Содержание

Диагностика по широкополосным лямбда-зондам

В предыдущих статьях мы рассмотрели назначение, принципы работы и способы проверки «скачковых» датчиков кислорода (лямбда-зондов). Также были рассмотрены те возможности в поиске дефектов (диагностике) топливной системы автомобиля, которые открывает правильный анализ показаний этих датчиков.

Но все мировые автопроизводители постепенно отказываются от них и переходят на так называемые «широкополосные» лямбда-зонды. Почему так происходит? И чем плохи датчики, которые верой и правдой служили на протяжении многих лет? Чтобы ответить на данный вопрос, нам необходимо вернуться в прошлое и посмотреть, как развивалась борьба за экологию.

До 60-х годов прошлого века об экологии никто не думал. Автомобилей было мало, их «вклад» в загрязнение атмосферы был незначительным. Все изменилось во время автомобильного бума начала 60-х. Первым от «чуда» современной цивилизации под названием «автомобиль» пострадал американский штат Калифорния. Не очень удачное географическое положение и крайне неблагоприятная «роза ветров» — он очень плохо продувается, и людям от выхлопных газов просто стало нечем дышать. Был принят ряд законов, обязывающих автопроизводителей повышать качество выпускаемых автомобилей по экологическим параметрам. До недавнего времени это был громадный рынок сбыта автомобилей.

На нем торговали все мировые производители. А законы рынка очень жестоки – хочешь торговать на моем рынке, выполняй поставленные условия. Таким образом, требования законодательства Калифорнии распространились на весь мир. Отдельно хочется отметить рынок Европы. Тут «роза ветров» более благоприятная, экологические требования к автомобилям более мягкие. И стандарты по экологии сразу разделились на «американские» — более жесткие и «европейские» — чуть более мягкие. На данное время автомобильные рынки Старого и Нового Света практически заполнены. По расчетам аналитиков, свободные ниши имеются пока в России и Китае. Поэтому к рынкам этих стран приковано пристальное внимание всех автопроизводителей мира. До недавнего времени экологии на этих рынках придавалось незначительное значение. Но вступление России в ВТО потребовало ужесточения экологических норм для выпускаемых в стране автомобилей. Как же выполнить все более ужесточающиеся международные экологические требования?

Вредные выбросы — это несгоревшее топливо. При полном сгорании углеводородов всего топлива образуется только СО2 (углекислый газ) и Н2О (вода). Если топливо сгорает не полностью, в выхлопе образуются продукты неполного сгорания. Пресловутые СО и СН. Ну, а если топливо полностью не сгорает, что происходит с крутящим моментом? Правильно – он падает! Что происходит с расходом топлива (если вы просто выливаете его в выхлопную трубу)? Правильно – он растет! И вот здесь полностью пересеклись интересы экологов, производителей автомобилей и специалистов автосервисов. Исправный автомобиль имеет прекрасную динамику, низкий расход топлива и еще атмосферу не загрязняет! От чего зависит крутящий момент, расход топлива и вредные выбросы? Основное требование – система управления двигателем должна поддерживать стехиометрический состав смеси. По современным стандартам отклонение не должно превышать 2%. Для контроля над этим параметром как раз и служат датчики кислорода в выхлопе.

Начало широкого применения лямбда-зондов в автомобилестроении было положено еще в конце 70-х годов прошлого столетия. Появление «скачковых» датчиков кислорода позволило на тот момент решить эту задачу. Но для выполнения норм Евро-4 и Евро-5 точность этих датчиков перестала удовлетворять производителей. Их недостатком явилось то, что состав смеси они определяют только по наличию кислорода в выхлопе. Нет кислорода – либо стехиометрия, либо богатая смесь. Есть кислород – бедная смесь. Работают по принципу «да–нет». Системе лямбда — регулирования постоянно приходится чуть добавлять и убавлять топливо, чтобы понять, находится ли система в зоне стехиометрии. Это приводит к некоторой задержке реакции системы при возникновении неизбежных отклонений и имеет определенную погрешность при измерении их величин. Для увеличения точности потребовались датчики, которые могут определить избыток или нехватку кислорода в процентах. Так появились широкополосные датчики кислорода. При возникновении малейшего отклонения от правильного состава смеси они моментально дают блоку управления двигателя указание внести поправки и указывают их величину с достаточно большой точностью. На данный момент широкополосные датчики занимают лидирующее положение в автомобилестроении.

Для рассмотрения принципов работы широкополосных датчиков кислорода обратимся к ставшему уже классическим описанию, данному фирмой Bosch в конце прошлого столетия и вошедшему практически во все учебные пособия и публикации в СМИ и в Интернете. К сожалению, данное описание не дает понимания алгоритмов их работы и (судя по вопросам на форумах) не всегда понятно специалистам автосервисов. Попробуем исправить эту ситуацию.

Условно систему лямбда — регулирования с широполосным датчиком кислорода можно разделить на 4 зоны (см. рис.1). Зона А – ионный насос, зона В – «скачковый» лямбда – зонд (элемент Нернста), зона С – разъем и проводка, зона D – блок управления двигателем (ЭБУ) 4.

               

                                                                                   Рисунок 1

Выхлопные газы 1 из выхлопной трубы 2 через канал поступают в диффузионную щель 6. Здесь они подвергаются каталитическому дожиганию (как в обычном катализаторе), и здесь же (в зависимости от первоначального состава смеси в двигателе) образуется либо избыток, либо недостаток кислорода. Поскольку толщина щели невелика – около 50 мкм, процесс происходит очень быстро. Но для протекания реакции каталитического дожигания нужна температура (в зависимости от конструкции – от 200 до 300 градусов Цельсия). Учитывая тот факт, что температура отработавших газов (ОГ) на холостом ходу может и не достигать указанных значений, необходимым элементом является нагреватель 3. Непрогретый лямбда-зонд не работоспособен.

Далее в работу вступает элемент Нернста 7 (зона В). Сравнивая состав контрольного воздуха в камере 5 с составом газов в щели 6, он дает информацию ЭБУ о наличии или отсутствии кислорода в ней. Только «да — нет». На основании этих показаний ЭБУ 4 дает команду ионному насосу 8 (зона А):

1. Откачать лишний кислород из щели в выхлопные газы, если избыточный кислород там присутствует. Бедная смесь. Ток положительный.

2. Закачать недостающий кислород в щель, если его там нехватка. Богатая смесь. Ионный насос «отнимает» кислород у продуктов выхлопа и перекачивает его в щель. Ток отрицательный.

3. Ничего не делать, если смесь стехиометрическая. Ток нулевой.

Ток ионного насоса прямо пропорционален разности концентраций кислорода на разных его сторонах. Таким образом, по полярности и величине тока этого элемента сразу же определяется состав смеси. Получив указание от ЭБУ, ионный насос пытается привести состав ОГ в щели, соответствующий стехиометрии. По его току ЭБУ понимает, куда и насколько отклонилась смесь, и сразу принимает меры по корректировке времени впрыска в ту или иную сторону. Колебания смеси ему не нужны – ЭБУ сразу видит абсолютные величины отклонений и выводит стехиометрию в идеал.

С началом применения широкополосных лямбда– зондов работа диагностов значительно облегчилась. Такой прибор, как газоанализатор, стал попросту ненужным. Если ЭБУ выводит показания в виде тока, то «нулевой» ток говорит о том, что системе лямбда-регулирования удалось вывести стехиометрию. По показанию коррекции смотрим, какой ценой и в какую сторону ему это удалось (см. рис. 2).

                       

                                                                                            Рисунок 2

Если ток не нулевой, это означает, что системе вывести стехиометрию не удалось. Причин тут две:

1. Неисправен сам лямбда-зонд. Как показывает практика, код ошибки в этом случае возникает крайне редко. Причина проста – чтобы проверить исправность датчика, ЭБУ обязан включить систему мониторинга, т.е. принудительно обогатить или обеднить смесь. А это приводит к нарушению экологии! Поэтому мониторинг зонда проводится нечасто. Например, два автомобиля Opel Vectra, оборудованные системой впрыска Bosch и принимавшие участие в съемках фильма ОРТ «Левый автосервис», обнаружили отказ этого датчика только через несколько часов после его возникновения.

2.Дефект критичен. Система корректировки по лямбда-зонду уже дошла до пределов своей регулировки, но смесь по-прежнему отклоняется от стехиометрии. В этом случае возможен код «Превышение пределов топливной коррекции».

Действия диагноста в этих случаях таковы:

1. Проверка самого лямбда-зонда.

2. Если зонд исправен, определяем состав смеси. Стандарт OBD2 гласит однозначно: положительный ток – бедная смесь. Отрицательный ток – смесь богатая. График зависимости тока от состава смеси приведен на рис.3. Ну а причины и способы устранения отклонения состава смеси достаточно подробно описаны в учебных пособиях. Не будем повторяться.

                            

                                                                                              Рисунок 3

Так выглядит идеальная картинка. Реалии куда более сложнее. Итак, давайте рассмотрим те «подводные камни», которые нас ждут при анализе показаний широкополосного лямбда-зонда.

Первый «подводный камень»: не все производители придерживаются стандарта. Очень часто ко мне приезжали автомобили, на которых стандарт был нарушен — положительный ток соответствовал богатой смеси, отрицательный – бедной. Но не стоит сразу винить производителей этих датчиков. Полярность тока зависит только от схемотехники и программного обеспечения ЭБУ.

ПРОВЕРКА: Необходимо в воздухозаборник работающего автомобиля добавить немного горючего вещества (принудительно обогатить смесь). На нашем автотехцентре мы используем обычный очиститель карбюратора. При наличии изменений показаний датчика однозначно говорим о его исправности и определяем, в какой полярности выводятся его показания на экран сканера.

Самый сложный случай, когда при этой проверке реакции широкополосного лямбда-зонда нет. Однозначного ответа – где дефект, дать невозможно. Вернемся опять к рис.1 .

Дефект возможен в зонах А и В (сам датчик), зоне С (проводка) либо в самом ЭБУ – зона D. В большинстве сервисов предлагают замену датчика, как наиболее вероятную причину. Но учитывая его стоимость, есть смысл обратиться к зоне С (проводке и разъему) для более глубокого поиска дефекта.

Pin 1. Ток ионного насоса. Проводится миллиамперметром на 10 mA и в большинстве случаев этот замер затруднителен.

Pin 2. Масса. Отклонение от «массы» двигателя не более 100 mV. Если «масса» идет с ЭБУ, возможно наличие смещения, заложенного производите- лем. Необходимо свериться с мануалами.

Pin 3. Сигнал элемента Нернста. При отключенном разъеме должен составлять 450 mV. При подключенном разъеме – напряжение должно находиться в пределах 0…1v. Но некоторые производители могут отклоняться от этого правила. Принудительное обогащение смеси позволяет определить исправность этой цепи.

Pin 4 и 5. Напряжение подогревателя. На современных автомобилях управляется с помощью Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Проверка необязательна, ибо в случае ее отказа код ошибки с Р0036 по Р0064 (Heater Control HO2S) пробивается практически моментально.

Второй «подводный камень»: ЭБУ не может «понимать» ток. Его входные цепи способны оцифровывать только напряжения. И блоки управления начинают выводить на сканер не ток, а падение напряжения на каком-то нагрузочном сопротивлении в ЭБУ. В зависимости от схемотехники блока оно в норме может иметь абсолютно разное значение. В потоке данных выводится не ток, а какое-то абстрактное напряжение. Мануалы на конкретный автомобиль его указывают.

Но способы проверки точно такие же. Принудительное обогащение смеси позволяет определить исправность датчика, а просмотр топливной коррекции позволяет понять, в каком состоянии находится система топливоподачи автомобиля.

Третий «подводный камень»: большинство широкополосных датчиков не взаимозаменяемы. Реклама настойчиво предлагает разнообразный выбор. На форумах часто звучат вопросы: «Какой датчик лучше поставить?». Как быть рядовому потребителю? Что выбрать?

Ответ дают сами производители автомобилей. Ставить нужно только те датчики, которые рекомендовал завод-изготовитель. В противном случае, производитель не в состоянии гарантировать правильную работу системы.

«Компания NGK Spark Plug Co., Ltd стала одним из пионеров в области лямбда-регулирования в начале 1980-х годов, когда на рынке был представлен регулируемый катализатор. Сегодня ассортимент продукции, выпускаемой под маркой NTK, включает цирконий-оксидные, титановые, широкополосные лямбда-зонды и покрывает порядка 7600 модификаций автомобилей. Все лямбда-зонды соответствуют спецификации оригинальной комплектации (в том числе по длине проводов, штекерам и электрическим параметрам), что гарантирует простоту установки и безупречную эксплуатацию. Каждый лямбда-зонд NTK обеспечивает оптимальные рабочие условия для функционирования катализатора, идеальное образование смеси, а также способствует сокращению выброса вредных веществ и поддержанию расхода топлива на минимальном уровне. Любой автомобиль, оснащённый регулируемым катализатором, имеет, как минимум, один кислородный датчик. Современным же автомобилям требуется не менее двух датчиков. Широкополосные датчики могут регулировать соотношение воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси в широком диапазоне, что особенно важно для современных двигателей, работающих на обеднённых смесях, при значениях лямбда гораздо больше чем 1».

Автор: Федор Рязанов
15.05.2014 г.

Как Проверить Широкополосный Лямбда Зонд ~ AUTOVIBER.RU

Как выявить неисправность лямбда-зонда при помощи мультиметра либо тестера?

Производители современных автомобилей оснащают их сложнейшими системами управления, состоящими из электроники и самых разных индикаторов. С помощью их происходит получение и обработка сообщений о положении дел в различных узлах машины. К таким относятся мотор, тормозная система, АКБ и лямбда-зонд (датчик кислорода), в том числе. Он заходит в число важных устройств управления и сигналит об остатке кислорода в выхлопных газах. Неисправность лямбда зонда угрожает нарушением точной работы авто.

как проверить широкополосный лямбда зондкак проверить широкополосный лямбда зонд

Принцип действия

Датчик кислорода — непростая конструкция. К его многофункциональным деталям относят электролит, на который с различных сторон одеты наконечники для всасывания газовых консистенций — кислорода и отработанного горючего. Под ними находится чувствительный элемент, который при температуре до 400 градусов считывает сигналы и анализирует разницу потенциалов. Перечисленные детали запечатаны в корпус из металла. К нему подходят провода. Зависимо от модели их количество может варьироваться от 1 до 4. Они несут ответственность за работу датчика — питают, передают сигналы в блок управления и заземляют устройство. При достаточном объеме кислорода в сгораемой смеси КПД двигателя будет высоким. Но как и другие системы, лямбда-зонд тоже дает сбои.

Что расскажет о неисправности датчика?

Сигнал о неисправности датчика кислорода, можно предположить, если в работе автомобиля наблюдаются такие симптомы:

  • мотор работает неровно;
  • движение происходит рывками;
  • повышается потребление горючего;
  • ранняя «смерть» катализатора;
  • в Европе обращают внимание и на токсичность выхлопных газов.

А не поломан ли датчик?

Лучшим временем для проверки всех систем работоспособности автомобиля будет ближайший техосмотр. Однако бывают ситуации, когда возникает необходимость узнать причины плохой работы датчика кислорода ранее. Как проверить лямбда зонд самостоятельно?

Широкополосный лябда-зонд Toyota. Диагностика. Чтение показаний.

Цены и комплектации на контроллеры форсунок — FORSUNKOV.RU Прошу за качество сильно не пинать. Говорю много, но .

Читайте так же

Лямбда зонд широкополосный UEGO AEM 30-4110

В этом видео рассказываю о комплектации лямбда зонда широкополосного UEGO AEM 30-4110 и его предназначении.

Параметры, по которым происходит сверка:

  • напряжение в цепи подогрева;
  • «опорное» напряжение;
  • исправность нагревателя в датчике;
  • сигнал лямбды.

Это значит, что полностью оценить работу лямбда-зонда не составит большого труда.

Читайте так же

Осторожно: «Напряжение»

Для того, чтобы узнать, поступает ли напряжение в цепь подогрева, понадобиться дополнительное оборудование. Сигнал измеряется стрелочным или цифровым вольтметром или более современным — мультиметром.

  1. Включить зажигание, не отсоединяя разъем датчика.
  2. Воткнуть щупы в разъемы проводов.
  3. Монитор должен высвечивать

12 В. Это значение соответствует напряжению аккумулятора.

как проверить широкополосный лямбда зондкак проверить широкополосный лямбда зонд
  • «» поступает к нагревателю непосредственно через предохранитель. Если он отсутствует, необходимо проверить звенья цепи: «аккумулятор-предохранитель-кислородник».
  • «—» передается посредством электронных систем управления. При его отсутствии надо проверить разъемы цепи, ведущие к блоку управления.

Опорное напряжение проверяется тем же вольтметром или можно использовать мультиметр.

  1. Включить зажигание.
  2. Измерить напряжение между сигнальным проводом и массой.
  3. Значение число должно составлять 0,45 вольта.
как проверить широкополосный лямбда зондкак проверить широкополосный лямбда зонд

Если показания отличаются на 0,2 В и более это сообщает о проблеме в сигнальной цепи или плохом контакте с массой.

Как проверять нагреватель лямбда-зонда?

В этот раз нам нужен тестер в режиме измерения сопротивления.

Читайте так же

  1. Отсоединить разъем лямбда-зонда.
  2. Проверить сопротивление между проводами нагревателя.
  3. Значение может отличаться но должно находиться в пределах от 2 до 10 Ом.

Если сопротивление отсутствует, это может быть сигналом обрыва непосредственно в датчике. В таком случае он нуждается в замене.

Сигнал датчика кислорода

Самая сложная и ответственная проверка лямбда зонда заключается в оценке его сигнала. Для этого понадобится уже известные мультиметр или вольтметр. На СТО существуют более новые компьютеризированные тестеры, но в условиях гаража можно обойтись и без них.

  1. Запускается мотор.
  2. Движок прогревается до рабочей температуры.
  3. Между сигнальным проводом и проводом массы подсоединяются щупы.
  4. Обороты двигателя следует повысить до 3000 в минуту.
  5. Фиксируются изменения в числовых значениях датчика кислорода.

Монитор тестера должен отметить скачок в диапазоне от 0,1 до 0,9 вольта. Если числа другие — возникла необходимость в новом лямбда-зонде.

Узнав о том, как проверяется рабочее состояние датчика кислорода, можно быть уверенным в том, что удастся избежать обмана в автосервисе.

Читайте так же

устройство, принцип работы, неисправности. Широкополосный лямбда-зонд :: SYL.ru

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.

проверка широкополосного датчика кислорода

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.

где находится широкополосный лямбда зонд

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

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.

широкополосный лямбда зонд устройство

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.

широкополосный лямбда зонд

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.
где находится датчик кислорода
  • 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.

широкополосный датчик кислорода

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.

широкополосный датчик кислорода

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 (датчик кислорода) —

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.

Обучение Автодиагностике

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».

Датчик кислорода: 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.

 

Контроль работы лямбда-зондов | Диагностирование автомобиля

Лямбда-зонды — важнейшие датчики, контролирующие точный состав смеси. Сигналы лямбда-зонда используются также для косвенного контроля других систем, уменьшающих выбросы. Таким образом, работоспособность зондов имеет большое значение для всей системы. Контроль лямбда-зондов и контура регулирования обеспечивается путем постоянных проверок правдоподобности сигналов напряжения зонда, измерения тока и напряжения на нагревательном резисторном элементе зонда, измерения регулирующей частоты (динамический анализ) и распознавания изменений характеристики зонда, обусловленных его старением. При изменении характеристики особо анализируются амплитуда регулирования, параметры реагирования и длительность регулирования.

Контроль управляющего зонда

Контроль управляющего зонда осуществляется путем анализа смещения характеристической кривой напряжения зонда. К смещению кривых приводит старение или «отравление» зонда. Смещение распознается блоком управления и согласуется в заданных пределах. При превышении предела согласования регистрируется неисправность и загорается индикатор MIL.

Проверка зондов выполняется при как можно более постоянных условиях эксплуатации (около 20 секунд движения с постоянной скоростью). В ЭБУ записаны предельные значения для времени включения лямбда-зонда и времени ожидания сигналов в диапазонах богатой и бедной смеси. При превышении предельных значений регистрируется неисправность в регистраторе событий и загорается индикатор MIL.

Контроль диагностического зонда

Для полного контроля контура регулирования и функции катализатора необходимо использовать и диагностический зонд. Работоспособность зонда можно проверить через диагностику пределов регулирования или диагностику движения.

Диагностика пределов регулирования

При этой диагностике управляющая электроника следит за параметрами регулирования диагностического зонда путем длительного, целенаправленного изменения состава смеси. При превышении заданных пределов регулирования регистрируется неисправность. Если состав смеси оптимальный, то напряжение диагностического зонда колеблется в диапазоне лямбда = 1. Если диагностический зонд выдает более высокое или более низкое напряжение (отличное от среднего значения), значит состав смеси неправильный или неисправен катализатор. ЭБУ изменяет регулирующее значение лямбда до тех пор, пока зонд снова не отправит значение лямбда = 1. Это регулирующее значение имеет определенные пределы. При превышении этих пределов система OBD исходит из неисправности контролирующего зонда или системы выпуска ОГ (например, вторичный воздух).

Контроль выполняется по следующему образцу: при падении напряжения зонд сообщает блоку управления двигателем об увеличении концентрации кислорода в ОГ. ЭБУ повышает регулирующее значение лямбда, и смесь обогащается. Напряжение зонда увеличивается, и ЭБУ снова понижает регулирующее значение. Это регулирование выполняется в течение длительного времени. По достижении предела регулирования зонд продолжает сообщать о падении напряжения из-за слишком высокой концентрации кислорода в ОГ. ЭБУ повышает регулирующее значение для обогащения смеси. Однако, несмотря на обогащение смеси, напряжение зонда остается низким, что обусловлено неисправностью, и ЭБУ повышает регулирующее значение до запрограммированного предела регулирования. ЭБУ распознает неправдоподобное состояние эксплуатации; регистрируется неисправность и загорается индикатор MIL.

Характеристика сигнала при диагностике пределов регулирования

Рис. Характеристика сигнала при диагностике пределов регулирования

Диагностика движения

Работоспособность диагностического зонда также можно контролировать — для этого ЭБУ проверяет и анализирует сигналы зонда в режимах ускорения и принудительного холостого хода. В фазе разгона смесь обогащается, и концентрация кислорода в ОГ уменьшается. Напряжение зонда должно увеличиться. В режиме принудительного холостого хода картина прямо противоположная. Подача топлива прерывается, и концентрация кислорода в ОГ увеличивается. Напряжение зонда должно уменьшиться. Если реакция системы при нескольких этих режимах отличается от предусмотренной, то блок управления двигателем распознает зонд как неисправный и регистрируется неисправность.

Диагностика обогрева лямбда-зонда

Наряду с описанными выше видами диагностики при проверке лямбда-зонда можно проводить расширенные проверки функционирования и правдоподобности. При этом электрические неисправности распознаются по КЗ или обрыву проводов. Функции контролируются спорадически. Важнейшая дополнительная диагностика — это проверка обогрева лямбда-зонда. Обогрев лямбда-зонда можно контролировать, к примеру, по времени. Так, регулирующая электроника не позднее чем через 10 секунд после запуска двигателя ожидает адекватный сигнал напряжения зонда. Если сигнал поступает позже либо вообще не поступает, то нужно исходить из неисправности обогрева лямбда-зонда.

Еще один метод проверки мощности обогрева зонда состоит в измерении сопротивления нагревательного элемента зонда и сравнении его с заданным. Кроме того, можно анализировать регулирование обогрева через сравнение температуры, измеренной внутренним датчиком температуры лямбда-зонда, и сохраненной температуры нормального режима (например, 720°С). Если отклонение температуры от нормы слишком велико, то ЭБУ регистрирует неисправность системы выпуска и загорается индикатор MIL.

Диагностика широкополосного лямбда-зонда

Контроль широкополосного лямбда-зонда несколько отличается от контроля зондов с релейной характеристикой. Выходной сигнал зонда представляет собой величину тока, которая должна в точности соответствовать запрограммированным номинальным значениям при колебаниях смеси. Этот ток пересчитывается блоком управления в напряжение и выдается для системы диагностики.

Контроль широкополосного лямбда-зонда

Рис. Контроль широкополосного лямбда-зонда

На рисунке показаны кривые пересчитанного напряжения у исправного и неисправного широкополосных зондов. Колебания смеси, необходимые для диагностики зонда, инициируются блоком управления через определенные промежутки времени и анализируется характеристика сигналов зонда. При недостижении или превышении номинальных значений в пределах заданного диапазона загорается индикатор MIL и регистрируется неисправность.

Широкополосные датчики топливовоздушной смеси TOYOTA

Широкополосные датчики топливовоздушной смеси TOYOTA

                                                                  

  Toyota Wide Range Air-Fuel Sensor

02t_01.jpg

02t_1.jpg

Обратим наше внимание на выходное напряжение  датчика B1S1 на экране сканера. Напряжение колеблется в районе 3.2-3.4 вольт.

02t_2.jpg

Датчик способен измерять действительное соотношение топливовоздушной смеси в широком  диапазоне  (от бедной, до богатой).  Выходное напряжение датчика не показывает  богатая/бедная, как это делает обычный датчик кислорода. Широкополосный датчик информирует блок управления о точном соотношении топливо/воздух, основываясь на содержании кислорода в выхлопных газах.

Испытание датчика должно проводиться  совместно со сканером. Тем не менее, существует ещё пара способов диагностики. Исходящий сигнал это не изменение напряжения, а двунаправленное изменение тока (до 0.020 ампер.). Блок управления преобразует аналоговое изменение тока в напряжение.

Это изменение напряжения и будет отображаться на экране сканера.

02t_3.jpg

На сканере напряжение датчика 3.29 вольта с соотношением  смеси AF FT B1 S1 0.99 (1% богатая), что почти идеально. Блок управляет составом смеси близко к стехиометрической. Падение напряжения датчика на экране сканера (от 3.30 до 2.80)  говорит об обогащении смеси (дефицит кислорода). Увеличение напряжения (от 3.30 до 3.80) есть признак обеднения смеси (избыток кислорода). Это напряжение нельзя снять осциллографом, как у обычного датчика О2 .

Напряжение на контактах датчика относительно стабильно, а напряжение на сканере будет изменяться в случае значительного обогащения или обеднения смеси, регистрируемого по составу выхлопных  газов.

02t_4.jpg

На экране мы видим ,что смесь обогащена на 19%, показания датчика на сканере 2.63В.

   На этих скриншотах хорошо видно, что блок всегда отображает реальное состояние смеси.  Значение параметра AF FT B1 S1   и есть лямбда.   

          

INJECTOR…………….. 2.9ms

ENGINE SPD………….. 694rpm

AFS B1 S1……………. 3.29V

SHORT FT #1…………… 2.3%

LONG FT #1……………. 4.6%

AF FT B1 S1…………… 0.99

What type of exhaust? 1% rich

Snapshot #3

INJECTOR…………….. 2.3ms

ENGINE SPD…………. 1154rpm

AFS B1 S1……………. 3.01V

SHORT FT #1………….. -0.1%

LONG FT #1……………. 4.6%

AF FT B1 S1…………… 0.93

What type of exhaust? 7% rich

Snapshot #2

INJECTOR…………….. 2.8ms

ENGINE SPD…………. 1786rpm

AFS B1 S1……………. 3.94V

SHORT FT #1………….. -0.1%

LONG FT #1…………… -0.1%

AF FT B1 S1…………… 1.27

What type of exhaust? 27% lean

 

Snapshot #4

INJECTOR…………….. 3.2ms

ENGINE SPD………….. 757rpm

AFS B1 S1……………. 2.78V

SHORT FT #1………….. -0.1%

LONG FT #1……………. 4.6%

AF FT B1 S1…………… 0.86

What type of exhaust? 14% rich

Некоторые сканеры   OBD II поддерживают параметр широкополосных датчиков на экране, отображая напряжение от 0 до 1 вольта. То есть заводское напряжение датчика делится на 5. На таблице видно как определять соотношение смеси по напряжению датчика, отображаемому на экране сканера

Mastertech

Toyota

2.5 volts

3.0 volts

3.3 volts

3.5 volts

4.0 volts

 

p> OBD II

Scan Tools

0.5 volts

0.6 volts

0.66 volts

0.7 volts

0.8 volts

 

Air:Fuel

Ratio

12.5:1

14.0:1

14.7:1

15.5:1

18.5:1

 

02t_5.jpg

Обратите внимание на верхний график, который показывает напряжение широкополосного датчика. Оно почти всё время находится около 0.64 вольта (умножим на 5,получим 3.2 вольта). Это для сканеров не поддерживающих широкополосных датчиков и работающих по версии EASE Toyota software.

Устройство и принцип работы широкополосного датчика.

02t_6.jpg

Устройство очень похоже на обычный датчик кислорода. Но датчик кислорода генерирует напряжение, а широкополосник генерирует ток, а напряжение постоянно(напряжение изменяется только в текущих параметрах на сканере).

02t_7.jpg

Блок управления задаёт постоянную разность напряжений на электродах датчика. Это фиксированные 300 милливольт. Ток будет генерироваться такой, чтобы удерживать эти 300 милливольт, как фиксированное значение. В зависимости от того, бедная смесь или богатая направление тока будет меняться.

02t_8.jpg

02t_9.jpg

02t_10.jpg

02t_11.jpg

На данных рисунках даны внешние характеристики широкополосного датчика. Хорошо видны величины тока при разных составах выхлопного газа. 

 

02t_12.jpg

На этих осциллограммах: верхняя — ток цепи нагрева датчика, а нижняя — управляющий сигнал этой цепи с блока управления. Значения тока более 6 ампер.

 Тестирование широкополосных датчиков.

02t_13.jpg

Датчики четырёхпроводные. На рисунке обогрев не показан.

Напряжение (300 милливольт) между двумя сигнальными проводами не меняется. Обсудим 2 метода тестирования. Так как рабочая температура датчика 650º, во время тестирования цепь обогрева всегда должна функционировать. Поэтому рассоединяем разъём датчика и сразу восстанавливаем цепь обогрева. Подсоединяем к сигнальным проводам мультиметр.

02t_14.jpg

02t_15.jpg

Теперь обогатим смесь на ХХ пропаном или снятием разряжения с вакуумного регулятора давления топлива. На шкале мы должны увидеть изменение напряжения как при работе обычного датчика кислорода. 1 вольт — максимальное обогащение.

02t_16.jpg

Следующий рисунок показывает реакцию датчика на обеднение смеси, посредством отключения одной из форсунок).Напряжение при этом снижается с 50 милливольт до 20 милливольт.

02t_17.jpg

Второй способ тестирования требует другого подключения мультиметра. Включаем прибор в линию 3.3 вольта. Соблюдаем полярность как на рисунке (красный + , чёрный –).

02t_18.jpg

Положительные значения тока отображают обеднённую смесь, отрицательные значения говорят об обогащённой смеси.

02t_19.jpg

При использовании графического мультиметра получается вот такая кривая тока (изменение состава смеси инициируем дроссельной заслонкой).Вертикальная шкала ток, горизонтальная время

02t_20.jpg

На этом графике отображается работа двигателя с отключенной форсункой, смесь бедная. В это время на сканере отображается напряжение 3.5 вольта для испытуемого датчика. Вольтаж выше 3.3 вольта говорит о бедной смеси.

02t_21.jpg

Горизонтальная шкала в миллисекундах.

Здесь форсунка снова включена и блок управления старается выйти на стехиометрический состав смеси.

02t_22.jpg

Так выглядит кривая тока датчика при открытии и закрытии дросселя со скорости 15 км/ч.

02t_23.jpg

А такую картинку можно воспроизвести на экране сканера для оценки работы широкополосного датчика, используя параметр его напряжения и МАФ сенсора. Обращаем внимание на синхронность пиков их параметров во время работы.


John Thornton, 
Underhood Service, 
January 2002

Адрес статьи:
http://www.lindertech.com/

Перевод с английского

Большая заочная Признательность 
Автору статьи за столь Полное и 
Информативное изложение материала.

Автокниги по ремонту Toyota (Тойота) на русском языке



Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о