Распиновка широкополосного датчика кислорода


Возможные проблемы с топливом. Часть 5 — DRIVE2

Не спится, вот и решил пописать немного.

Не долго был я безработным. Все творческий отпуск закончен. Новые планы, проекты. Сегодня на совещании нашей команды были определены задачи всем. И у многих запланированы командировки, кто решать сложные вопросы с программистами, ну а мне осталось дождаться получения визы и ждет меня 14 часовой перелет. Еду на ознакомление, изучение и практику новых интересных разработок в области автоспорта и тюнинга двигателей. Необходимо к поездке подготовится, но пару ночей еще у меня есть, что бы закончить серию этих постов.

Я понимаю, становятся они для многих скучными. Но я всячески стараюсь писать, как можно проще и не забывайте, что для меня это очень сложно писать по-русски. Да, я учился в школе, в институте в России, но это было очень давно и все дальнейшее образование в этой области я получил на различных иностранных языках и просто не владею русской терминологией. Буду очень признателен, если кто-то в комментариях будет поправлять мои корявые выражения.

Вот к примеру Drive-by-wire – я знаю как работает, что это, сколько проводов, для чего каждый из них, но как это перевести на русский язык?

Ладно, вернемся к скукоте, к нашим баранам. Не, еще одна мысля пришла. Я вырос в семье физиков брат старший, отец – да Пап поздравляю тебя, у тебя же сегодня день рождения. Так вот они меня научили не запоминать уравнения, законы, теоремы, а главное их прочувствовать. Если достичь такого понимания процессов, то ты всегда будешь в состоянии, потом сам вывести любое уравнение или доказать теорему. Для чего я это, все просто, много комментариев, сообщений получил типа – а какой цвет провода и т.д. Да это не важно, они не постоянны, зависят от изготовителя.

Или многие спрашивают совета как настроить машину, какая смесь и т.д. Не с этого надо начинать. Вы же не можете попросить вас научить, скажем, вырезать аппендицит. Я не думаю, что это как то сложно, если тебе покажут, расскажут и возможно, наверное, даже не быв ДОКТОРОМ произвести эту операцию. Но, что ПРОИЗОЙДЕТ если там будет что то не так? Человек может просто умереть. Вы не можете подходить к изучению вопроса локально, надо комплексно. Наверное, поэтому врачи больше всего и учатся, у них ошибка может стать кому то жизни.

ДАТЧИКИ СОСТАВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Основные виды:

— Wideband sensors, – широкополосные датчики кислорода,— Air Fuel sensors – датчики составе смеси TOYOTA/SUBARU

— Lean Mixture (датчики обедненной смеси)

Как вы помните, обычный кислородный датчик характеризуется наличием двух устойчивых состояний. При обогащенной смеси он вырабатывает повышенное напряжение, а при избытке кислорода пониженное. Эта ´переключательностьª приводит к тому, что блок управления (БУ) не в состоянии определить точный состав смеси и необходимую в данный момент степень её изменения.

Освежить можете здесь

По мере повышения требований к содержанию вредных веществ в отработавших газах и дальнейшего развития конструкции двигателей внутреннего сгорания такие обычные кислородные датчики перестали удовлетворять требованиям к инжекторным системам, так как не позволяли определять точный состав смеси.

Это потребовало разработки датчиков новой конструкции. Основной параметр (крутизна) выходной характеристики обычного кислородного датчика не позволяет оценивать (определять) состав отработавших газов при работе двигателя. С помощью этих датчиков БУ может определять только приблизительный состав смеси, то есть богатая она или бедная, но не может определить на сколько состав смеси отличается от стехиометрической величины (14.7:1)

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Широкополосные датчики состоят из двух ячеек: измерительной ячейки и ячейки накачки. С помощью измерительной ячейки содержанию кислорода в выхлопных газах, попадающих в детекторную камеру, сопоставляется напряжение, которое сравнивается с заданной величиной 450 мВ (это значение для стехиометрической смеси).

Любое отличие от 450мВ приводит к тому, что с помощью тока накачки в измерительную камеру подается или отводится столько ионов кислорода, чтобы между электродом на стороне эталонного воздуха и электродом измерительной камеры установилась величина напряжения 450 мВ.

Этот ток накачки является измеряемой величиной, которая почти линейно описывает состояние топливно-воздушной смеси и значение ее лямбда-показателя.

В стехиометрической смеси эта величина равна нулю, поскольку парциальное давление кислорода измерительной камеры соответствует указанной выше заданной величине 450 мВ

Если смесь стехиометрическая (лямбда = 1), то никакой ток через ячейку накачки не идет.

Если смесь богатая, количество остаточного кислорода в выхлопных газах очень незначительно, в ячейке накачивания индуцируется негативный ток и кислород накачивается в детекторную камеру.При обедненной смеси концентрация остаточного кислорода в отработанных газах высокая, в ячейке накачивания индуцируется положительный ток и кислород откачивается из детекторной камеры.

Главное отличие любого датчика состава топливно-воздушной смеси от скачкового датчика кислорода это в том, что выходных значением для измерения состава смеси является значение тока, а не напряжение. Напряжение является управляющими сигналами или выходными из контролера, без которого данный вид сенсоров не способен работать. И конечно он более чувствителен.В чем разница между широкополосным датчиком кислорода wideband и A/F sensor? Wideband О2 сенсор обычно (не без исключения к примеру Хонда) имеет 5 проводов, а A/F сенсор 4 провода.

Рассмотрим сегодня немного 5 проводные датчики

Цвета соответствуют LSU BOSCH

Широкополосные кислородные датчики имеют пять кабельных соединений. Нагревательный элемент снабжается током через серый и белый кабель. Сигнал тока накачки (Ip+) протекает через красный кабель, сигнал измерительной ячейки (Vs+) — через черный кабель. Желтый кабель создаёт измерительное соединение для ячейки накачки и измерительной ячейки (Опорное напряжение IP/ VS)

Для того что бы была одинаковая чувствительность сенсора (одинаковый выходной ток для одной и той же лямбды) устанавливается калибровочное сопротивление Rcal но это кабель идет не от датчика а от ЭБУ или контролера к разъему. Очевидно, что заводские датчики все откалиброваны, и калибровочное сопротивление Rcal обычно установлено в самом разъеме.

Если этой опции нет, как к примеру у контролеров которые используют UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) датчик (AEM, Innovate …) в таком случае обязательна калибрация на воздухе.

Запомните, что все датчики такого типа имеют как минимум 5 проводов от сенсора к разъему и 6 или 7 от разъема.

Вообще желательно всегда знать, что у Вас за датчик кислорода, для этого есть специальный документ. К примеру, на BOSCH LSU 4.2 www.daytona-sensors.com/download/Bosch_LSU4.pdf

Для сравнения, выходное (измеряемое, определяющее) значения тока для BOSCH LSU 4.2

Для Denso

Очень немало важный фактор. Сила тока на нагревательном элементе намного выше т.к. минимальная рабочая температура датчика состава топливно-воздушной смеси 750 градусов. Подробно об этом контуре поговорим в следующем посте.

Место расположения, установки. Для любителей ставить близко к турбине (или вообще перед ней) рекомендую взглянуть на следующий график

На нем указан % ошибки показаний в зависимости от давления. Учтите 1 бар – это атмосферное давление.

Устал писать

Продолжение следует (датчики тайота/субару)

С уважениемBarik

Page 2

Не спится, вот и решил пописать немного.

Не долго был я безработным. Все творческий отпуск закончен. Новые планы, проекты. Сегодня на совещании нашей команды были определены задачи всем. И у многих запланированы командировки, кто решать сложные вопросы с программистами, ну а мне осталось дождаться получения визы и ждет меня 14 часовой перелет. Еду на ознакомление, изучение и практику новых интересных разработок в области автоспорта и тюнинга двигателей. Необходимо к поездке подготовится, но пару ночей еще у меня есть, что бы закончить серию этих постов.

Я понимаю, становятся они для многих скучными. Но я всячески стараюсь писать, как можно проще и не забывайте, что для меня это очень сложно писать по-русски. Да, я учился в школе, в институте в России, но это было очень давно и все дальнейшее образование в этой области я получил на различных иностранных языках и просто не владею русской терминологией. Буду очень признателен, если кто-то в комментариях будет поправлять мои корявые выражения.

Вот к примеру Drive-by-wire – я знаю как работает, что это, сколько проводов, для чего каждый из них, но как это перевести на русский язык?

Ладно, вернемся к скукоте, к нашим баранам. Не, еще одна мысля пришла. Я вырос в семье физиков брат старший, отец – да Пап поздравляю тебя, у тебя же сегодня день рождения. Так вот они меня научили не запоминать уравнения, законы, теоремы, а главное их прочувствовать. Если достичь такого понимания процессов, то ты всегда будешь в состоянии, потом сам вывести любое уравнение или доказать теорему. Для чего я это, все просто, много комментариев, сообщений получил типа – а какой цвет провода и т.д. Да это не важно, они не постоянны, зависят от изготовителя.

Или многие спрашивают совета как настроить машину, какая смесь и т.д. Не с этого надо начинать. Вы же не можете попросить вас научить, скажем, вырезать аппендицит. Я не думаю, что это как то сложно, если тебе покажут, расскажут и возможно, наверное, даже не быв ДОКТОРОМ произвести эту операцию. Но, что ПРОИЗОЙДЕТ если там будет что то не так? Человек может просто умереть. Вы не можете подходить к изучению вопроса локально, надо комплексно. Наверное, поэтому врачи больше всего и учатся, у них ошибка может стать кому то жизни.

ДАТЧИКИ СОСТАВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Основные виды:

— Wideband sensors, – широкополосные датчики кислорода,— Air Fuel sensors – датчики составе смеси TOYOTA/SUBARU

— Lean Mixture (датчики обедненной смеси)

Как вы помните, обычный кислородный датчик характеризуется наличием двух устойчивых состояний. При обогащенной смеси он вырабатывает повышенное напряжение, а при избытке кислорода пониженное. Эта ´переключательностьª приводит к тому, что блок управления (БУ) не в состоянии определить точный состав смеси и необходимую в данный момент степень её изменения.

Освежить можете здесь

По мере повышения требований к содержанию вредных веществ в отработавших газах и дальнейшего развития конструкции двигателей внутреннего сгорания такие обычные кислородные датчики перестали удовлетворять требованиям к инжекторным системам, так как не позволяли определять точный состав смеси.

Это потребовало разработки датчиков новой конструкции. Основной параметр (крутизна) выходной характеристики обычного кислородного датчика не позволяет оценивать (определять) состав отработавших газов при работе двигателя. С помощью этих датчиков БУ может определять только приблизительный состав смеси, то есть богатая она или бедная, но не может определить на сколько состав смеси отличается от стехиометрической величины (14.7:1)

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА

Широкополосные датчики состоят из двух ячеек: измерительной ячейки и ячейки накачки. С помощью измерительной ячейки содержанию кислорода в выхлопных газах, попадающих в детекторную камеру, сопоставляется напряжение, которое сравнивается с заданной величиной 450 мВ (это значение для стехиометрической смеси).

Любое отличие от 450мВ приводит к тому, что с помощью тока накачки в измерительную камеру подается или отводится столько ионов кислорода, чтобы между электродом на стороне эталонного воздуха и электродом измерительной камеры установилась величина напряжения 450 мВ.

Этот ток накачки является измеряемой величиной, которая почти линейно описывает состояние топливно-воздушной смеси и значение ее лямбда-показателя.

В стехиометрической смеси эта величина равна нулю, поскольку парциальное давление кислорода измерительной камеры соответствует указанной выше заданной величине 450 мВ

Если смесь стехиометрическая (лямбда = 1), то никакой ток через ячейку накачки не идет.

Если смесь богатая, количество остаточного кислорода в выхлопных газах очень незначительно, в ячейке накачивания индуцируется негативный ток и кислород накачивается в детекторную камеру.При обедненной смеси концентрация остаточного кислорода в отработанных газах высокая, в ячейке накачивания индуцируется положительный ток и кислород откачивается из детекторной камеры.

Главное отличие любого датчика состава топливно-воздушной смеси от скачкового датчика кислорода это в том, что выходных значением для измерения состава смеси является значение тока, а не напряжение. Напряжение является управляющими сигналами или выходными из контролера, без которого данный вид сенсоров не способен работать. И конечно он более чувствителен.В чем разница между широкополосным датчиком кислорода wideband и A/F sensor? Wideband О2 сенсор обычно (не без исключения к примеру Хонда) имеет 5 проводов, а A/F сенсор 4 провода.

Рассмотрим сегодня немного 5 проводные датчики

Цвета соответствуют LSU BOSCH

Широкополосные кислородные датчики имеют пять кабельных соединений. Нагревательный элемент снабжается током через серый и белый кабель. Сигнал тока накачки (Ip+) протекает через красный кабель, сигнал измерительной ячейки (Vs+) — через черный кабель. Желтый кабель создаёт измерительное соединение для ячейки накачки и измерительной ячейки (Опорное напряжение IP/ VS)

Для того что бы была одинаковая чувствительность сенсора (одинаковый выходной ток для одной и той же лямбды) устанавливается калибровочное сопротивление Rcal но это кабель идет не от датчика а от ЭБУ или контролера к разъему. Очевидно, что заводские датчики все откалиброваны, и калибровочное сопротивление Rcal обычно установлено в самом разъеме.

Если этой опции нет, как к примеру у контролеров которые используют UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) датчик (AEM, Innovate …) в таком случае обязательна калибрация на воздухе.

Запомните, что все датчики такого типа имеют как минимум 5 проводов от сенсора к разъему и 6 или 7 от разъема.

Вообще желательно всегда знать, что у Вас за датчик кислорода, для этого есть специальный документ. К примеру, на BOSCH LSU 4.2 www.daytona-sensors.com/download/Bosch_LSU4.pdf

Для сравнения, выходное (измеряемое, определяющее) значения тока для BOSCH LSU 4.2

Для Denso

Очень немало важный фактор. Сила тока на нагревательном элементе намного выше т.к. минимальная рабочая температура датчика состава топливно-воздушной смеси 750 градусов. Подробно об этом контуре поговорим в следующем посте.

Место расположения, установки. Для любителей ставить близко к турбине (или вообще перед ней) рекомендую взглянуть на следующий график

На нем указан % ошибки показаний в зависимости от давления. Учтите 1 бар – это атмосферное давление.

Устал писать

Продолжение следует (датчики тайота/субару)

С уважениемBarik

Широкополосный датчик кислорода: устройство, принцип работы, неисправности. Широкополосный лямбда-зонд :

Ежегодно в мире ужесточаются экологические нормы. Сейчас каждый автомобиль укомплектован системой фильтрации отработавших газов. И если на дизельных моторах эту функцию выполняет сажевый фильтр и система SCR, то на бензиновых все несколько иначе. Здесь используется каталитический нейтрализатор. Именно он преобразует вредные металлы в экологически чистые оксиды. Однако его работа и эффективность зависима от электроники. Так, в конструкции автомобиля можно встретить широкополосный датчик кислорода. Что это за элемент, как он работает, как устроен и можно ли его проверить своими руками? Ответы на эти вопросы узнаете в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Что это за элемент? Широкополосный лямбда-зонд – это устройство, которое отвечает за измерение количества кислорода в выхлопных газах автомобиля. Благодаря работе данного элемента обеспечивается наиболее правильное смесеобразование и, как следствие, оптимальная и стабильная работа двигателя на всех его режимах. Процесс управления концентрацией кислорода в газах называют лямбда-регулированием.

Сам название «лямбда» происходит от греческого символа λ. В автомобилестроении данным символом обозначается коэффициент остатка воздуха в горючей смеси.

Где находится?

Устанавливается широкополосный лямбда-зонд в выхлопной системе. В зависимости от типа автомобиля, в конструкции может использоваться один или несколько таких датчиков. Так, первый устанавливается до катализатора, второй – после него. Внешне его можно увидеть не всегда. Например, на «Калине» первых поколений данный элемент расположен в районе днища. А начиная со второго поколения кислородный датчик (лямбда-зонд) монтируется прямо в выпускной коллектор, доступ к которому осуществляется из-под капота. Но в любом случае данный элемент будет выглядеть как некая форсунка, что торчит из трубы со жгутом проводов.

Отметим, что на старых автомобилях использовался не широкополосный датчик кислорода, а двухточечный. Он имеет простую конструкцию. Был заменен ввиду необходимости более точных показаний. Ведь чем правильнее смесь, тем более оптимальной будет работа двигателя в разных режимах и нагрузках. Кстати, некоторые устанавливают широкополосный датчик кислорода с показометром. Обычно это цифровой «будильник», который показывает соотношение бензина и воздуха в смеси в режиме реального времени. Зачастую используется для диагностики неисправностей авто. На заводе такой элемент не устанавливается.

Устройство

Конструкция данного механизма предполагает наличие следующих элементов:

  • Металлический корпус с резьбой.
  • Электрический нагреватель.
  • Наконечник.
  • Защитный экран.
  • Токопроводящий контакт.
  • Уплотнительная манжета для провода.
  • Изолятор.

В основе механизма лежат два чувствительных электрода. Внешний имеет платиновое напыление, благодаря которому электрод сильно чувствителен к кислороду. Внутренний же изготовлен из циркония. Устанавливается датчик таким образом, чтобы сквозь него проходили отработанные газы. Внешний электрод улавливает О2, после чего измеряется потенциал между двумя наконечниками. Чем он выше, тем больше кислорода в системе.

Широкополосный датчик кислорода являет собой усовершенствованную конструкцию двухконтактного механизма. Отметим, что потенциал разницы измеряется под воздействием определенной силы тока.

Как это работает?

Алгоритм действия данного элемента основывается на поддержке определенного напряжения. Оно составляет 0,45 В. Это стабильный показатель между двумя электродами датчика.

При снижении концентрации О2, напряжение между керамическим элементом возрастает. это свидетельствует о наличии обогащенной смеси. Данный сигнал моментально поступает в электронный блок управления. Последний на основаниях этих сигналов создает ток определенной силы на исполнительных устройствах (в том числе на форсунке). Та, в свою очередь, впрыскивает больше (или меньше, в зависимости от показаний) бензина в камеру. Если смесь бедная, датчик сигнализирует об этом ЭБУ таким же образом.

Важная особенность

Стоит отметить, что работа чувствительных наконечников возможна только при достижении температуры в триста градусов Цельсия. Рабочий диапазон керамических электродов составляет от трехсот до тысячи градусов. Но как тогда действует элемент «на холодную»? Ранее на двухконтактных устройствах сигнал формировался от иных датчиков (расхода воздуха, положения заслонки и числа оборотов коленвала). Усредненное значение лямбды поступало на блок и тот формировал готовую смесь. Правда, значения эти были не всегда верными. Это не гарантировало оптимальную и стабильную работу двигателя внутреннего сгорания.

Поэтому в новом поколении датчиков (широкополосного типа) используется специальный подогреватель. Его функция – повысить температуру наконечников. Это необходимо, чтобы устройство включилось в работу сразу же после холодного старта двигателя. При достижении температуры в триста градусов, керамический элемент становится твердым электролитом, который пропускает сквозь себя ионы кислорода, скопившиеся на платиновой электродной сетке.

Нагревательный элемент расположен внутри корпуса датчика и питается принудительно от бортовой сети автомобиля.

Значение лямбды и связь с ДВС

Исходя из всего вышесказанного можно сказать, что работа стабильная работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без широкополосного датчика. Именно этот элемент формирует сигнальные значения для ЭБУ, который впоследствии корректирует горючую смесь. Электронный блок является связующим звеном, который не только принимает импульсы, но и подает опорное напряжение 0,45 В на датчик. В зависимости от нагрузки двигателя внутреннего сгорания, режима его работы и рабочей температуры электроника подбирает наиболее оптимальное соотношение воздуха и топлива в смеси.

Считается, что идеальное соотношение – это 14,7 частей кислорода на одну часть бензина. При таком условии значение лямбды будет равно единице. Но не стоит забывать о таком значении, как коэффициент избытка воздуха. Если лямбда показывает выше единицы, значит, смесь будет обедненной. В таком случае в цилиндр поступит больше кислорода. Ежели лямбда ниже одного, значит, ЭБУ будет формировать обогащенную смесь. Так, в цилиндры поступит больше топлива, чем обычно.

Ресурс

Это довольно хрупкий элемент в автомобиле. Замена лямбда-зонда может понадобиться уже через 50 тысяч километров. Но как правило, на таком пробеге изнашиваются датчики отечественных авто. Если говорить об иномарках, замена лямбда-зонда может наступить через 100-120 тысяч километров. Точных цифр никто не регламентирует, поскольку ресурс зависит от многих факторов (вплоть до содержания свинца в бензине).

Признаки

Как определить, что кислородный датчик (лямбда-зонд) требует замены? Узнать это очень просто. Поскольку датчик будет неисправен, на электронный блок заведомо поступят ошибочные сигналы и данные. В результате мотор будет работать нестабильно. Причиной тому является неправильно сформированная топливовоздушная смесь. Неисправность кислородного датчика широкополосного типа сопровождается:

  • Увеличением расхода топлива.
  • Нестабильными оборотами на холостом ходу.
  • Неконтролируемым нагреванием катализатора. после остановки мотора, он может потрескивать.
  • Изменением концентрации СО в газах. Выхлоп будет более едким и неприятным на запах.
  • Появлением лампы «Проверьте двигатель» на панели приборов.
  • Снижением разгонной динамики.
  • Провалами (рывками) при попытке набрать скорость.

Если появился хотя бы один из вышеперечисленных симптомов, это повод произвести детальную проверку широкополосного датчика кислорода.

Причины неисправности

Почему данный механизм может выходить из строя? Первая причина – это естественный износ. Если пробег автомобиля составил более 50 тысяч километров, ресурс механизма может подойти к концу. Но также датчик ломается по другим причинам:

  • При обрыве проводов, что идут на датчик. В таком случае сигнал попросту не поступит на ЭБУ.
  • При механическом повреждении. Многие датчики устанавливаются в районе днища. Если автомобиль проехал через глубокое препятствие, возможно повреждение измерительного элемента. При малейшей деформации разрушается гальванический элемент широкополосного датчика кислорода.
  • При перегреве датчика. Это может произойти из-за неполадок в топливной системе автомобиля. Обычно это некорректный угол зажигания либо неправильный тюнинг двигателя (например, не та прошивка ЭБУ при чип-тюнинге).
  • При загрязнении чувствительного элемента. Если закоксовывается верхний слой с платиновым покрытием, ионы не будут улавливаться широкополосным датчиком. Что это может быть? Обычно загрязнения происходят из-за попадания масла в камеру сгорания. данная копоть затем обволакивает стенки выпускного коллектора, а также наконечника датчика. Еще загрязнения могут происходить из-за использования некачественного бензина, который содержит много свинца.
  • При разгерметизации корпуса. Такое бывает редко, но данную неисправность не следует исключать.
  • При попадании антифриза в цилиндры двигателя. это происходит из-за пробоя прокладки головки блока. В результате газы приобретают характерный белый цвет. Помимо этого, меняется и концентрация кислорода в выхлопе. Простыми словами, датчик начинает «сходить с ума». ЭБУ готовит неправильную смесь.

Разбираем контакты

В отличие от двухконтактного датчика, широкополосный имеет несколько иное устройство.

К нему подводится целая колодка с проводами. За что отвечает каждый из них? Ниже мы расскажем о распиновке широкополосного датчика кислорода:

  • Пин-1. Отвечает за ток ионного насоса. Напряжение на этом контакте должно составлять не менее 10 микроампер.
  • Пин-2. Отвечает за массу. Допустимое отклонение – не больше 100 mV.
  • Пин-3. Отвечает за работу гальванического элемента (сигнал Нернста). В отключенном разъеме уровень напряжения должен составлять порядка 0,45 В. При подключенном разъеме данная цифра находится в пределах 1 В.
  • Пин-4 и 5. Эти контакты отвечают за напряжение на подогревателе. Управляется подогреватель широкополосного датчика путем широтно-импульсной модуляции. В случае отказа подогревателя, при компьютерной диагностике будут следующие коды ошибок: РОО36 и РОО64.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, как работает кислородный датчик, как устроен и почему он выходит из строя. Как видите, устроен широкополосный элемент гораздо сложнее, чем двухконтактный. Тем не менее именно такой тип позволяет точно контролировать и правильно готовить топливно-воздушную смесь, не возлагаясь на усредненные параметры. В случае выхода из строя элемент нужно срочно заменить.

Где находится датчик кислорода, мы уже знаем (до и после каталитического нейтрализатора либо в районе выпускного коллектора). При замене могут возникнуть трудности. Резьба часто прикипает, а открутить датчик можно только с использованием универсальных смазок типа ВД-40.

Проверяем лямбда-зонд

©А. Пахомов 2007 (aka IS_18, Ижевск)

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

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, я 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.

Итак, датчик кислорода. Когда-то очень давно он представлял собой только лишь чувствительный элемент, без какого-либо подогревателя. Нагрев датчика осуществлялся выхлопными 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:   а) сканером б) мотортестером, подключив щупы и запустив самописец.

Второй вариант, вообще говоря, 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 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. Как именно это происходит, в подробностях описано здесь.

На сигнальный вывод датчика с ЭБУ подается опорное напряжение 0.45 В. Чтоб 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.

Поняв, как работает датчик, легко осознать 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 же 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 топливо-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, описано в этой статье.

Итак, выводы.

1. Нужно  совершенно четко отличать неисправность ЭСУД от неисправности лямбда-зонда.  2. Проверить зонд можно, контролируя напряжение на его сигнальном выводе сканером или подключив к сигнальному выводу мотортестер.

3. Искусственно смоделировав обедненную или, наоборот, обогащенную смесь и отследив реакцию зонда, можно сделать достоверный вывод о его исправности.

4. По крутизне перехода напряжения от состояния «богато» к состоянию «бедно» и наоборот легко сделать вывод о состоянии лямбда-зонда и его остаточном ресурсе.

5. Наличие ошибки, указывающей на дефект лямбда-зонда, отнюдь не является поводом для его замены.

Таблица распиновки датчиков лямбда зонда на 4 провода

Если сочетание цветов вашего датчика будет идентично сочетанию цветов одной из колонок предложенных таблиц ниже (циркониевые или титановые лямбды) — значит датчик имеет указанную конструкцию и распиновка лямбда зонда на 4 провода соответствует указанным в таблице данным.

Таблица распиновки датчиков лямбда-зонда

Назначение Цветовые комбинации для циркониевых датчиков.
1 2 3 4 5
Нагреватель + Чёрный Фиолетовый Белый Коричневый Чёрный
Нагреватель — Чёрный Белый Белый Коричневый Чёрный
Сигнал + Синий Чёрный Чёрный Фиолетовый Зелёный
Сигнал — Белый Серый Серый Бежевый Белый
Назначение Цветовые комбинации для титановых датчиков.
1 2
Нагреватель + Чёрный Красный
Нагреватель — Чёрный Белый
Сигнал + Серый Жёлтый
Сигнал — Серый Чёрный

Из чего состоит лямбда-зонд

Это интересно  Все, что представила Apple 25 марта 2019

ШЛЗ продолжение. Собираем показометр широкополосного лямбда зонда. — Nissan Laurel, 2.5 л., 1998 года на DRIVE2

Очень неудобно бегать в машину и постоянно менять штатный лямбда зонд на широкополосный для проверки, поэтому все делается очень медленно. Вварить вторую гайку еще не успел.Прибор что-то показывает ))).

Поженил его с Нистюном для наглядности.

Схема довольно сырая и капризная.Очень не хотел писать теорию про работу ШЛЗ, но немного все таки придется.Это устройство не из тех, что просто собрал по примеру и оно работает. Нет, так не получится и в работу датчика придется все таки вникать.Идея в том, что при стехиометрической смеси напряжение на ячейке Нернста = 0.45В. (см рисунок)И мы ШИМ выходом микроконтроллера стараемся создать на молекулярной помпе такое напряжение (а, если быть точным, ток), при котором в измерительной камере как раз будет эта стехиометрическая смесь и на ячейке Нернста будет те самые 0.45В. Для управления ШИМ служит алгоритм ПИД регулятора.Настройка ПИД регулятора, это вообще занятие не для слабонервных.Как его настраивать никто не знает ))). Поэтому мы меняем параметры методом подбора.

В результате, то у нас дикое перерегулирование и показания скачут от мин к макс, то наоборот, система становится такой тормозной, что пока дождешься этих пресловутых 0.45В…

И вот как только поймали, измеряем ток, который проходит через молекулярный насос и по таблице из даташита на Бош ШЛЗ находим конечную величину. Т.е. лямбду…И это только часть задачи… а ведь еще есть подогрев…

В результате нужно строить газовую лабораторию и готовить идеальную смесь )))

Но… Бош, как оказалось позаботился о нас и сделал специальную микросхему — интерфейс для своих же датчиков. Ее, кстати, ставят в ЭБУ автомобилей, что ездят с ЩЛЗ. Говорят, ее тяжело купить. Но в Китае есть все…

Вот примерная схема обвязки.Как видно, без микроконтроллера никак не обойтись, так как микросхема не управляет подогревом. И придется им управлять все таки с микроконтроллера. Микросхема с микроконтроллером общается по SPI (тоже придется разбираться). Но все таки, я думаю, что Бош сделали хорошую микросхему для своих датчиков и все заработает, как надо )))

На десерт заколхозил детонметр — прибор подключается к штатному датчику детонации и измеряет напряжение на нем (с максимальной частотой, как возможно). На фото 2.5В — видимо какое-то опорное напряжение с ЭБУ.Проверить сложно, т.к. очень не хочется принудительно пускать мотор в детонацию…


Смотрите также