Выходное напряжение датчика кислорода
Перейти к содержимому

Выходное напряжение датчика кислорода

  • автор:

Остерегайтесь сообщений об ошибках датчика кислорода — особенно с широкополосными датчиками

Слишком часто это не датчик кислорода, который отвечает за сообщения об ошибках, которые обычно указывают в этом направлении. Это особенно относится к случаю использования широкополосных датчиков вместо обычных датчиков O2. Именно поэтому очень важно уделять особое внимание процессу устранения неполадок с помощью такого типа датчиков. Узнайте больше о дизайне системы и источнике ошибок в этой статье.

Frank Donslund, владелец и директор Elektro Partner, предоставляющий горячую линию и технические решения для автосервисов в Дании, Норвегии и Швеции (Autodata, TEXA, Delphi и Nextech), говорит: «В нашей горячей линии мы ежедневно сталкиваемся с вопросами, связанными с кислородными датчиками. Многие датчики кислорода заменяются исключительно на основе кодов ошибок и без каких-либо причин. Особенно это очень тонкий широкополосный тип, который часто вызывает проблемы для мастерских ».

Цель, функция и разница
Целью кислородного датчика является обеспечение того, чтобы блок управления двигателем (ECU) обеспечивал правильную смесь топлива и кислорода в любой конкретной ситуации. Это достигается путем непрерывного измерения состава выхлопных газов. Обычный датчик O2 способен измерять количество кислорода (O2) в выхлопном газе и переключаться между двумя сигналами — один для обогащеной и один для обедненной смеси. С другой стороны, широкополосный датчик, способный обеспечить гораздо более подробное и разнообразное изображение состава кислорода и топлива в более широком диапазоне.
Оба типа датчиков-измерений основаны на измерении изменений напряжения. Однако для механика важно знать, что разница между широкополосными датчиками и обычными датчиками O2 заключается в том, что напряжение поднимается (не уменьшается), когда топливная смесь становится сухой. Другое отличие состоит в том, что сигнал напряжения поступает от ЭБУ транспортных средств, а не от самого датчика. Поэтому вы не можете считывать выходное напряжение широкополосного датчика непосредственно с помощью цифрового осциллографа (DSO), как и с обычными датчиками O2.
Еще одна вещь, о которой должен знать механик, заключается в том, что значение, считываемое для широкополосного датчика на тесте, может вводить в заблуждение. Многие тестеры с «общим» программным обеспечением OBD II автоматически преобразуют выходной сигнал напряжения широкополосного датчика управления двигателем в шкалу от 0 до 1 вольт, как и обычный датчик O2. Это приводит к тому, что напряжение не меняется так сильно, как вы ожидали бы при работе в сухой или жирной смеси, и вы можете ошибочно заключить, что широкополосный датчик неисправен. Самый точный способ тестирования широкополосного датчика — с помощью заводского тестера, который показывает фактическое считывание напряжения в контроллере двигателя или послепродажного тестера, который способен это сделать.
Если вы хотите узнать больше об источниках ошибок и устранении неполадок, вы можете прочитать больше здесь .

Загрязнение

Загрязненный датчик не может передать точное показание смеси воздух / топливо. В этом смысле широкополосные датчики и датчики O2 одинаково чувствительны. Существует много источников загрязнения:
• Охлаждающая от утечек в системе охлаждения (прокладка головки цилиндров не герметичная или трещины в головке блока цилиндров)
• Фосфор от моторного масла, которое пробилось в камеры сгорания (изношенные направляющие втулки и уплотнения клапанов, изношенные поршневые кольца или цилиндры)
• Герметики RTV с высоким содержанием силикона
• Некоторые бензиновые добавки
Легко загрязненный кислородный датчик медленно реагирует на внезапные изменения в смеси воздух / топливо. Если кислородный датчик сильно загрязнен, он вообще не реагирует.

Утечки и неисправность
Помимо загрязнения, утечки или сбои компрессии могут смутить кислородный датчик, что приводит к неполному сгоранию, вызывающему высокого уровня кислорода в выхлопной системе. Это также происходит с утечкой выпускного коллектора.

Широкополосный контур датчика
Другим источником кодов ошибок датчика кислорода может быть нагреватель широкополосной связи. Широкополосный датчик требует более высокой рабочей температуры (650 ° C), чем обычный датчик O2 (350-400 ° C). Если нагреватель или схема подключения не работают оптимально, датчик не может достичь правильной рабочей температуры.
Слишком низкая температура обычно — но не всегда — вызывает код ошибки. В любом случае, ВСЕГДА проверяйте схему электропроводки на наличие неисправностей — включая напряжение питания и массу — перед тем, как решить, что сам датчик неисправен.
На двигателях V6 и V8, где используются два широкополосных датчика (по одному для каждого ряда цилиндров), обогреватели обычно управляются реле. Потребляемая мощность контура нагревателя контролируется ЭБУ. В случае холодного двигателя потребляемая мощность высокая, чтобы обеспечить широкополосные датчики как можно быстрее. ECU контролирует производительность нагревателей и устанавливает код ошибки, если возникает ошибка. В то же время питание нагревателей отключается.

Какие еще возможные источники ошибок существуют?
Двигатель, работающий на жирной или сухой смеси, часто выдает P0172 или P0175 на жирной смеси и P0171 или P0174 на сухой смеси. Но где вы начинаете поиск неисправностей? Вы можете предположить, что есть неисправный широкополосный датчик, но есть много других возможных источников ошибок. Коды срабатывают, когда измеренный LTFT — Долгосрочная корректировка топлива (смесь, измеренная в течение длительного времени) является слишком тощей. Подключите тестер и проверьте, есть ли у двигателя режим сухой смеси, посмотрев на значение LTFT. Нормальный диапазон обычно составляет от +5 до -5. Если показание составляет от 8 до 10 или выше, ECU необходимо добавить дополнительное топливо, чтобы компенсировать показание, показывающее сухую смесь. То же самое касается жирной смеси, но здесь номер LTFT находится в минусе.

Вакуумная утечка или клапан рециркуляции ОГ
Это может быть связано с утечкой вакуума во впускном коллекторе, вакуумным шлангом или клапаном EGR, который не закрывается.
Топливный насос, топливный фильтр, регулятор давления или форсунки

Топливный насос, топливный фильтр, регулятор давления или форсунки
Если ни один из вышеупомянутых источников ошибок не может быть идентифицирован, необходимо проверить подачу топлива. Слишком низкое давление топлива, например, из-за изношенного топливного насоса, засорённого топливного фильтра или негерметичного регулятора давления топлива, также может быть причиной плохой смеси. Загрязненные форсунки являются еще одним возможным источником ошибок.

Расходомер воздуха
Если топливная система не показывает никаких ошибок, расчетное значение нагрузки следует проверить с помощью тестера. Следите за изменениями в указанном потоке воздуха, когда вы ускоряете работу двигателя. Если датчик в расходомере воздуха загрязнен, это может привести к слишком низкому значению для прохождения воздушного потока в ЭБУ (что приводит к обедненной смеси).

Датчик температуры охлаждающей воды
Если расходомер работает правильно, проверьте правильность показания датчика температуры охлаждающей жидкости. При холодном двигателе показания температуры охлаждающей воды сравниваются с показаниями температуры всасываемого воздуха вашего тестера. Оба измерения должны быть одинаковыми. Разница в более чем нескольких градусах указывает на проблему.

Загрязненный или неисправный широкополосный датчик
Если все в порядке, проблема может быть загрязненным или неисправным широкополосным датчиком (датчиками), который не точно измеряет. На Toyota заводской тестер может выполнять «Активные проверки A / F Controls». Функция находится в меню «Диагностика», «Расширенное OBD II», «Активный тест», «A / F Control». Тест изменяет смесь — пока двигатель работает на холостом ходу — чтобы проверить реакцию широкополосного датчика.

Типичные коды ошибок OBD II для широкополосных датчиков
Общие коды OBD II, которые указывают на ошибку в нагревателе широкополосных датчиков, включают в себя: P0036, P0037, P0038, P0042, P0043, P0044, P0050, P0051, P0052, P0056, P0057, P0058, P0062, P0063 и P0064. Коды, которые указывают на возможную ошибку в реальном широкополосном датчике, представляют собой коды от P0130 до P0167. Могут быть дополнительные OEM P1-коды, которые различаются в зависимости от марки автомобиля, года и модели. Например, очень распространено, что в Honda широкополосные сенсорные коды ошибок включают P1166 и P1167. Имейте в виду, что ошибка может быть обнаружена как в датчике, так и в проводах датчика.

Идентификация широкополосных датчиков
Широкополосные коды датчиков также определяют местоположение датчика, например, датчик 1 или 2, ряд цилиндров 1 или 2. Датчик 1 представляет собой первичный / регулирующий широкополосный датчик на выпускном коллекторе. Датчик 2 является вторичным / управляющим датчиком за катализатором. Датчик 2 — это обычные датчики O2, а не широкополосные датчики. Цилиндровый ряд 1 представляет собой банк, который содержит цилиндр номер один в порядке зажигания двигателя.

Выходное напряжение датчика кислорода

©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 любой 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.

Кислородный датчик (лямбда зонд) — показания, принцип работы.

Если вы попали сюда по запросу о показаниях второго (2) лямбда-зонда, то вам СЮДА.

Итак, попробуем разобраться в том как работает датчик кислорода. Ну, как вы уже знаете есть много датчиков, необходимых для работы современного двигателя, но, однако функция других датчиков зачастую не так важна, как функция датчиков кислорода.

Эти датчики считывают количество несгоревшего кислорода в выхлопных газах. Затем компьютер использует это значение для баланса топливной смеси. Когда содержание кислорода в выхлопных газах увеличивается (характеризует смесь как обедненную) выходное напряжение датчиков уменьшается. Это является сигналом для ЭБУ к увеличению объема топлива подаваемого через форсунки. В свою очередь, когда содержание кислорода в выхлопных газах снижается (характеризует смесь как богатую), датчик кислорода увеличивает напряжение выходного сигнала, а компьютер реагирует путем уменьшение подачи топлива. Как только количество топлива уменьшается, мы возвращаемся к обедненной смеси, и напряжение на датчике падает. Этот процесс многократно повторяется пока двигатель работает. Это непрерывный цикл обратной связи является сердцем системы контроля подачи топлива.

Типичные показания датчика при обедненной смеси — напряжение между 0 и 0.3 В и для богатой смеси показания в диапазоне от 0.6 до 1 вольта. Идеальная воздушно-топливная смесь (14.7:1) создает напряжение на выводах датчика 0.5 В

Так почему бы просто не поддерживать постоянно дозированное количество топлива, которое изменяется с положения дроссельной заслонки ? На самом деле, довольно много факторов влияют на количество топлива, которое необходимо для поддержания отношения 14.7:1. Некоторые из этих факторов: качество топлива, атмосферное давление, влажность и многое другое. Таким образом, необходимы О2-датчики (датчики кислорода)! Количество раз в единицу времени обновлений информации датчиками весьма разнятся, но большинство современных датчиков в среднем обновляют показания минимум полдюжины раз в секунду. Старые датчики обновляли показания медленно порядка одного раза в секунду, так что вы можете себе представить насколько лучше стали контролировать выхлоп современные датчики.

Старые кислородные датчики, использовавшиеся до 1982 года были 1 или 2 проводные неподогреваемого типа. Эти датчики не будут на самом деле начинать правильно регистрировать состояние выхлопной пока датчик не нагреется, чтобы достичь свой рабочий диапазон. В результате компьютер работает в режиме «открытого контура» (использование заданных топливных значений, которые фактически заставляют двигатель работать на переобогащенной смеси) в течение более длительных периодов времени. Все датчики нового типа «с подогревом» (датчик ho2s), которые включают нагревательный элемент для приведения датчика до рабочей температуры быстрее, обычно это занимает меньше минуты, так быстро, как это возможно, даже за 10 секунд — это возможно! Нагревательные элементы предотвращают охлаждение датчиков, когда двигатель работает на холостом ходу. Эти подогреваемые датчики имеют обычно 3 и 4 провода в конструкции своих разъемов.

Есть несколько различных видов датчиков, которые различаются по химическому составу и дизайну, но их назначение и функции остаются неизменными. Техника за эти годы вышла далеко за рамки того, что описано на этой странице, но есть несколько вещей, которые нужно понимать. Датчики кислорода сравнивают содержание кислорода в окружающем воздухе с содержанием кислорода в выхлопных газах. Наружного воздух попадает в датчик через отверстие в корпусе датчика или через разъем проводки. Некоторые типы датчиков генерируют (изменяют) напряжение, когда изменяется содержание кислорода в выхлопных газах, а некоторые изменяют сопротивление. Новейший тип, обогреваемые широкополосные O2 датчики (кислородные датчики) имеют диапазон напряжений от 2 до 5 вольт.

Несмотря на все их различия и фактические показания выдаваемые датчиками, компьютер обрабатывает информацию так, что у нас ожидаются значения от 0 до 1 В. Есть пара исключений, конечно. Некоторые типы кислородных датчиков «Титания» с подогревом могут производить напряжение до 5 вольт. Это значение не изменяется с помощью компьютера. Еще один тип того же датчика настроен для чтения значений противоположное тому, что вы ожидаете. Высокое напряжение указывают на бедную смесь и низкое напряжение на богатую. Эти 2 типа датчиков кислорода не распространены и использовались в основном на некоторых Ниссанах, Jeep’ах и Иглах. В каждом правиле должны быть исключения! Инженеры они такие, да, я знаю.

Вы также заметите, что на большинстве автомобилей после ’96 года, есть второй комплект датчиков кислорода за каталитическим нейтрализатором (т.е. там стоит вторая лямбда, он же 2 датчик кислорода). Их функция такая же, как и передних О2 датчиков, а их показания используются по-разному, и их целью является измерить эффективность преобразователей, а не контролировать соотношение топлива двигателя. Вы можете обратиться к нашей статье «коды по датчику кислорода» и «помощь в диагностике» для дальнейшего уточнения показаний датчиков кислорода. Эти статья содержат ценную диагностическую информацию и процедуры проведения испытаний, а также возможные причины кодов ошибок по богатой или бедной смеси. Я надеюсь, что вы нашли эту информацию полезной.

С уважением, перевод предоставлен коллективом мастерской Works-Garage.

Лямбда зонд (lambda)

лямбда зонд

Лямбда зонд – устройство, устанавливающееся на пути потока выходящих газов, получаемых при сгорании топлива, для измерения уровня кислорода в этих газах.

При анализе осциллограммы напряжения исходящего сигнала лямбда-зонда, а также сопоставления данных иных датчиков, можно дать оценку работоспособности и функциональности самого лямбда-зонда, основных систем, а также двигателя в целом при различных режимах роботы и нагрузках.

Неисправность лямбда-зонда выражается и влияет на понижение скоростных характеристик автомобиля, неполадок при движении, плавании оборотов при холостом ходу, увеличении количества потребляемого топлива, а также снижения мощности двигателя.

Лямбда-зонд оценивает и сопоставляет уровень содержания и наличия кислорода в окружающей среде и выхлопных газах, подаёт результат этого сопоставления в виде аналогового сигнала. Существуют двухуровневые зонды, рабочий, то есть чувствительный или сенсорный элемент которых изготовлен из оксидов циркония или титана, но им на смену чаще приходят лямбда зонды широкополосного типа.

Лямбда зонд на основе оксида циркония

Лямбда-зонд с чувствительным элементом на основе оксида циркония продуцирует выходной сигнал напряжением тока от 40-100mV до 0.7-1.0V. Клиренс напряжения исходящего сигнала рабочего лямбда-зонда доходит до ~950mV.

Если лямбда-зонд замечает низкое содержание кислорода в выхлопе автомобиля, что есть последствием использования двигателем качественной обогащенной ТВС, датчик воспроизводит сигналы высокого уровня напряжения, — в районе 0.65 — 1V. Если же в выхлопных газах наблюдается повышенное содержание кислорода, что говорит об использовании двигателем обеднённой ТВС, то датчик воспроизводит, соответственно сигнал низкого напряжения в пределах 40 — 250mV.

Корректно работающий лямбда-зонд начинает функционировать только после прогрева сенсорного элемента выше ~350°С, когда исходное электрическое сопротивление существенно снижается, и он обладает способностью отклонять опорное напряжение, которое направляется от ЭБУ двигателем посредством резистора, обладающего постоянным электрическим сопротивлением.

В электронных блоках управления большинства марок производителей автомобилей опорное напряжение достигает 450 mV. Такие ЭБУ двигателем принимают готовность лямбда-зонда к работе после прогрева датчика до нужной температуры, и приобретения им способность отклонять опорное напряжение в пределах более ±150 ~ 250mV.

Отметим, что на сигнальном проводе опорное напряжение в ЭБУ двигателя может иметь и совсем иные значения. К примеру, для ЭБУ от Форда оно равно 0V, а в блоках управления двигателем Крайслеров — 5V.

Измерение ЭБУ двигателем напряжения исходящего сигнала лямбда-зонда производится в отношении сигнальной «массы» датчика. В зависимости от конструкции лямбда-зонда, его сигнальная «масса» может выводится с помощью отдельного провода на датчик, точнее конкретный разъем, или может быть соединена непосредственно с корпусом самого датчика и при его установке автоматически иметь связь с «массой» машины через соединение резьбового типа.

Сигнальная «масса» зонда, которая выводится с помощью отдельного провода на датчиковый разъем, в основном соединена с «массой» самого автомобиля. Но бывают также и ЭБУ двигателем, где шнур «массы» лямбда-зонда соединён не с массой автомобиля, а с источником опорного напряжения. Поэтому, в данных системах, измерение напряжения исходящего сигнала лямбда-зонда ЭБУ двигателем производит в отношении источника опорного напряжения, на который присоединён шнур сигнальной «массы» лямбда-зонда.

Лямбда-Зонд BOSCH

Оценка отклонения состава воздухо-топливной смеси от стехиометрического (эталонное сочетание и баланс воздух/топливо) производится ЭБУ двигателем, когда двигатель и лямбда-зонд прогреты посредством анализа его исходящих сигналов. В результате сгорания стехиометрической ТВС, напряжение исходящего сигнала лямбда-зонда, ориентировочно, будет достигать 445-450mV. Но постоянное поддержание стехиометрического состава топливновоздушной смеси невозможно по причине относительного расстояния между впускными клапанами газораспределяющего механизма и местом локализации датчика, а также относительно долгого времени реакции сенсорного элемента датчика.

Но отклонение от стехиометрического состава ТВС при работе двигателя на сталом режиме происходит постоянно (раз одну-две секунды), и имеет значение процента отклонения около ± 2 — 3%. Наблюдается это на осциллограмме исходящего напряжения сигнала лямбда зонда.

Переключения выходного клапана лямбда-зонда с низкой частотой свидетельствует об увеличенном отклонении топливно-воздушной смеси от техиометрического состава.

Интервал переключения исходящего напряжения лямбда-зонда между режимами не должен быть больше 120ms. Значительное увеличения времени скачка исходящего напряжения зонда между показателями свидетельствует об отравлении или старении датчика. Это может быть спровоцировано использованием содержащих свинец и иные другие элементы топливных или масляных присадок, либо использованием при ремонте двигателя определённых герметиков. Датчик стареет по причине его работы в сверх-агрессивной среде под воздействием высочайших температур. При анализе осциллограммы напряжения исходящего сигнала лямбда-зонда с разными режимами работы мотора, можно обнаружить неполадки самого датчика, а также и целой системы ЭБУ.

Ниже можно увидеть осциллограмму выходного сигнала исправного лямбда-зонда при неисправной ЭБУ. Двигатель имеет рабочую температуру, работая на холостых оборотах более 2-ух минут без нагрузки. Закладка «Snap throttle» размещена в точке осциллограммы, которая соответствует моменту, при котором дроссельная заслонка была резко открыта. Из осциллограммы следует, что при работе двигателя на холостом ходу происходила генерация зондом сигнала, имеющего среднее напряжение, равное ~ 700 mV и размах ~ ± 150 mV. После того, как дроссельная заслонка была резко открыта (момент отмечен закладкой с названием «Snap throttle») выходное напряжение стремительно снизилось на ~ 700 mV.

При этом размах напряжения исходящего сигнала лямбда-зонда после реакции на изменившийся уровень содержания кислорода в газах сгорания топливной смеси и на короткое время переключения исходящего напряжения от одного показателя к другому свидетельствуют об исправность датчика и готовности к работе.

Если же прогретый до нужной температуры двигатель функционирует на холостом ходу без нагрузки в течении больше чем двух минут (а прогретый до рабочей температуры лямбда-зонд продуцирует электрический сигнал, который извещает электронный блок управления о переобогащенной воздушно-топливной смеси, но ЭБУ на это не реагирует должным образом, в связи с чем смесь, как и прежде, остается переобогащенной), то это указывает на неполадки системы управления двигателем, но не самого зонда. Помимо этого, видно, что топливо воздушная смесь обедняется сразу же после резкого поднятия дроссельной заслонки. Внезапная перегазовка есть одним из режимов, в котором состав воздушно-топливной смеси обязан быть обогащенным.

Также схожая неисправность может быть спровоцирована разрывом цепи сигнальной системы самого зонда, либо же поломкой ЭБУ или одного из ее датчиков.

Так, датчик содержания кислорода в газах сгорания смеси имеет ресурс работы от двадцати тысяч километров до восьмидесяти. Но со временем, качество его работы ухудшается. Так как, при старении лямбда-зонда выходное электрическое сопротивление имеет свойство снижаться при воздействии высоких температур до уровня, при котором сенсор получает способность отклонять опорное напряжение. Старый лямбда-зонд легко обнаружить по осциллограмме напряжения исходящего сигнала при холостом ходу, а также малых нагрузках.

В ситуации существенного повышения температуры сенсорного элемента, исходящее электрическое сопротивление зонда немного снижается, а его возможность отклонять опорное напряжение растёт. Используя эту особенность датчика, мастер может повысить скорость потока газов сгорания и температуру путём увеличения оборотов двигателя следя за осциллограммой исходящего сигнала, для того чтобы понять, работает ли лямбда-зонд или нет. Осциллограмма же при исправном зонде должна принимать привычный вид. Также на его неисправность укажет возросшее потребление топлива на ряду с понижением мощностных характеристик авто и появлением «провалов» оборотов при холостом ходу.

Существует также такая неисправность лямбда-зонда, при которой появляются выбросы минусового напряжения, то есть отрицательной полярности. В таком случае значительно увеличивается расход топлива, а при резких газованиях происходят выбросы сажи из выхлопной трубы, при этом рабочая поверхность свечей зажигания становится покрыта гарью.

Также неисправности лямбда-зонда возникают по причине внешней или внутренней разгерметизации. В таких случаях, зонд не может адекватно сравнить уровень наличия кислорода в газах сгорания топлива с окружающим воздухом и начинает подавать сигнал в ~1V, полярность которого индицирует камеру со сниженным уровнем кислорода.

При исправном лямбда-зонде и системе в целом, уровень кислорода меняется только в газах сгорания. При этом, наличие кислорода в камере сгорания будет ниже, чем в камере с обычным воздух. В этом случае зонд подаст положительный сигнал в ~1V.

Если же система зонда разгерметизирована, в камеру с обычным воздухом будет попадать некое количество газов сгорания. Также при торможении (закрытой дроссельной заслонке) уровень кислорода в газах сгорания окажется гораздо выше, чем в камере, где есть атмосферный воздух. При этом лямбда-зонд подаст отрицательный сигнал в ~1V.

В таком случае, ЭБУ двигателем будет считать зонд исправным, ведь датчик отклонил опорное напряжение и уменьшил его до ~0V. Исходящее напряжение зонда в районе ~0V говорит о малой разнице наличия кислорода в газах сгорания, а также в разгерметизированой камере обычного воздуха.

На ЭБУ двигателя поступает сигнал зонда с низким напряжением, что говорит о обедненной ТВС. Поэтому ЭБУ обогащает смесь. Это значит, что разгерметизация зонда влияет на обогащение смеси с последующими неисправностями и увеличивает расход топлива. Диагностировать самому, без специального оборудования такую поломку нереально.

Лямбда-зонд на основе оксида титана

Напряжение исходящего сигнала зонда с сенсорным элементом на основе оксида титана находится в районе от 10-100mV до 4-5V.

Этот зонд реагирует путем изменения электрического сопротивления на разницу состава выхлопных газов.

Сопротивление зонда высокое при низком наличии кислорода в газах сгорания (обогащенная смесь), резко снижается в случае обеднения воздушно-топливной смеси. Благодаря этому датчик шунтирует опорное напряжение 5V, исходящее от ЭБУ двигателем посредством резистора, имеющего постоянное электрическое сопротивление.

Исходящий сигнал зонда с сенсором на основе оксида титана имеет гораздо быструю реакцию на понижение или повышение уровня наличия кислорода в газах сгорания топлива, по сравнению с сенсором на основе оксида циркония.

Широкополосный лямбда зонд

Исходящий сигнал широкополосного зонда способен передавать информацию не только о изменении состава газов сгорания и отклонении ТВС от стехиометрической, но также выражать это количественно. При анализе данных, полученных с широкополосного лямбда-зонда, ЭБУ двигателем рассчитывает предоставленные показатели отклонения воздушно-топливной смеси от стехиометрической и выдает результат в численно виде. Что, фактически, является лямбда коэффициентом.

У широкополосных зондов от компании BOSCH, исходящее напряжение сенсорного элемента зонда (это чёрный провод по отношению жёлтого провода) изменяется в зависимости от концентрации кислорода в газах сгорания, от величины, а также полярности заряда, протекающего по насосу кислорода зонда (красный провод по отношению жёлтого провода). ЭБУ двигателем продуцирует и посылает на насос кислорода электрический ток, полярность и величина которого поддерживает исходящее напряжение сенсорного элемента лямбда-зонда на постоянном уровне (450 mV).

Если двигатель потребляет воздушно-топливную смесь стехиометрического состава, то ЭБУ двигателя устанавливает напряжение на красный провод, которое равно напряжению, имеющемуся на желтом проводе, а электричество, которое протекает через красный шнур и насос кислорода, равно нулю.

Если двигатель потребляет обеднённую смесь, то ЭБУ двигателя подаёт на красный провод плюсовое напряжение по отношению к желтому проводу, и начинает идти через кислородный насос заряд положительной полярности. Если двигатель потребляет обогащенную ТВС, то ЭБУ двигателя переключает полярность тока на красном проводе в отношении жёлтого провода, и полярность тока кислородного насоса также изменяется на минусовую. Сила тока кислородного насоса, которая устанавливается ЭБУ двигателя, зависит от того, насколько сильно отличается состав ТВС от требуемого стехиометрического.

В электрической цепи насоса кислорода находится интегрированный резистор измерения, при падении напряжения на котором устанавливается концентрация кислорода в газах сгорания.

Услуги Диагностика по сигналу лямбда-зонда

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *