосный датчик O 2 . Если есть разница в уровнях кислорода на чувствительном элементе ZrO 2 , ток течет от одной стороны к другой и создает напряжение.

Широкополосный датчик кислорода в выхлопных газах имеет множество конструктивных форм, но в основном они похожи по своей природе. Они состоят из двух частей: эталонной ячейки Нернста и ячейки кислородного насоса, сосуществующих в пакете, который содержит эталонную камеру и нагревательный элемент (используемый для регулирования температуры Нернста / насоса).

Широкополосный датчик работает только в сочетании со специализированными широкополосными цепями управления, которые регулируют как ток ячейки накачки, так и нагреватель. В электронику прецизионного широкополосного контроллера встроен необходимый блок управления для широкополосного кислородного датчика.

Прежде чем углубляться в работу ячеек Нернста и насосных ячеек, важно понять, что на самом деле датчик пытается измерить. Для начала давайте разберемся с химическими реакциями, происходящими при горении.

Во-первых, осознайте, что для возникновения горения необходимо топлива (например, углеводород) и источник кислородсодержащих соединений (т.е.е. кислород и / или молекулы или частичные молекулы, которые содержат кислород). Кроме того, имеется разбавителей , которые присутствуют в смеси, но не способствуют фактическому сгоранию (например, азот [N 2 ]). Это справедливо для любого события возгорания, будь то внутри двигателя внутреннего сгорания или у небольшого костра.

Во-вторых, каждый атом сохраняется в процессе сгорания, поэтому можно использовать составляющие выхлопного газа для восстановления количества топлива и оксигенатов перед сгоранием.В противном случае широкополосные кислородные датчики не смогли бы определять соотношение воздух / топливо перед сгоранием.

Можно выразить событие горения как баланс входных реагентов: топлива, оксигенатов и разбавителей (например, бензин, смешанный с воздухом) и образующихся продуктов сгорания (то есть состава выхлопных газов). Обратите внимание, что это химический баланс , что означает, что каждый элемент необходимо учитывать в его молекулярном балансе до и после горения.Другими словами, если мы знаем пропорции топлива, оксигенатов и разбавителей, поступающих в двигатель, можно определить видовой состав выхлопных газов. И мы можем работать в обратном направлении. Если мы знаем состав выхлопных газов, мы можем определить соотношение воздуха и топлива (как в молярном количестве, так и в молекулярной массе).

Представим химический состав всасываемого топлива как углерод, водород, кислород и азот в пропорции:

C α H β O γ N δ, где α, β, γ и δ представляют количество каждого из присутствующих элементов (т.е.е. молей каждого элемента). Например, октан имеет молекулярный состав C 8 H 18 , поэтому имеется 8 атомов углерода и 18 атомов водорода, поэтому мы имеем α = 8, β = 18, γ = 0 и δ = 0. . Очевидно, что другие молекулы топлива имеют другой состав.

Обычно химики работают с величиной, называемой «моль» , которая представляет собой определенное очень большое количество атомов или молекул любого данного вида [типа]. Соединение одного моля атома A с двумя молями атома B аналогично объединению одного атома A с двумя атомами B, много-много раз.

Мы можем объединить топливо с воздухом и записать простое уравнение баланса для сгорания и баланс молярных количеств до и после сгорания:

Элементы в левой части стрелки представляют собой топливо / оксигенаты / разбавители, поступающие в двигатель, а элементы справа — молярные количества после сгорания. Мы хотим найти неизвестное ε, которое является молярным отношением топлива к воздуху (отношение эквивалентности), и коэффициенты ν 1 , ν 2 и ν 3 , которые описывают состав продукта.Переменная x o представляет собой относительный молярный процент кислорода во всасываемом воздухе (0,21 — обычно используемое значение), а x n представляет собой относительный молярный процент азота (часто используется 0,79. ).

Обратите внимание, что у нас больше неизвестных, чем уравнений, поэтому нам придется использовать некоторые известные ограничения, чтобы помочь нам найти неизвестные. Во-первых, атомы сохраняются (т.е. то, что входит, должно выходить наружу), поэтому мы можем немедленно записать следующие соотношения (известные как уравнения баланса элементов):

Решение для уравнений баланса (перечисленных выше) следующее: Отсюда стехиометрическое соотношение топливовоздушных масс можно записать как: Обратите внимание, что стехиометрическое массовое воздушно-топливное отношение является обратной величиной приведенного выше уравнения.Кроме того, эквивалентное соотношение топливо-воздух определяется как фактическое соотношение топливо-воздух, деленное на стехиометрическое соотношение топливо-воздух (обратите внимание, что обратная величина определяется как лямбда): Теперь, поскольку мы имеем дело с выхлопными газами (то есть с низкой температурой по сравнению с фактическим сгоранием) и отношением углерода к кислороду меньше единицы, можно ввести CO и h3 в баланс: Это довольно сложно решить, но мы знаем, что некоторые вещи могут облегчить нашу жизнь. Во-первых, если смесь бедная (т.е. φ 5 и ν 6 равны нулю. Для богатых смесей ν 4 = 0. А для богатого случая мы можем ввести константу равновесия водный газ для реакции: что дает константу K p : где t — температура в Кельвинах.

При этом ν 5 можно оценить как решение квадратичной:

куда: Используя этот результат, можно составить таблицу с описанием решения для каждого вида газа для бедных или богатых ситуаций: Во всем этом есть несколько моментов.Во-первых, углеводород / топливо, указанные как: C α H β O γ N δ может быть комбинацией двух или более углеводородов. Например, когда топливо смешивается со спиртом, полученная смесь может быть выражена как один углеводород со сбалансированными индексами. То же самое верно для закачки воды или закиси азота. Это очень важное преимущество при использовании математического подхода к определению лямбда — при изменении компонента топлива можно соответствующим образом адаптировать отклик широкополосного сигнала без какой-либо повторной калибровки.Это не относится к системам, которые полагаются на фиксированную «кривую» отклика широкополосного датчика. И, если широкополосный контроллер подключен к ЭБУ (через шину CAN), и ЭБУ контролирует подачу воды или азота, можно мгновенно настроить кривую лямбда-отклика для любых ратиометрических комбинаций углеводородов. Это важное требование к контроллеру смеси.

Затем можно разделить выражение углеводород / топливо на константу, что сделает индекс углерода равным единице.Это создает соотношение H / C, соотношение O / C и соотношение N / C — они часто встречаются в литературе. Например, топливо C 8 H 18 (октан) может быть нормализовано до C 1 H 2,25 = CH 2,25 , где отношение H / C равно 2,25, отношение O / C равно 0 (потому что нет кислородного компонента) и N / C 0 (нет компонента), и, конечно, индекс C равен 1. Другим примером является топливо CH 3 NO 2 , которое уже имеет C нижний индекс 1, поэтому отношение H / C равно 3, отношение N / C равно 1, а отношение O / C равно 2.Просто обратите внимание, что обе формы выражения топлива идентичны.

Примечание: Для тех, кто хочет поэкспериментировать с приведенными выше уравнениями, мы разработали программу COMBAL, приложение для ПК, работающее под Windows. Один в основном вводит отношения H / C и O / C, равновесие выхлопных газов и целевую лямбду, и он генерирует процентное содержание молей каждого из видов газа. Также выполняется сравнительная проверка с использованием уравнения Бретчнайдера. Приложение можно скачать с:

www.bgsoflex.com/pwb/combal.zip Наконец, есть два других газовых компонента, CO и H 2 , которые также присутствуют в выхлопных газах. Они взяты из баланса, известного как равновесие вода-газ — подробнее об этом позже в этом документе, но достаточно сказать, что это действительно важно при работе широкополосного датчика.

Вы еще не запутались? Если да, не беспокойтесь. Все, что мы здесь подчеркиваем, это то, что с известным входящим топливом, разбавителями и оксигенатами можно предсказать концентрации газов в выхлопных газах.И мы можем вернуться назад — с помощью измеренных компонентов газа можно определить входящую смесь с точки зрения лямбда или соотношения воздух / топливо. Вернитесь и перечитайте раздел несколько раз, важно понимать этот аспект.

К анализу, не показанному здесь, гораздо больше — см. Статью Bowling & Grippo по аналитическому методу для прецизионного широкополосного контроллера в целом.

Ячейка Нернста и ячейка кислородного насоса соединены вместе таким образом, что требуется определенное количество тока для поддержания сбалансированного уровня кислорода в диффузионном зазоре.Измерение этого тока позволяет прецизионному широкополосному контроллеру определять точное соотношение воздух / топливо, при котором работает двигатель.

Насосная ячейка может потреблять либо кислород, либо углеводородное топливо в полости насосной ячейки, в зависимости от направления потока тока в насосной ячейке ( I насос ).

При нормальной работе датчика выхлопные газы проходят через диффузионный зазор в насосную ячейку. Этот выхлопной газ часто бывает богатым или бедным стехиометрическим.Любое условие определяется эталонной ячейкой, которая создает напряжение (Vs) выше или ниже сигнала Vref, как и узкополосный датчик).

Однако горение редко бывает идеальным. Даже при правильном соотношении воздух / топливо (AFR) сгорание может быть неполным, и могут образовываться CO, H 2 , NO x и углеводороды (HC). Это может быть вызвано гашением (фронта пламени относительно «холодных» поверхностей камеры сгорания), объемами щелей (над кольцами между поршнем и цилиндром) и многими другими факторами.

Однако относительные количества этих «побочных продуктов» меняются в зависимости от соотношения воздух / топливо. Когда топливно-воздушная смесь богата, эталонный элемент выдает высокое напряжение В с (выше 0,450 вольт). Прецизионный широкополосный контроллер реагирует на создание тока насоса ( I pump ) в одном направлении для потребления свободного топлива. Насосный элемент требует «отрицательного» тока, который изменяется от нуля до примерно 2,0 миллиампер, когда соотношение воздух / топливо составляет около 11: 1.

Когда топливно-воздушная смесь обеднена, эталонная ячейка выдает низкое значение В s (ниже 0.450 вольт). Прецизионный широкополосный контроллер направляет ток насоса в противоположном направлении для потребления свободного кислорода. Насосной ячейке требуется «положительный» ток, который изменяется от нуля до 1,5 миллиампер, когда смесь становится «свободным воздухом».

Когда смесь воздух / топливо составляет 14,7: 1 (стехиометрическое соотношение для бензина), насосный элемент не требует выходного тока. Поскольку свободный кислород или свободное топливо нейтрализованы током насоса, сигнал обратной связи V s переходит примерно в 0.450 вольт (то же, что и значение Vref).

Чтобы определить широкий диапазон соотношений воздух / топливо, кислородный насос использует нагретый катод и анод, чтобы втягивать немного кислорода из выхлопных газов в «диффузионный» зазор между двумя компонентами. Насос приводится в действие двумя портами PWM или процессора с противоположной полярностью (с использованием H-моста или прямого привода порта процессора), а прецизионный широкополосный контроллер измеряет время, когда эталонная ячейка проходит через 0,45 вольт. Затем он может настроить синхронизацию ШИМ, чтобы ограничить этот 0.45 вольт стехиометрическая точка переворота.

Как и обычный узкополосный датчик, схема прецизионного широкополосного контроллера выдает сигнал низкого напряжения, когда соотношение воздух / топливо становится бедным, и сигнал высокого напряжения, когда смесь богатая. Но вместо того, чтобы резко переключаться на стехиометрическом уровне, он производит пропорциональное изменение напряжения. Оно увеличивается или уменьшается пропорционально относительному богатству или бедности соотношения воздух / топливо. При стехиометрическом соотношении воздух / топливо 14,7: 1 широкополосный датчик O2 будет давать устойчивый 0.450 вольт. Если смесь станет немного богаче или беднее, выходное напряжение датчика изменится лишь на небольшую величину, а не резко повысится или снизится.

Результатом является сенсорный элемент, который может точно измерять соотношение воздух / топливо (AFR) от очень богатой (10: 1) до очень бедной (свободный воздух). Это позволяет прецизионному широкополосному контроллеру напрямую управлять соотношением воздух / топливо. Вместо того, чтобы переключать соотношение воздух / топливо туда и обратно с богатого на бедное, чтобы создать среднюю сбалансированную смесь, PWC может просто добавлять или вычитать топливо по мере необходимости, чтобы поддерживать стехиометрическое соотношение 14.7: 1 или любое другое соотношение.

Еще одно различие между узкополосным датчиком, используемым в большинстве автомобилей, и широкополосным датчиком кислорода заключается в цепи нагревателя. Мощность нагревателя регулируется по замкнутому контуру во время измерения, так что достигается номинальное внутреннее сопротивление датчика R i = 80 Ом (измеренное с частотой от 1 до 4 кГц), что соответствует температуре керамики датчика прибл. 750 ° C, когда датчик новый. Схема нагревателя прецизионного широкополосного контроллера (PWC) модулируется для поддержания постоянной рабочей температуры от 1300 ° F до 1500 ° F (от 700 ° C до 800 ° C).Датчику требуется около 20 секунд для достижения рабочей температуры после холодного запуска.

Датчик включает нагреватель мощностью 10 Вт (3,2 Ом при 20 ° C, 2,1 Ом при -40 ° C), который обеспечивает поддержание датчиков при номинальной рабочей температуре 750 ° C (~ 1400 ° F). Ток, подаваемый на нагреватель, ограничивается схемой прецизионного широкополосного контроллера, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев во время прогрева. Нагреватель датчика никогда не должен подключаться напрямую к напряжению батареи, он всегда должен управляться прецизионным широкополосным контроллером.Запускать подогрев датчика до запуска двигателя не рекомендуется, это повредит датчик.

Максимальная рабочая температура выхлопных газов для датчика составляет до 850 ° C (1560 ° F). При превышении максимальной температуры выхлопных газов необходимо отключить питание нагревателя, и точность сигнала датчика снизится. Горячий выхлопной газ с температурой выше рабочей температуры керамики также дает отклонение температуры керамики и выходного сигнала датчика. Холодный выхлопной газ, в дополнение к высокой скорости газа, может привести к снижению температуры керамики датчика, если система управления нагревателем не может поддерживать постоянную температуру керамики.Это приводит к отклонению выходного сигнала датчика. Как правило, изменение температуры керамики датчика дает отклонение выходного сигнала датчика на:

(ΔI насос ) / I насос прибл. 6% .. 7% / 100 тыс. Давайте двигаться дальше. Теперь давайте попытаемся понять работу секции ячейки Nernst в UEGO. Ячейка Нернста — это электрохимическая ячейка, состоящая из твердого электролита, проводящего только ионы кислорода. К этому электролиту прикреплены два платиновых электрода.Один электрод подвергается воздействию атмосферы, а другой — камере сравнения (подробнее об этом позже).

На электродах происходят следующие реакции:

При возникновении этой реакции может генерироваться ток. Используя уравнение Нернста, можно рассчитать ЭДС, возникающую при отсутствии нагрузки: Где E — это ЭДС Нерстиана ,
R — универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж * К -1 * моль -1 ,
T — температура ячейки в Кельвинах,
F — постоянная Фарадея = 96500 Смоль -1 ,
Z — электроны, переносимые на O 2 = 4.

Поскольку имеется нагреватель, поддерживающий повышенную температуру ячейки Нернста, существует температурный градиент, который генерирует напряжение смещения. Мы можем добавить этот член к вышеуказанному члену, и в процессе мы также можем упростить вычисление, преобразовав логарифмы с основанием e в логарифмы с основанием 10:

Теперь, когда мы знаем работу ячейки Нернста, уместно немного рассказать о ее физической конструкции. Датчик UEGO имеет «плоскую структуру» — это означает, что он имеет прямоугольную форму, в отличие от наперстка или другой симметричной формы — представьте себе плоский сэндвич из компонентов.В сэндвиче есть электролит Нернста, который обычно изготавливается из стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония (YSZ), хотя существуют и другие формы. Что такое диоксид циркония, стабилизированный иттрием? Это диоксид циркония (ZrO 2 ), примерно три процента молей которого замещены иттрием (Y 2 O 3 ). Поскольку каждые два иона циркония заменяются иттрием, существует кислородная вакансия — это позволяет соседним ионам кислорода «прыгать» в эти места, а при повышенных температурах эта активность является основой для производства ЭДС.

Продолжая обсуждение плоской структуры, существует внутренняя «диффузионная полость» — в этой полости «задерживается» проба выхлопного газа, а также там, где обращены секции Нернста и насоса. Как туда попадает газ? В результате процесса диффузии отбираемый отработавший газ попадает в полость. Чтобы не слишком «увлекаться» процессом диффузии, достаточно сказать, что существует два механизма распространения:

  • один известен как молекулярная диффузия, а
  • вторая известна как диффузия Кнудсена или диффузия «мелких пор».

Очень важно отметить: диффузия Кнудсена зависит от температуры — это означает, что пористость испытательной камеры (т.е. сколько газа может входить / выходить) зависит от температуры головки датчика — вот почему ток накачки (описан далее) отличается для разных температур, как и зависимость противодавления выхлопных газов.

Вышеупомянутый кислородный насос — это то, что делает обычный кислородный датчик настоящим широкополосным устройством — на самом деле просто еще одна ячейка типа Нернста, к которой подключен внешний ток.

Выше мы говорили о «полости», где находится проба выхлопных газов, а с одной стороны — измерительная ячейка Нернста. С другой стороны находится насосная ячейка — эта ячейка используется для транспортировки кислорода в измерительную полость и из нее. Проще говоря, если выхлопной газ в измерительной ячейке бедный, то имеется избыток кислорода (бедные смеси означают избыток кислорода). Мы можем «включить насос», чтобы удалить кислород из эталонной полости — и при надлежащем мониторинге с обратной связью измерительной ячейки Нернста мы можем откачать ровно столько кислорода, чтобы достичь стехиометрического баланса (примерно, когда измерительная ячейка Нернста показывает 0.45 вольт или около того).

Лучшее из всего: если мы отслеживаем ток накачки, мы можем использовать это для определения лямбда (λ) и AFR. Ток насоса связан с количеством откачанного кислорода как функция времени как:

где n — количество молей O 2 закачанного газа, т для времени и тока i . Чтобы сделать это уравнение полезным, его следует преобразовать в изменение парциального давления в эталонной полости.Также обратите внимание, что диффузия (объясненная выше) со временем приведет к увеличению количества выхлопных газов — поэтому мы делаем равновесие с обратной связью от измерительной ячейки Нернста, определяющей, сколько кислорода нужно откачать, в то время как больше выхлопных газов диффундирует. дюйм. Обратите внимание, что давление измеряемого выхлопного газа также влияет на степень диффузии в измерительную полость и из нее — это знаменитый эффект противодавления.

Мы объяснили случай избытка кислорода, когда топливно-воздушная смесь обеднена.Как он работает на обедненной кислородом стороне или на стороне с повышенным соотношением воздух / топливо? В этом случае кислород «закачивается» в измерительную полость просто путем обратного приложения тока к насосному элементу. Обратная связь по измерительной ячейке Нернста указывает на достижение стехиометрического равновесия.

Что-то должно беспокоить ваш кишечник прямо сейчас…

Насосный элемент работает на переносе ионов кислорода, но мы находимся в ситуации, когда в топливовоздушной смеси нет кислорода (т.е.е. мы богаты). Если мы станем намного богаче, у нас все равно не будет кислорода. Очень богатый, но без кислорода. Как в этом случае может возникнуть ситуация обратной связи?

Оказывается, внутри диффузионной измерительной полости протекают следующие химические реакции:

Таким образом, часть перекачки кислорода действует, чтобы ввести кислород в диффузионную камеру путем электролизного разложения диоксида углерода (CO 2 ) и воды (H 2 O) в измеряемом газе.Подумайте об этом так: у нас есть выхлопные газы, захваченные в диффузионной полости, которая содержит H 2 и CO, а кислородный насос вырабатывает O 2 — они объединяются, чтобы произвести CO 2 и воду. Если у нас больше H 2 и CO в выхлопных газах, то больше O2 из насоса преобразуется — и, чтобы увеличить производство O 2 , мы увеличиваем ток насоса.

И оказывается, что H 2 и CO присутствуют в значительных количествах для богатого AFR и могут быть связаны с лямбда уравнением элементного баланса для топлива / оксигенатов / разбавителей, которые мы вывели выше.

Это не совсем верно, поскольку мы имеем дело с газовым балансом, а насос на самом деле является электрохимическим элементом (щелкните ссылки, чтобы получить справочную информацию о Принципе Ле Шателье для правил равновесного баланса, а также о Законе идеального газа), поэтому нам нужен кислород в H 2 O и CO 2 в качестве доноров для реакции — отсюда насос получает кислород. Это баланс, и, изменяя количество тока, подаваемого в насос, мы можем изменить баланс.Баланс также зависит от реакции водяного газа, о которой будет сказано ниже.

Наконец, лямбда (λ), которую мы все хотим знать, связана со всеми компонентами выхлопных газов в упрощенном соотношении, известном как уравнение Бретчнайдера :

Все это говорит о том, что существуют известные комбинации количества выхлопных газов (в молях или парциальном давлении), которые напрямую связаны с лямбда. К ним относятся H 2 и CO.

Итак, вооружившись всеми этими знаниями, мы можем написать уравнение, связывающее ток насоса с компонентом выхлопных газов, а затем вставить его в уравнение Бретчнайдера (или более сложную форму — см. Статью Bowling & Grippo).Для стороны бедной смеси, где имеется избыток кислорода, уравнение тока насоса:

Таким образом, требуемый ток насоса I p — это просто парциальное давление O 2 в диффузионной камере, умноженное на калибровочный коэффициент K o2 . Помните, что это парциальное давление кислорода, а не молярное количество, поэтому необходимо учитывать элементарную массу.

Для стороны богатой смеси, где нет кислорода, датчик измеряет количество CO и H 2 в выхлопных газах (парциальное давление):

Обратите внимание на знаки минус.Применяемый ток накачки имеет обратную полярность, поэтому кислородный насос является генератором кислорода, а не кислородным «присосом».

Также обратите внимание, что датчик UEGO реагирует на несгоревшие углеводороды. Однако при нормальном сгорании количество несгоревших углеводородов находится в диапазоне миллионных долей, тогда как моли CO и H 2 значительно выше (например, в диапазоне 10-20%).

Измерение сопротивления клеток Нернста

Точный контроль температуры широкополосного зонда UEGO является абсолютным требованием во время работы.Изменения температуры зонда UEGO приведут к изменению требуемого тока накачки (из-за разницы в диффузии в измерительной полости и из нее), поэтому мониторинг температуры позволяет вносить поправки в измерения. Широкополосный датчик не имеет какой-либо формы прямого измерения температуры (например, термистора, термопары и т. Д.).

Однако мониторинг сопротивления эталонной ячейки дает точное представление о температуре зонда — сопротивление эталонной ячейки зависит от температуры.Эталонная ячейка Нернста имеет высокое сопротивление при низких температурах (т.е. температурах окружающей среды) и сопротивление примерно 80-100 Ом при нормальной рабочей температуре. Таким образом, отслеживая внутреннее сопротивление эталонной ячейки, можно определить точную температуру зонда UEGO без необходимости во внешнем датчике температуры.

Существует несколько методов измерения сопротивления эталонной ячейки, в том числе отключение цепи накачки и применение известного постоянного тока через эталонную ячейку и измерение результирующего напряжения, наконец, повторное включение цепи накачки.Этот метод требует нескольких аналоговых переключателей для подачи тока и восстановления цепи сервопривода насоса, когда это будет сделано. Кроме того, если к ячейке Нернста приложено смещение, то необходимо приложить ток противоположной полярности с той же длительностью, чтобы «сбросить» поляризацию ячейки. Единственная проблема этого метода заключается в том, что он «мешает» цепи обратной связи Nernst / pump.

Другой метод — подать высокочастотный сигнал в цепь накачки и измерить результирующее отклонение ЭДС.Сопротивление эталонной ячейки определяется путем связывания по переменному току прямоугольной волны известной амплитуды и частоты через последовательное сопротивление и измерения амплитуды результирующей формы волны переменного тока. Эта форма волны присутствует всегда, и, поскольку она имеет высокую частоту по отношению к отклику контура обратной связи Нернста / насоса, она по существу усредняет. Это метод, используемый в PWB.

Схема работы очень проста. Известный источник прямоугольных импульсов с напряжением 5 В от пика к пику и частотой от 1 до 3 кГц (генерируемый DSP) емкостным образом связан с положительным выводом опорной ячейки.Общий ток ограничен последовательным сопротивлением (плюс внутреннее сопротивление R i ) до 500 мкА от пика до пика или ± 250 мкА вокруг точки смещения V (смещение V установлено на 2,5 В, чтобы учесть двойное напряжение). полярный насос) — это значение соответствует техническим характеристикам, указанным в техническом паспорте Bosch LSU 4.2. Сигнал переменного тока генерирует соответствующее переменное напряжение со значением, основанным на внутреннем сопротивлении R i . Например, если R i = 100 Ом, то 500 микроампер (P-P), умноженные на 100 Ом, дают 50 милливольт p-p, или ± 25 мВ вокруг точки смещения V .Фактически, сопротивление ограничения последовательного тока и R i образуют схему резисторного делителя, управляемую потенциалом напряжения.

Для измерения напряжения используется конденсатор, блокирующий смещение постоянного тока (т. Е. Напряжение опорной ячейки) и пропускающий переменный сигнал. Вводится каскад усиления, и напряжение подается на аналого-цифровой порт процессора. Обратите внимание, что этот сигнал является сигналом переменного тока, поэтому выборка АЦП должна коррелировать с полярностью приложенного прямоугольного сигнала — это известно как синхронное выпрямление.Альтернативный метод — использовать схему мостового выпрямителя для восстановления положительных / отрицательных колебаний и затем фильтровать перед подачей на канал АЦП.

Этилированное топливо

Широкополосные датчики кислорода

рассчитаны на срок службы 100 000 миль (160 000 км / сек) при нормальных условиях эксплуатации. Замена требуется только в том случае, если датчик вышел из строя из-за необычных условий эксплуатации, физического повреждения или загрязнения. Например, выдувная прокладка головки может позволить кремнию попасть в выхлопную трубу и загрязнить датчик.Масло, сгоревшее в камере сгорания из-за негерметичных направляющих или колец клапана, может привести к попаданию фосфора в выхлопную трубу и загрязнению датчика.

В зависимости от содержания свинца в отработанном топливе ожидаемый срок службы составляет:

  • для 0,6 г Pb / л: 20 000 км (12 000 миль)
  • для 0,4 г Pb / л: 30 000 км (18 000 миль)
  • для 0,15 г Pb / л: 60 000 км (36 000 миль)

Как правило, при использовании этилированного топлива датчик необходимо заменять при возникновении функциональных проблем, например.грамм. нестабильные холостые обороты, проблемы с управляемостью. Для грубой проверки работы датчика можно выполнить следующие тесты:

  • Обоснованность сигнала проверки при богатых выхлопных газах: сигнал датчика должен показывать богатые
  • Обоснованность проверки сигнала на «открытом воздухе»: сигнал датчика должен указывать на очень бедную смесь воздуха
  • Холодостойкость нагревателя при комнатной температуре с мультиметром между серым и белым кабелем (H +, H-) и датчиком, не подключенным к прецизионному широкополосному контроллеру, должно быть равно 2.От 5 до менее 10 Ом

* Мы посвящаем прецизионный широкополосный контроллер памяти Garfield Willis . Гарфилд сыграл важную роль в ранних исследованиях и разработке широкополосного контроллера EGOR.


Последнее обновление: 05.04.2020 09:45:16


Контроллеры MegaSquirt ® и MicroSquirt ® являются экспериментальными устройствами, предназначенными для образовательных целей.Контроллеры
MegaSquirt ® и MicroSquirt ® не предназначены для продажи или использования на транспортных средствах с контролируемым загрязнением. Ознакомьтесь с действующими в вашем регионе законами, чтобы определить, является ли использование контроллера MegaSquirt ® или MicroSquirt ® законным для вашего приложения.


© 2004, 2007 Брюс Боулинг, Эл Гриппо и Лэнс Гардинер. Все права защищены. MegaSquirt ® и MicroSquirt ® являются зарегистрированными товарными знаками.Этот документ предназначен исключительно для поддержки плат MegaSquirt ® от Bowling и Grippo.

Как работает кислородный датчик перед катализатором? Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле?

Современный автомобиль сегодня оснащен большим количеством датчиков, отслеживающих тот или иной процесс. Автосистемы довольно сложны и в чем-то их можно сравнить со строением человеческого тела.

Легкие отвечают за дыхательную систему организма, которая потребляет определенное количество кислорода и выделяет ненужный газ.Лямбда-зонд можно отнести именно к дыхательной системе человека.

При горении бензина выделяется большое количество вредных веществ, которые попадают в атмосферу; Для уменьшения выбросов на автомобили устанавливается каталитический нейтрализатор для газа CO, являющегося основным загрязнителем. Для его максимальной эффективности требуются определенные значения соотношения кислорода и бензина в топливной смеси. Лямбда-зонд определяет, сколько кислорода осталось в выхлопе, и, в зависимости от значения, подает сигнал на компьютер, который рассчитывает оптимальный состав топлива.

Лямбда-зонд

Название «лямбда» датчик получил от одноименной греческой буквы, которая в автомобильной промышленности означает количество избыточного кислорода. Поскольку датчик определяет остаточное содержание кислорода, в автомобильном приборе он устанавливается в выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором. Для повышения точности работы всей системы на некоторых моделях автомобилей после катализатора может быть установлен дополнительный лямбда-зонд.

Принцип действия датчика основан на гальваническом эффекте.Внутри него находится твердый электролит из производного минерала циркония, покрытый оксидом иттрия. На оксид нанесены пористые платиновые проводники. В один из проводников поступает атмосферный воздух, по другому — выхлопные газы. Происходит «сравнение», и на выходе датчика генерируется напряжение разной величины, в соответствии с которым электроника автомобиля определяет количество топливно-воздушной смеси, необходимое для оптимального впрыска.

Лямбда-зонд в выпускном коллекторе двигателя

Для стабильной работы лямбда-зонда необходимо, чтобы температура выхлопных газов находилась в пределах 300-400 градусов Цельсия, иначе гальванического эффекта в циркониевом электролите не будет.При охлажденном двигателе эта температура будет намного ниже, поэтому данные для контроля впрыска поступают от других датчиков, и при прогреве до нужных значений автоматически включается лямбда. Есть лямбда-зонды со встроенным подогревом, а нагревательный элемент подключен к электросети автомобиля.

Сломанный кислородный датчик может серьезно повлиять на работу топливной системы. В случае ложных показаний электроника машины может использовать предыдущие значения, записанные в памяти, или усредненный набор, что приведет к большим расходам бензина, чрезмерным выбросам CO и потере мощности двигателя.Полный отказ двух лямбда-зондов может привести к полной остановке автомобиля.

В современных системах контроля впрыска топлива, практически основную роль выполняет датчик кислорода в выхлопных газах (Oxygen Sensor). Его часто называют лямбда-зондом или датчиком O2, иногда датчиком выхлопных газов. Задача лямбда-зонда — преобразовать информацию о содержании кислорода в выхлопных газах в электронный сигнал, который, в свою очередь, считывает электронный блок управления впрыском (ЭБУ).

В современных двигателях оптимальной считается смесь с соотношением 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Соотношение воздух / топливо в топливной смеси определяется электронным блоком в соответствии с полученными сигналами от датчиков, установленных на двигателе, а качество приготовленной смеси проверяется блоком управления двигателем в соответствии с сигналами, введенными в систему обратной связи, датчик O2. . Если топливная смесь слишком богатая или бедная, электронный блок корректирует ее приготовление с учетом показаний лямбда-зонда.Датчик O2 выполняет одну из основных функций в системе впрыска топлива, от его исправности во многом зависит работа двигателя. Важнейшими условиями работоспособности датчика кислорода в выхлопных газах являются:

1. Обеспечение герметичности выхлопного тракта и непосредственно места установки датчика. При замене вышедшего из строя датчика O2 смажьте его резьбу специальной токопроводящей смазкой, чтобы предотвратить заедание резьбового соединения. Не используйте для этого стандартные смазки, потому что они не токопроводящие, а резьбовая часть датчика является для него электрическим контактом.Плохой контакт (или контакт с повышенным сопротивлением электрическому току) приведет к неисправности лямбда-зонда
. В некоторых конструкциях предусмотрена установка уплотнительной шайбы. Чаще всего эти шайбы одноразовые и требуют замены при снятии датчика.

2. Считается недопустимым контакт корпуса датчика с тормозом, охлаждающей жидкостью и другими реагентами. Не используйте для очистки его поверхности какие-либо растворители или активные моющие средства.

3. Из-за низких рабочих токов необходимо обеспечить надлежащие контакты в электрических соединениях и проводке датчика O2.

4. Срок службы лямбда-зонда можно значительно сократить за счет использования топлива с высоким содержанием свинца (например, бензина).

5. Перегрев корпуса может привести к выходу датчика из строя. Перегрев может произойти из-за неправильно настроенной установки угла опережения зажигания или сильно обогащенной топливной смеси. В свою очередь, топливная смесь может быть переобогащена из-за забитого воздушного фильтра, неисправного регулятора давления топлива в системе, неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости и т. Д.

Функционально лямбда-зонд работает как переключатель и выдает напряжение выше порогового значения (0,45 В) при низком содержании кислорода в выхлопных газах. На высоком уровне Датчик кислорода O2 снижает пороговое напряжение ЭБУ. В этом случае важным параметром является скорость переключения датчика. В большинстве систем впрыска топлива датчик O2 имеет выходное напряжение 40–100 мВ. до 0,7-1В. Продолжительность фронта не должна превышать 120 мс. Следует отметить, что многие неисправности лямбда-зонда не фиксируются контроллерами и о его правильной работе можно судить только после соответствующей проверки
.

Датчик O2 лучше всего проверять с помощью осциллографа. На рис. 3 показан сигнал нормально работающего лямбда-зонда на прогретом двигателе, работающем на ХХ.

На рис. 4 показан выходной сигнал все еще работающего, но в значительной степени обслуживаемого и практически забитого датчика O2. На этой осциллограмме зафиксировано падение амплитуды выходного сигнала ниже 0 В, что свидетельствует о неисправности датчика O2. Эта неисправность датчика чаще всего фиксируется системой самодиагностики и на приборной панели загорается лампочка «ПРОВЕРИТЬ ДВИГАТЕЛЬ», что сигнализирует о неисправности.

На рис. 5 показано наиболее частое «заболевание» кислородных датчиков в выхлопных газах, которое выражается в их замедленной реакции. Время нарастания сигнала (t) значительно больше 120 мс. Эта неисправность датчика неизбежно вызывает повышенный расход топлива и заметное снижение динамики автомобиля, и система самодиагностики это не исправит, так как этот параметр не контролируется контроллером.

Неисправности «замороженных» датчиков O2 не фиксируются контроллером, так как значения амплитуд сигналов не выходят за пределы заданного для них диапазона.В большинстве систем впрыска топлива неисправности датчиков могут быть зарегистрированы только тогда, когда их сигнал выходит за пределы этого заранее определенного диапазона. Чаще всего это 0-1В.

Таким образом, только полное отсутствие сигнала и его минусовое значение, в этих случаях ошибка индицируется лампочкой «ПРОВЕРИТЬ ДВИГАТЕЛЬ». Однако следует отметить, что некоторые ЭБУ предоставляют возможность диагностики и обнаружения неисправностей по косвенным признакам (соотношение показаний датчика скорости автомобиля или датчика положения коленчатого вала, датчика положения дроссельной заслонки, расходомера воздуха и т. Д.). В этих случаях может быть включена индикация «CE».

При обнаружении неисправности датчика O2 контроллер переходит в режим управления впрыском по усредненным параметрам и завышает обогащение

Срок службы датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет от 30 до 70 тыс. км. и во многом зависит от условий эксплуатации. Как правило, датчики с подогревом служат дольше. Температура эксплуатации для них обычно 315-320 ° С.В конструкцию этих датчиков входит нагревательный элемент, контакты которого находятся на разъеме. Работу ТЭНа таких датчиков можно проверить обычным омметром. Их сопротивление обычно составляет от 3 до 15 Ом.
Демонтаж неисправного лямбда-зонда следует проводить при температуре двигателя около 50 ° С, иначе из-за заедания велик риск обрыва резьбы. Перед тем как приступить к демонтажу, необходимо отсоединить разъем датчика при выключенном зажигании.На некоторых автомобилях для снятия датчика O2 необходимо снять защитную крышку выхлопного тракта. Признаком неисправного лямбда-зонда может быть увеличение расхода топлива и ухудшение динамики автомобиля при нестабильной работе двигателя на холостом ходу.

По большей части датчики аналогичной конструкции взаимозаменяемы. Также возможна замена неотапливаемых на нагретые (обратную замену не рекомендую). Однако часто возникает проблема несовместимости разъемов и отсутствия дополнительных проводов питания для ТЭНа.С помощью этих замен можно самостоятельно проложить дополнительные провода и подключить ТЭН к реле зажигания или реле электрического топливного насоса. При этом следует учитывать, что ток потребления нагревателя может достигать 8–12А. По возможности, эту схему лучше подключить через дополнительное реле и предохранитель, как показано на рис. 9.

На рис. показана принципиальная схема разъемов, наиболее часто встречающихся с обычными датчиками кислорода в выхлопных газах. Цветовая маркировка проводов, разъемов (и их дизайн) может быть разной и зависит от предприятия (фирмы) производителя того или иного датчика или транспортного средства.Однако было замечено, что сигнальный провод O2 часто бывает темнее по цвету, чем его нагреватель. Цветовая кодировка проводов нагревателя датчика обычно одноцветная (часто белая), но отличается от сигнального провода.

В заключение хотелось бы отметить, что датчик содержания кислорода в выхлопных газах устанавливается, как правило, в паре с катализатором. Многие автовладельцы считают, что они функционально связаны между собой и могут работать только парами. Однако это не совсем так. В большинстве автомобилей лямбда-зонд устанавливается в выхлопной системе перед каталитическим нейтрализатором.В этом случае катализатор не может повлиять на работу датчика, хотя существует обратная зависимость: система впрыска топлива регулирует топливную смесь, не переобогащая ее, тем самым продлевая срок службы катализатора.

Некоторые автовладельцы самостоятельно заменяют вышедший из строя катализатор на резонатор и отключают лямбда-зонд. В этом случае ЭБУ работает на средних значениях и не может обеспечить оптимальное приготовление топливной смеси. Кроме того, достижение низкого уровня CO в выхлопных газах таких транспортных средств может быть очень проблематичным.Часто в этих случаях после отключения АКБ работа двигателя становится нестабильной и не всегда оптимизируется даже после значительного пробега автомобиля, потому что не все ЭБУ имеют систему коррекции режимов, хранящуюся в ОЗУ, и при отключении питания. , ЭБУ теряет эти значения. Восстановление этих значений иногда может быть дороже, чем стоимость нового катализатора вместе с O2.

Отсутствие контроля датчика O2 может привести к его полному разрушению, ведь в его основе лежат керамические пластины.Самым серьезным последствием отсоединенного лямбда-зонда может стать отказ двигателя, ведь на многих автомобилях из-за растущего ремня ГРМ (и не только) выпускные клапаны могут неплотно закрываться в начале обратного хода поршня. В этот момент очень высок риск попадания керамики в камеру сгорания, и чем это грозит, догадаться нетрудно.

Если вы решили заменить катализатор на резонатор или просто удалить его, не следует отключать лямбда-зонд, а если он вышел из строя, то установить новый датчик.В автомобилях, где на катализаторе установлен лямбда-зонд, ситуация еще сложнее, потому что O2 контролирует уже очищенный выхлоп. В этом случае, если катализатор удален (даже если O2 сохраняется), может быть довольно сложно достичь оптимальной производительности двигателя, потому что программа ECU может быть не предназначена для «более грязного» выхлопа и часто воспринимается
как лямбда неисправность зонда.

Настоятельно рекомендуем проверять работу датчика содержания кислорода в выхлопных газах не реже одного раза в 5 000–10 000 км.пробег машины. Решением этой проблемы управления может стать установленный на приборной панели индикатор срабатывания лямбда-зонда.

Владимир Калиновский
Corsa Automotive
2307 McDonald Ave
Brooklyn, NY 11223
(718) 998–0770
факс (718) 627-7312
[адрес электронной почты защищен]

Внимание! Проверку работы датчика содержания кислорода в выхлопных газах следует проводить на прогретом двигателе и частоте вращения коленчатого вала при нормальной частоте вращения Х.Х. + 1200.Пробник осциллографа должен быть подключен к сигнальному проводу O2, не отключая датчик от контроллера.

Для правильной работы системы управления двигателем должны постоянно получать информацию о двигателе. Датчик концентрации кислорода — он же лямбда-зонд — является одним из самых важных в длинной цепочке устройств.

Греческая буква «лямбда» обозначает коэффициент избытка воздуха в топливовоздушной смеси. Если он равен единице, то смесь содержит 14,7 грамма воздуха на грамм бензина.Эта смесь обеспечивает наиболее полное сгорание топлива. Однако наиболее экономичные режимы работы обычного двигателя достигаются при значениях коэффициента избытка воздуха 1,1–1,3, а максимальная мощность двигателя составляет примерно 0,85–0,9. Системы управления впрыском стараются обеспечить подачу правильного количества топлива в цилиндр в зависимости от оборотов двигателя. Однако система не может оценить точность своей работы: забитая форсунка будет впрыснуть не то количество топлива, а само топливо может быть другим.Кислородный датчик, который его создатель, компания Bosch, назвал «лямбда-датчиком», помогает выяснить реальное положение дел в системе впрыска. Он устанавливается в выхлопной системе и измеряет разницу содержания кислорода в выхлопных газах и окружающей среде.

Основная часть наиболее распространенных сегодня лямбда-зондов — это трубка из диоксида циркония с токопроводящими платиновыми полосками, нанесенными внутри и снаружи. Он вставлен в выхлопную систему и защищен кожухом с отверстиями для выхлопных газов.Внутренняя часть датчика открыта для атмосферы. Если концентрация кислорода внутри и снаружи трубки различается, диоксид циркония создает напряжение, которое снимается для измерения. Оптимальный режим работы датчика достигается при температурах от 300 градусов и более, поэтому сейчас обычно используются лямбда-зонды с ТЭНом. Такие датчики ставят ближе к каталитическому нейтрализатору, а без подогрева — наоборот, ближе к двигателю, чтобы он достиг рабочей температуры… При этом их может быть несколько: для максимальной точности современные модели могут быть укомплектованы лямбда-зондом для каждого цилиндра.

Расчетный срок службы кислородных датчиков без подогрева всего 50-80 тыс. Км. Современные лямбда-зонды рассчитаны на дальность 100–160 тыс. Км. Но не все «лелеют» это полностью — этилированный бензин или присадки к топливу просто загрязняют рабочую поверхность. Причин их выхода из строя множество — от механических повреждений до выхода из строя электрических контактов.Поэтому рекомендуется проверять датчики не реже, чем каждые 30 тысяч км.

При выходе из строя первого лямбда-зонда система впрыска считает, что в смеси слишком мало топлива и начинает впрыскивать больше бензина, чем требуется. В результате расход топлива увеличивается примерно на 15 процентов. При этом также загорается контрольная лампа или отображается сообщение, например «Неисправность двигателя».

Лямбда-зонды в выхлопной трубе абсолютно безразличны, стоит за ними нейтрализатор или нет.За качеством катализатора следит второй датчик кислорода за ним. И этот лямбда-зонд начнет «обижаться», если катализатор не сработает, будет вырезан или выбит. Поэтому снимать нейтрализатор без перепрограммирования «мозгов» не стоит: ухудшение динамических характеристик и КПД гарантировано.

Так как датчик является своеобразной «батареей», заменить его на выбранное сопротивление невозможно — нужно покупать новый. Новые лямбда-зонды на официальных сервисах стоят дорого — до 200 долларов, а иногда и больше.Но в некоторых случаях можно сэкономить, взяв датчик с такими же характеристиками (а лучше, выбрав аналог или совместимый по каталожному номеру) от более дешевой модели с подходящей резьбой и при необходимости перепаяв провода. .


получил:

Основная особенность, указывающая на возможную неисправность датчика, — увеличение расхода топлива в обычном ритме движения. Конечно, могут быть и другие причины повышенного расхода, но в случае выхода из строя лямбда-зонда машина начинает кушать намного прожорливее.

Неисправный лямбда-зонд приводит к увеличению количества топлива в рабочей смеси. Это может сопровождаться:

  • плохим запуском двигателя;
  • свечи заливки;
  • Тройной двигатель на холостом ходу;
  • нестабильных оборотов.

Если компьютерная диагностика не определяет конкретных причин вышеперечисленных неисправностей, возможно, лямбда-зонд работает некорректно. Просто компьютерная диагностика иногда его неисправности не видит.
Принцип работы лямбда-зонда
Во-первых, почему именно «лямбда». Эта греческая буква в автомобильной промышленности обозначает избыток воздуха в топливовоздушной смеси. Напомню, что оптимальное соотношение топливо / воздух — 1: 14,7. Почему не датчик, а «зонд». Вероятно, из-за того, что датчик рабочего пространства находится внутри выхлопной системы, отработанная смесь проходит через него. Что-то вроде медицинских зондов.
Большинство современных лямбда-зондов имеют конструкцию, показанную на рисунках ниже.

Датчики этой конструкции имеют встроенный электронагреватель, минимум с тремя, обычно с четырьмя выводами.Нагреватель необходим для правильной работы датчика, что достигается при его нагреве до 300-400 градусов Цельсия.

Некоторые лямбда-зонды не имеют собственного нагревательного элемента (датчики с одним и двумя выходами). Учитывая, что датчики установлены в выпускном коллекторе, через несколько минут работы двигателя они самостоятельно переходят в работу. Но все эти «считанные минуты» двигатель работает с некорректными показаниями лямбда-зонда, расходует больше топлива.

Основная задача лямбда-зонда — сообщить блоку управления двигателем о количественном составе кислорода, не участвовавшего в процессе зажигания.Поэтому их часто называют датчиками кислорода (O2-sensor).

Рабочая зона сенсора представляет собой пористый керамический наконечник. Он имеет сложную структуру, которую можно упростить:


Сам рабочий элемент выполнен из оксида циркония 1 с наплавленными платиновыми электродами 2,3 (поэтому лямбда-зонды такие дорогие). Один выход датчика подключен к массе 4 или к клеммам датчика. Второй вывод (сигнал) 5 — к клеммам на блоке управления двигателем.

При нагревании до высокой температуры диоксид циркония приобретает свойства твердого электролита. Напряжение на выходе датчика (ЭДС) резко зависит от концентрации смеси.


Таким образом, при богатой смеси датчик генерирует на выходе напряжение примерно 0,9 Вольт, а при бедной смеси — менее 0,2 В.

В некоторых автомобилях есть два лямбда-зонда: до и после катализатора. Последний служит для уточнения данных, а также для определения эффективности катализатора.

Лямбда-зонд — это специальный датчик кислорода или лямбда-регулятор, который позволяет контролировать и измерять количественное присутствие остаточного кислорода в выхлопных газах автомобилей.

Основное направление этого устройства — отслеживание и передача данных в электронную систему управления о полноте сгорания и качестве топлива посредством впрыска топлива. Именно благодаря этому гарантируются оптимальные условия работы катализатора выхлопных газов.

Предпосылками для использования катализаторов стали строгие экологические стандарты для выхлопных газов автомобилей, так как задачей этих устройств является сокращение выбросов углекислого газа.Для полноценного функционирования необходимо, чтобы равномерное сгорание в цилиндрах выжигало строго определенное количество воздуха с минимальным процентом отклонения.

Такой точный контроль горючего топлива обеспечивается системой питания с электронным управлением впрыском. Лямбда-зонд — это датчик кислорода, который берет на себя функцию контроллера в выхлопном тракте.

Место установки лямбда-зонда

Для максимально эффективного измерения показателей оставшегося воздуха в сгоревшей смеси кислородный датчик, лямбда-зонд необходимо установить в выпускном коллекторе, расположенном рядом с катализатором.

Информация будет считана через блок управления топливной системой, который контролирует увеличение или уменьшение скорости впрыска топлива в цилиндры.

В современных автомобилях имеется дополнительный лямбда-зонд, расположенный на выходе из катализатора. Это необходимо для повышения точности приготовления смеси.

Принцип действия

Датчики кислорода работают по принципу действия:

  • На основе оксида циркония.
  • На основе оксида титана. В этом случае, если состав выхлопа изменится, то изменится электрическое сопротивление.
  • Широкополосный. Это связано с изменением полярности напряжения и тока. Его особенность — способность реагировать не только на отклонения в составе рабочей смеси, но и на ее числовое значение.

Работа лямбда-зонда основана на использовании специальной гальванической ячейки, в которой расположена пара электродов.Для одного из них намотка осуществляется выхлопными газами, а для другого характерна чистота атмосферного воздуха.

Рабочий механизм лямбда-зонда запускается после прогрева до 300 и более градусов, в тот момент, когда циркониевый электролит становится проводником, а количественная разница поступающего кислорода из выхлопной трубы и атмосферы направлена ​​на внешний вид. напряжения на электродах.

При запуске и прогреве двигателя датчик кислорода не влияет на управление впрыском топлива, а регулировка осуществляется другими сигнальными устройствами (датчики температуры системы охлаждения, положения дроссельной заслонки, скорости и т. Д.).

Помимо нагретого диоксида циркония существуют регуляторы холода на основе диоксида титана. Они не предназначены для выработки электроэнергии, а предназначены для изменения сопротивления воздушного потока, которое служит основной сигнальной картой для систем управления впрыском.

Преимущество такого лямбда-датчика кислорода в том, что его работа начинается сразу после запуска двигателя, но широкого распространения он не получил, так как выполнен в сложной конструкции и стоит дорого. Лямбда-зонд такого типа есть в моделях BMW, Nissan и Jaguar.

Причины выхода из строя

Датчик кислорода может выйти из строя или начать давать сбой по ряду причин:

  • при обрыве в цепи питания или управления;
  • произошло короткое замыкание;
  • если при использовании топлива с присадками произошло засорение. Наиболее вредны свинец, силикон, сера;
  • из-за регулярных тепловых перегрузок, связанных с проблемами зажигания;
  • механическое повреждение после поездок по бездорожью.

Каждый датчик имеет свой срок службы, и чем он больше, тем медленнее становится его реакция на изменения в топливной смеси. Возраст датчика хорошо виден на двигателях с прямым впрыском. Необходимо учитывать, что если плохое состояние маслосъемных колец или антифриз попал в цилиндры, то лямбда-зонд не выдержит положенный срок и его нужно будет заменить.

Следует обратить внимание на показатели лямбда-датчика кислорода.Определить их выход из строя можно по содержанию углекислого газа в выхлопных газах, которое резко возрастает с 0,1-0,3% до 3%, а часто и до 7%. Если обнаружится, что датчик кислорода не работает, его значение сложно уменьшить без ремонта или замены.

Подобные трудности могут возникнуть в моделях с двумя зонтами, если хотя бы один из них вышел из строя, для рабочей среды необходимо будет поработать над серьезным изменением настроек электроники.

Признаки выхода из строя лямбда-зонда

Определить неисправность кислородного датчика можно по следующим признакам:

  • неисправный датчик необходимо немедленно заменить, иначе это чревато выходом из строя катализатора;
  • Ухудшилась разгонная динамика;
  • обнаружен прерывистый холостой ход;
  • есть скачки расхода топлива;
  • растет токсичность выхлопа, параметры которой невозможно определить без специального оборудования.

Чтобы лямбда-зонд вдруг не стал необоснованным, его нужно регулярно менять, не греть датчики примерно каждые 50-80 тысяч километров; греется каждые 100 тыс и планар каждые 160 тыс км. Но не нужно спешить, чтобы выбросить старую лямбду. Для этого нужно проверить реальное состояние лямбда-зонда.

Проверять лямбда-зонд и систему, регулирующую топливную смесь, рекомендуется каждые 30 тыс. Км. Это не защитит от поломки из-за механического повреждения или засорения, но предотвратит поломку из-за износа.

Своевременная замена лямбда-зонда — это:

  • экономия до 15% топлива;
  • снижение токсичности выхлопных газов до минимума;
  • возможность продления ресурсов катализатора;
  • Возможность улучшения динамических характеристик автомобиля.

Устранение неисправностей

Официально технология ремонта лямбда-зондов не разработана. Это значит, что в случае поломки вне ВЛ прибор следует немедленно заменить.

На подпольных станциях техобслуживания существует практика восстановления датчиков, которые перестали работать из-за отложений нагара под защитным колпачком, с помощью технологии удаления налета.

Это достигается путем промывки сенсора фосфорной кислотой, которая не оказывает разрушающего воздействия на электроды. Такая промывка не всегда эффективна, и если после нее датчик не войдет в рабочий механизм, его необходимо заменить на 100%.

TWC: лямбда-контроль и OBD без лямбда-зонда

Образец цитирования: Moos, R., Spörl, M., Hagen, G., Gollwitzer, A. et al., «TWC: лямбда-контроль и OBD без лямбда-зонда — начальный подход», Технический документ SAE 2008-01-0916, 2008 г., https: // doi.org/10.4271/2008-01-0916.
Загрузить Citation

Автор (ы): Ральф Моос, Маттиас Шпёрль, Гюнтер Хаген, Андреас Голлвитцер, Марион Ведеманн, Герхард Фишерауэр

Филиал: Байройтский исследовательский центр двигателей, Байройтский университет, Байройт, Германия

Страницы: 8

Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Датчики и приводы для транспортных средств, 2008-SP-2191

Автомобильный датчик кислорода | Автоэлектрик Hayes

При работе с автомобильным кислородным датчиком мы должны быть очень осторожны, поскольку это самый важный датчик в автомобилях.Неисправный автомобильный кислородный датчик может изменить параметры вашего автомобильного ЭБУ. Он может разрушить систему автомобиля, так как это единственный датчик, который передает информацию в блок управления двигателем. Он работает как сканер для сканирования расхода топлива и информации, связанной с загрязнением, для ЭБУ автомобиля, ЭБУ зависит от правильной или неправильной информации этого датчика, поэтому неисправный датчик кислорода / лямбда-зонд автомобиля может повлиять на отправку ложных сообщений ЭБУ. ЭБУ управляет форсунками и компонентами, относящимися к форсункам.Состояние богатой или обедненной топливной смеси может повлиять на работу двигателя автомобиля.

По моему опыту, неисправности, связанные с сажевым фильтром, начинаются из-за неисправных форсунок или лямбда-зонда. Датчик тепла также играет жизненно важную роль в системе DPF, но датчик тепла действует, когда система регенерации DPF требует регенерации DPF.

Современные автомобили полны электроники, а традиционные гаражи старого стиля не могут отремонтировать эти новые безумные автомобили. Эти автомобили имеют ECU, и эти ECU нуждаются в надлежащей диагностике обновлений для диагностики неисправностей и устранения неисправностей автомобилей.Для этого требуется Eepromming, Programming, Embedded programming, Codding and Configurations, даже сейчас невозможно прокачать автомобильные тормоза без диагностического или автоматического трансмиссионного масла.

Производители автомобилей используют двухступенчатый лямбда-датчик кислорода для бензиновых автомобилей, который устанавливается в выхлопное устройство между коллектором двигателя и выхлопной трубой. Иногда между выпускным коллектором и каталитическим нейтрализатором. Лямбда-зонд с подогревом; его можно установить вдали от двигателя, он безопасен и будет работать долгое время.Двухступенчатые лямбда-датчики кислорода сравнивают остаточный кислород в выхлопных газах с кислородом в эталонной атмосфере (воздух внутри датчика) и указывают на богатую или бедную воздушно-топливную смесь выхлопных газов. Внезапное изменение характера этих датчиков позволяет управлять топливом-воздухом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *