Что такое лямда?
Датчик концентрации кислорода (Лямбда-зонд) Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах, состав которых зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Информация, которую выдает датчик в виде напряжения (или изменения сопротивления), используется электронным блоком управления впрыском (или карбюратором) для корректировки количества подаваемого топлива.
Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их "дожигание" в каталитическом нейтрализаторе. Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха - отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При стехиометрической смеси лямбда = 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной. Общие сведенияВ справочной литературе датчик может называться по-разному: кислородный датчик, регулятор "лямбда", лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода в отработавших газах. Кислородные датчики бывают двух типов: электрохимические и резистивные. Первый тип датчиков работает по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Второй - работает, как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находится.Наибольшее распространение в настоящее время получили электрохимические датчики кислорода. В них используется свойство диоксида циркония создавать разность электрических потенциалов (напряжение) при разной концентрации кислорода (в отработавших газах и окружающем воздухе). При нормальной работе системы подачи топлива напряжение, вырабатываемое датчиком кислорода, может изменяться несколько раз в секунду. Это позволяет приготавливать и поддерживать необходимый состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя. Устройство датчика кислорода.
Устройство датчика кислорода:Основная часть датчика - керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным во избежание попадания отработавших газов во внутреннюю полость датчика, сообщающуюся с атмосферой. Керамический наконечник находится в потоке отработавших газов, поступающих через отверстия в защитном экране. Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже 300-350'С. Поэтому, для быстрого прогрева после пуска двигателя, современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, представляющим из себя керамический стержень со спиралью накаливания внутри. Датчики кислорода с различным количеством проводов: провод сигнала, провод "массы" сигнала, провод питания подогрева, провод "массы" подогрева. Датчики без нагревателя могут иметь один, или два сигнальных провода, датчики со встроенным электрическим нагревателем - три или четыре провода. Как правило, провода светлых цветов относятся к нагревателю, а темных - к сигнальному проводу. Все элементы датчика кислорода изготовлены из жаростойких материалов, так как его рабочая температура может достигать 950°С. Выходящие провода имеют термостойкую изоляцию. Место установки датчика кислорода. В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре 300-350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами - перед нейтрализатором.
В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда устанавливается два кислородных датчика - до нейтрализатора и после него. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Маркировка датчиков:На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя; наименование и (или) товарный знак изготовителя; условное обозначение типа. Ресурс и периодичность контроля работоспособностиДатчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля. Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива. 2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон. 3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. 4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. 5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания. 6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств. 7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика. 8. Негерметичность в выпускной системе. Возможные признаки неисправности датчика кислорода 1. Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах. 2. Повышенный расход топлива. 3. Ухудшение динамических характеристик автомобиля. 4. Характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя. 5. Повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния. 6. На некоторых автомобилях загорание лампы "СНЕСК ЕNGINЕ" при установившемся режиме движения. Правила снятия и установки датчика1. Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании). Контролируются следующие параметры:1. при значении Лямбда=0,9 (обогащенная горючая смесь) напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 0,65 В; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЗАМЕНА ДАТЧИКА КИСЛОРОДА (ЛЯМБДА ЗОНД).
Альтернативные лямбда зонды от NGK NTK таблица применяемости
Что такое лямбда зонд и какие они бывают.
Зачем нужен лямбда-зонд
Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе – катализаторы) – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – вот тут и приходит на помощь датчик кислорода, он же О2-датчик, он же лямбда-зонд (ЛЗ).
Название датчика происходит от греческой буквы l (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, l равна 1.
Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (l)
«Окно» эффективной работы катализатора очень узкое: l=1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.
Избыток воздуха в смеси измеряется – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда-зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси
Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (l) при температуре датчика 500-800оС
А – условная точка средних показаний (Uвых » 0,5 В, при l=1,0). (Обогащение смеси (уменьшение О2 в выхлопе). Обеднение смеси (увеличение О2 в выхлопе).
Полное сгорание и максимальная мощность достигается при l=1. и и контролируется эффективность работы катализатора
Схема l-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя
1 – впускной коллектор; 2 – двигатель; 3 – блок управления двигателем; 4 – топливная форсунка; 5 – основной лямбда-зонд; 6 – дополнительный лямбда-зонд; 7 – каталитический нейтрализатор.
Принцип работы
Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы (рис.2). Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.
При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В (график 2).
Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.
так выглядит "титановый" лямбда зонд (применяется на двигателе В5252) будьте внимательны при выборе замены.
Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля
Конструкция датчика кислорода с подогревателем
1 – керамическое основание; 2, 8 – контакты НЭ; 3 – нагревательный элемент (НЭ); 4 – твердый электролит ZrO2 с напыленными платиновыми электродами; 5 – защитный кожух с прорезями; 6 – металлический корпус с резьбой крепления; 7 – уплотнительное кольцо; 9 – выводы датчика.
Если ЛЗ «врет»
В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу. В некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую СТО вам, скорее всего, придется добираться на буксире.
Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда достаточно большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут – ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».
При сгоревшем или отключенном лямбда-зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 – 0,3% до 3 – 7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или «пробивки» секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя практически невозможно.
Вообще лямбда-зонд – наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 тыс. км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо – свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда-зонда за несколько бесконтрольных заправок.
Схема датчика кислорода на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе
1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.
Махнем не глядя!
Рекомендованный заводом-изготовителем лямбда-зонд и сходные по конструкции циркониевые датчики взаимозаменяемы. Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в машине цепи питания для нагревателя лямбда-зонда. Недостающие провода можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать стандартные автомобильные контакты.
Цветовая маркировка выводов лямбда-зондов может различаться, но сигнальный провод всегда будет иметь темный цвет (обычно – черный). «Массовый» провод может быть белым, серым или желтым (рис. 4). Титановые лямбда-зонды от циркониевых легко отличить по цвету «накального» вывода подогревателя – он всегда красный. При замене 3-контактного лямбда-зонда на 4-контактный необходимо надежно соединить с «массой» автомобиля провод заземления подогревателя и сигнальный «минус», а накальный провод подогревателя через реле и предохранитель подключить к «плюсу» аккумулятора.
Подключение напрямую к катушке зажигания нежелательно, т. к. в цепи ее питания может стоять понижающее сопротивление. Подключиться к контактам топливного насоса достаточно сложно. Лучше всего подключить реле подогревателя лямбда-зонда к замку зажигания.
Редакция благодарит специалистов фирмы «ЭСО-Автотехникс» и центра «Инжектор-сервис» за помощь в подготовке статьи.
Владимир Корницкий. Фото автора. http://www.autocentre.com.ua
Теперь о наших Вольво 850 и как менять лямбда зонд
На аналогичный от ВАЗ.
Распайка лямбды выглядит сл. образом.
Для ВАЗ :
- два белых провода, чёрный провод, серый провод. Итого: 4 провода.
- Лямбда дает сигнал по чёрному проводу,
- Белые провода - это подогрев.
- Серый - масса .
Для Вольво 850. Выпускалось несколько видов датчиков и все они комплектовались разными разъемами.
10 клапанна версия двигателя В5252 - например один четырех контактный разъем.
Внимание ВАЖНО!!! На данных моделях двигателей установлена система управления впрыском Fenix 5.2 и в составе используется лямбда зонд на основе двуокиси титана ( фото и об особенностях читайте выше). Заменить его на обычный (циркониевый) датчик от ВАЗ невозможно из-за другой характеристики работы.
- Белый и красный провода- подогрев.
- черный-сигнал
- желтый-масса
20 клапанная версия В5254 - два двух контактных разъема. У меня на машине 1996 года установлен уже четырех контактный разъем. ("циркониевый" датчик)
- белые провода - подогрев
- черный - сигнал
- серый - масса
На турбированных моторах с двумя датчиками до и после катализатора -четырех контактные разъемы
- белые провода - подогрев
- черный - сигнал
- серый - масса
Замечу что все датчики взаимозаменяемы, необходимо только перепаять разъем и развести соответственно маркировке. Можно использовать от ГАЗ и ВАЗ . Не нравится от нашемарок, купите любой BOSCH , и дерзайте в руках с паяльником и отверткой.
Лямбда зонд фирмы BOSH, для ВАЗ 2110 стоит 700 рублей! Он представляет собой четырехконтактное устройство, с чёрной вилкой. Провод длиной 30 см. Вилку отсекаем. Провода зачищаем.
Теперь следующая проблема. Необходимо снять старый датчик. Он находится на приемной трубе рядом с катализатором.
Откручивание лямбды.
Не забудьте отключить минусовой провод от аккумулятора. Если хочется слушать магнитолу, то отключите только провода лямбды.
- Рассоедините разъём. Сия процедура отключает лямбду от системы.
- Отсоедините пистоны крепления проводки датчика от опоры двигателя.
- Далее нужен: Ключ на 22х24, примерьте то, что подойдёт вам. Если справитесь с ним, то хорошо, а ежели нет, то берёте вариант два
- Понадобится: ключ газовый, дрель с тонкими свёрлами,отвёртка шлицевая (не тонкая), молоток. Что мы делаем: для начала попробуйте захватить лямбду газовым ключом, дёрнуть вниз; если не помогает, берём дрель.
- Начинаем сверлить. Лямбда очень прочная, так что, будьте готовы к паре сломанных свёрл.
- Затем берём отвёртку, вставляем её в отверстие от сверла; если повезёт, вы откручиваете лямбду.
- Если нет, то стучите молотком по ней, пока она не развалится. Затем газовым ключом откручивается всё, что осталось.
Есть еще один способ. Снять катализатор. И пяльной лампой или газосваркой нагреть место крепления лямбды. Дать остыть , а потом легко все выкручивается ,без эмоций. Самый простой вариант кстати.
Установка зонда
Берём новый зонд, вкручиваем его предварительно распаяв контакты по схеме, которую я расписал выше. Сотрите коды ошибок. Сделайте пробные поездки. Если ошибки появляются вновь, то "поздравляю"! Вы что-то не туда припаяли; разбирайте конструкцию и приступайте к поиску истины. А если всё работает, то расход топлива составит примерно 9-10 литров на 100 км.
ДАТЧИК КИСЛОРОДА от Volvo 850Т двигатель В5234Т с двумя лямбда зондами,( на фото передний зонд и его замена )
LSH 25 BOSCH 0 258 005 062 9125 371 Made in Germany
LSH 25 BOSCH 0 258 005 247 387082 12V Russia
Выдержки из VADIS 2005А о работе лямбдазонда
(00 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ – СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ)
Датчик кислорода
Вне зависимости от эффективности сгорания, в выхлопных газах всегда остается немного кислорода O2. Датчик кислорода (7), который также называется нагреваемым датчиком кислорода, измеряет содержание кислорода в выхлопных газах.
Модуль управления точно регулирует количество топлива, используя сигнал от датчика кислорода.
Модуль управления может отрегулировать исходное количество топлива на +/- 25%, основываясь на сигналах от датчика кислорода. Например, исходное количество соответствует времени открытия форсунки в 4 мс. Датчик кислорода может воздействовать на это так, чтобы оно стало минимум 3 мс или максимум 5 мс.
”Регулировка подачи топлива”
Модуль управления реагирует на сигнал от датчика кислорода немедленно. Он увеличивает или уменьшает время открытия форсунки. В результате топливовоздушная смесь в один момент может содержать слишком мало топлива, а в последующий момент слишком много топлива. Однако, среднее значение всегда будет близким к идеальному значению, другими словами ? = 1. Так как топливовоздушная смесь быстро меняется с бедной на богатую, сигнал от датчика кислорода будет колебаться.
Задний датчик кислорода
Некоторые системы оборудованы 2 датчиками кислорода. Второй датчик (8) тогда устанавливается после каталитического преобразователя тройного действия (TWC). Цель заднего датчика кислорода - обеспечить еще более точную регулировку количества топлива. Более того, модуль управления может проверять эффективность каталитического преобразователя тройного действия (TWC). Это производится путем сопоставления сигналов от обоих датчиков.
00 КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА – БЕНЗИНОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Смещенный вперед задний датчик кислорода
На B5254T, у которого как и всех двигателей есть каталитический преобразователь с дополнительным металлическим блоком до обычных керамических блоков, задний датчик кислорода смещен вперед по сравнению с B5254S оборудованным Motronic 4.4.
28 ДРУГИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ MOTRONIC 4.3
Нагреваемый датчик кислорода HO2S, передний и задний
Передний: черный провод
Задний: серый провод
Задний датчик HO2S устанавливается только в некоторых странах.
Сопротивление на терморезисторе:
-Холодный HO2S (+20°C): 1,5 - 2,5 ?
-Горячий HO2S (больше +350 °C): 6 - 10 ?
Момент затяжки: 56 Нм
Используйте герметик, Шифр 1161 408, для всех резьбовых соединений датчика HO2S.
28 КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА - ФУНКЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
Когда HO2S (7/15) (или два HO2S на автомобилях для некоторых стран) достигает рабочей температуры, этот сигнал также используется для вычисления количества топлива.
Основная программа ECM вычисляет продолжительность (цикл) впрыска на основании информации о нагрузке двигателя, т.е. массового расхода воздуха и оборотов двигателя. Вычисляемая таким образом продолжительность впрыска не используется напрямую, а изменяется интегратором, использующим сигнал HO2S для настройки продолжительности впрыска, при которой достигалась бы ?=1, соответствующая оптимальному составу горючей смеси. На автомобилях с двумя датчиками HO2S (только для некоторых стран), ECM также использует сигнал заднего датчика HO2S для корректирования интегратора, и, в результате, продолжительности впрыска. Помимо всего прочего, это обеспечивает более точную регулировку.
Управление осуществляется быстро, до нескольких раз за секунду. Эта функция краткосрочной регулировки подачи топлива может изменять продолжительность впрыска, вычисленную основной программой, приблизительно на ±25 %.
Адаптивные настройки цикла впрыска, называемые долгосрочной регулировкой подачи топлива, хранятся в ECM после остановки двигателя. Это означает, что сразу же после запуска двигателя будут восстановлены условия, необходимые для обеспечения оптимальной пропорции горючей смеси, еще до того, как HO2S достаточно нагреется для начала работы.
28 КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА - ФУНКЦИИ ДИАГНОСТИКИ
Диагностика HO2S (только для некоторых стран)
В некоторых странах Motronic 4.3 SFI использует два устройства HO2S. Эти устройства HO2S проверяются на предмет короткого замыкания и разрыва проводки. Если обнаружена неисправность, то выводится код DTC 2–1–2 (передний датчик HO2S) или DTC 1–5–3 (Задний датчик HO2S), и будет произведена проверка правильности сигнала переднего датчика HO2S.
ECM получает информацию о содержании кислорода в выхлопных газах от переднего датчика HO2S. Этот сигнал используется при вычислении продолжительности впрыска. Поскольку передний датчик HO2S устанавливается до TWC, он отслеживает загрязненные выхлопные газы. Со временем это приводит к порче устройства и к изменению качества сигнала. Данная ситуация контролируется следующим образом:
-
Проверкой средней величины сигнала переднего HO2S
-
Проверкой заднего датчика HO2S
-
Проверкой периода сигнала переднего датчика HO2S
ECM использует сигнал от заднего датчика HO2S, измеряющего содержание кислорода в газах после TWC, для вычисления среднего значения сигнала переднего датчика HO2S. При помощи этой информации, ECM может принять в расчет старение переднего датчика HO2S при вычислении цикла впрыска.
Среднее напряжение сигнала заднего датчика HO2S должно быть приблизительно 0,6 В при контроле с помощью двух датчиков. Продолжительность впрыска сначала рассчитывается на основании сигнала переднего датчика HO2S и среднего значения, а затем проверяется сигнал заднего датчика HO2S. Если его значение отличается от 0,6 В, рассчитанный Продолжительность впрыска корректируется до достижения правильного среднего значения. DTC 4–3–6 “Компенсация заднего датчика HO2S” записывается при превышении определенного уровня корректировок за несколько последовательных попыток расчета.
При движении автомобиля модуляция сигнала заднего датчика HO2S может быть и положительной, и отрицательной; если нет, то выводится код DTC 4–2–5 для заднего датчика HO2S.
Модуляция для двух HO2S запускается, если:
-
передний датчик HO2S активен и начинает модуляцию;
-
задний датчик HO2S достиг рабочей температуры;
-
температура TWC превышает +300°C (согласно расчетам ECM);
-
обороты двигателя между 1200 и 3400 об/мин;
-
внутренняя нагрузка в пределах 1,3–5,0 мс (при 1000 об/мин), 1,3–4,0 мс (при 2000 об/мин) и 1,3–3,0 мс (при 3000 об/мин).
Контроль с помощью двух датчиков прерывается в случае прекращения подачи топлива, когда ECM регистрирует пропуск зажигания (коды DTC 4–5–X, 5–4–2, 5–4–3, 5–4–4, 5–4–5 и 5–5–X) или если ECM обнаруживает неисправность в одном из следующих компонентов:
-
Система EVAP (DTC 3–1–5)
-
TWC (DTC 4–4–3)
-
нагрев HO2S (DTC 5–2–1 или 5–2–2)
-
Датчик MAF (DTC 1–2–1)
Поскольку даже неисправный датчик HO2S может посылать правильное среднее значение сигнала, цикл сигнала переднего датчика HO2S также отслеживается, ECM измеряет время между несколькими последовательными изменениями сигнала с сильного на слабый. Эта проверка осуществляется на холостом ходу, когда разница между исправным и неисправным датчиками наиболее ощутима. DTC 4–3–5 “передний датчик HO2S, задержка ответа” если цикл подачи сигналов увеличивается в течение нескольких последовательных попыток.
28 КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА - ФУНКЦИИ ДИАГНОСТИКИ – СИГНАЛЫ НА ВХОДЕ
Нагреваемые датчики кислорода HO2S
Передний датчик HO2S
Передний датчик HO2S используется для обеспечения ECM информацией о составе горючей смеси.
HO2S расположен на выхлопной трубе перед TWC. Электрически нагреваемый датчик HO2S выдает импульсы, напряжение которых меняется в зависимости от содержания кислорода в выхлопных газах.
Для измерения содержания кислорода HO2S требуется приток воздуха извне, с которым происходит сравнение. Поскольку приток воздуха извне осуществляется через проводку, для точности измерений необходимо, чтобы кабель не был засорен или поврежден.
Совершенно недопустимо смазывать разъемы HO2S, так как смазка может смешиваться с опорным воздухом.
Задний датчик HO2S
В некоторых странах автомобили также оснащаются задним датчиком HO2S, который устанавливается позади TWC и измеряет содержание кислорода и этой точке. Это делается в следующих целях:
-
чтобы оптимизировать регулировку подачи топлива;
-
чтобы отслеживать старение переднего датчика HO2S;
-
чтобы контролировать работу TWC.
Задний датчик HO2S отличается от переднего тем, что он обладает более медленной реакцией и выглядит несколько иначе.
Принцип действия
датчик HO2S работает только при температурах свыше приблизительно 285°C. Нормальная рабочая температура составляет от 350 до 850°C.
Датчик нагревается электрически. На один из контактов подается напряжение 12 В от главного реле, а со второго идет провод на ECM. Когда этот провод заземлен, ток идет через сопротивление PTC. При холодном HO2S, значение сопротивления понижается, а значение тока в цепи возрастает. (Для предотвращения повреждения сопротивления, ECM вначале работает в пульсирующем режиме). При повышении температуры в резисторе PTC и повышении сопротивления резистора, пульсирующий режим постепенно отменяется. Период нагревания составляет приблизительно 30 сек.
Разогретый HO2S может испортиться, если на нем конденсируется влага.
B5234T/B5204T (модели 1994 года): Модуль управления ждет до начала нагрева HO2S; для переднего датчика HO2S - до 1 минуты, а для заднего датчика HO2S - до 7 минут. При этом повышается температура вокруг обоих HO2S, что снижает опасность конденсации.
B5234T/B5204T/B5234T5 (модели 1995 года): Разогрев HO2S начинается сразу же после запуска двигателя, но может быть прерван в первые три минуты при переходе двигателя на холостой ход.
Разогрев заднего датчика HO2S задерживается на 7 минут для того, чтобы дать подняться температуре вокруг HO2S, что снижает опасность конденсации.
B5254S. Разогрев HO2S начинается сразу же после запуска двигателя. Температура HO2S достигает 350°C и остается постоянной до тех пор, пока температура выхлопных газов на переднем HO2S и температура TWC на заднем HO2S не достигнут уровня, исключающего риск конденсации.
Оба провода датчика подсоединены к ECM.
При обогащенной топливной смеси (?<1), содержание кислорода в выхлопных газах понижается (даже до нуля), и напряжение выходного сигнала составляет приблизительно 0,9 В.
При обедненной горючей смеси (?>1), содержание кислорода в выхлопных газах повышается, и напряжение выходного сигнала падает почти до 0 В.
Изменение сигнала с сильного на слабый происходит при идеальном (теоретически необходимом для сгорания) соотношении кислорода и топлива, т.е при 14,2 кг/1кг.
ECM использует сигнал HO2S для контроля впрыска топлива и поддержания значения ?=1.
28 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ – MOTRONIC 4.3 – ОПИСАНИЕ СИГНАЛОВ
#A14Сигнал управления предварительным нагревом переднего датчика HO2S Ubat Предварительный нагрев отключен: U?U bat Предварительный нагрев включен: U? 0,3 В05
#A19Сигнал (-), задний датчик HO2S (Только для некоторых стран, кроме B 5204 T)U? 0,7 В Измеряется только при включенном зажигании
Авторская рубрика автомеханика со стажем Андрея БЕНДИКСА
_6_1.jpg)
Сегодня мы поговорим об очень важной детали современных двигателей – датчике кислорода
Для чего он нужен
Лямбда (L, л), одиннадцатая буква греческого алфавита, у автомобилистов сегодня прочно ассоциируется с кислородным датчиком, задействованным в системе впрыска двигателя.
Лямбда-зонд (он же датчик кислорода, он же кислородный датчик) располагается в выпускном коллекторе или непосредственно у выхлопного коллектора, или в приемной трубе («штанах»), или перед катализатором. В разных моделях – по-разному.
У исправного впрыскового автомобиля расход топлива зависит в основном от длительности импульсов форсунок. Ее задает блок управления двигателем. При работе мотора блок собирает информацию с датчиков, обрабатывает ее и открывает форсунки. Однако точное количество «впрыснутого» бензина неизвестно - инжекторы засоряются, может измениться давление топлива в магистрали или плотность воздуха... Для четкой работы двигателя «мозгам» нужна обратная связь - необходимо знать, как прошло горение в цилиндрах. За эту информацию отвечает лямбда-зонд. Если сигнал на нем слабый - значит, в отработавших газах избыток кислорода, то есть смесь бедная. «Мозги» немедленно увеличит время открытия форсунок. При избыточно богатой смеси длительность импульса форсунок снижается. Таким образом, состав топливной смеси в работающем двигателе корректируется ежесекундно (а то и чаще). В некоторых современных иномарках установлено несколько лямбда-датчиков. Тогда блок управления не просто изменяет продолжительность импульсов одновременно на всех инжекторах, но и контролирует состав смеси в каждом цилиндре (или группе цилиндров) отдельно. Таким образом, в автомобиле с многоцилиндровым двигателем порой насчитывается более десятка лямбда-зондов. Выходят из строя они практически одновременно. Но в большинстве неновых иномарок, прописанных в России, датчик всего один.
_6_2.jpg)
Автомобилестроителей все сильнее загоняют в жесткие экологические нормы. Автоконцерны, стараясь сократить вредные выбросы, начали применять катализаторы (каталитические нейтрализаторы), которые дожигают остатки топлива, вылетающие в трубу. Этим приборам необходим постоянный контроль состава топливно-воздушной смеси, для этого также нужен датчик кислорода, он же О2-датчик, он же лямбда-зонд.
Золотая середина
Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси считается идеальным, так как он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их «дожигание» в каталитическом нейтрализаторе.
Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха - отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При том составе, который мы назвали идеальным, лямбда равняется 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной.
Наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при лямбда=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда лямбда =0,85-0,9.
Датчики бывают разные
В справочной литературе датчик может называться по-разному, я встречал такие названия: кислородный датчик, регулятор «лямбда», лямбда-зонд, датчик концентрации кислорода в отработавших газах, ЛЗ. На разных автомобилях мне приходилось сталкиваться с электрохимическими и резистивными типами датчиков. Первые работают по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток. Вторые работают, как резисторы, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находятся.
Наиболее распространены электрохимические датчики. В них используется свойство диоксида циркония - создавать разность электрических потенциалов (напряжение) при разной концентрации кислорода (в отработавших газах и окружающем воздухе).
При нормальной работе системы подачи топлива напряжение, вырабатываемое датчиком кислорода, может изменяться несколько раз в секунду. Это позволяет приготавливать и поддерживать необходимый состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя.
Основная часть датчика - керамический наконечник, сделанный на основе диоксида циркония, на внутреннюю и наружную поверхности которого методом напыления наносится платина. Соединение наконечника и корпуса выполнено полностью герметичным. Керамический наконечник находится в потоке отработавших газов, поступающих через отверстия в защитном экране. Эффективная работа датчика возможна при температуре не ниже + 350 градусов по Цельсию. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя современные датчики снабжают электрическим нагревательным элементом, представляющим из себя керамический стержень со спиралью накаливания внутри.
Неспециалист легко запутается в огромном количестве проводов, выходящих из зонда. Тем не менее здесь все просто: провод сигнала, провод «массы» сигнала, провод питания подогрева, провод «массы» подогрева. Старые датчики без нагревателя могут и вовсе иметь один или два сигнальных провода, датчики со встроенным электрическим нагревателем - три или четыре провода. Как правило, провода светлых цветов относятся к нагревателю, а темных - к сигнальному проводу. Все элементы датчика кислорода изготовлены из жаростойких материалов, так как его рабочая температура может достигать + 950°С. Выходящие провода имеют термостойкую изоляцию.
Места знать надо
В связи с тем, что датчик кислорода может вырабатывать электрический сигнал только при температуре + 350°С и выше, датчики без нагревателя устанавливаются в выпускном трубопроводе ближе к двигателю, а с нагревательными элементами - перед нейтрализатором.
В некоторых автомобилях в каталитическом нейтрализаторе установлен датчик температуры, который не следует путать с кислородным. Иногда устанавливается два кислородных датчика - до нейтрализатора и после него.
На каждом датчике кислорода, как правило, обозначено: наименование страны-изготовителя, наименование или товарный знак изготовителя, условное обозначение типа зонда.
Причины отказа
Датчики кислорода имеют неразборную конструкцию и не требуют обслуживания. Ресурс электрохимических датчиков кислорода составляет от 60 до 80 тыс. км пробега автомобиля при соблюдении условий эксплуатации, нарушение которых резко сокращает срок службы. Рекомендуется проверять датчики кислорода при каждом техническом обслуживании автомобиля.
Есть несколько причин, из-за которых датчики могут неожиданно выйти из строя.
• Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива.
• Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д.
• Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны.
• Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания.
• Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств.
• Обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика.
• Негерметичность в выпускной системе.
В общем, плохая заправка, «текущие» колпачки, изношенные поршневые кольца, а также бутылочки с яркими этикетками, содержимое которых заботливые автомобилисты так любят заливать в бак, могут «убить» датчик в считанные дни. Уровень сигнала с него снижается, компьютер решает, что смесь бедная, и обогащает ее. В итоге расход топлива растет, а катализатор потихоньку забивается. Столк-нувшись с проблемой непомерного аппетита машины и сообразив, что виновен датчик кислорода, некоторые водители поступают просто: сдергивает провода! Теперь сигнала с датчика нет вообще. Блок управления «понимает», что датчик приказал долго жить, зажигает лампочку Check и включает обходную программу. Задача этой программы - несмотря ни на что (включая расход топлива), добраться до места ремонта. Тут на заправках не сэкономить.
О том, что лямбда-зонд в вашем двигателе скончался, вы узнаете по неустойчивой работе двигателя на малых оборотах, повышенному расходу топлива, ухудшению динамических характеристик. Кроме того, иногда отказавший датчик выдаст характерное потрескивание в районе каталитического нейтрализатора после остановки двигателя или повышение температуры катализатора. Я собственными глазами видел, как нетрализатор разогревался до раскаленного состояния.
На более современных автомобилях, в случае отказа датчика, во время движения на приборной панели вспыхнет надпись Check Engine или значок двигателя.
Что же делать, если расход топлива резко подскочил? Первым делом - измерить уровень СО во всех режимах двигателя. Если укладывается в технические нормы для автомобиля, то двигатель в перерасходе не виноват - ищите другую причину. Может, вы просто ездите на спущенных колесах или гоняете от светофора к светофору. Если двигатель работает неустойчиво на холостом ходу, норовя заглохнуть, а свечи черные, но прогретый ведет себя примерно, то виноват, скорее всего, датчик кислорода - прогревшись, он начинает работать нормально.
Своими руками
Мы уже выяснили, что ремонту датчики кислорода не подлежат, поэтому их нужно только менять. Лучше всего обратиться к профессионалу, но если хотите сэкономить, то можно всю работу сделать самому, тем более, что особых сложностей здесь нет. Главное, соблюсти некоторые правила:
- Демонтаж датчика, во избежание повреждений, производят только на холодном двигателе, перед этим отсоединяют провода датчика (при выключенном зажигании).
- Перед заменой датчика необходимо проверить его маркировку, которая должна соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля.
- Провести внешний осмотр и убедиться в отсутствии механических повреждений, наличии уплотнительного кольца, специальной противопригарной смазки (обычно графитовой) на резьбе.
Махнем, не глядя?
Другой вопрос – на что менять? Самое лучшее, конечно, это датчик, который указан в списке запчастей для вашего автомобиля, сегодня такие каталоги есть почти в каждом магазине для иномарок. Называете марку машины, год выпуска или просто предъявляете техпаспорт, и вам дают запчасть. В таком случае гарантия работоспособности системы после замены будет стопроцентной. Сегодня многие из желания сэкономить устанавливают датчики Bosch, называя их «жигулевскими». Дело в том, что Bosch выпускает лямбда-зонды не только для «ВАЗов», но и для других моделей. По принципу работы они одинаковы, а внешне очень похожи. При правильной установке и грамотном подборе можно подобрать дешевый кислородный датчик к любой иномарке и сэкономить ощутимую сумму. Тот же «Бош» в магазинах можно купить за $30-40 вместо точно такого же по сути, но фирменного за $100, и работать он будет ничуть не хуже.
Некоторые поступают еще проще – покупают самый дешевый датчик, подходящий по размеру, и перепаивают провода на разъемах. Все датчики одинаковы, различаются они только размерами и разъемами.
Мойка вместо ремонта
Но это во всем мире, если что-то сломалось – его меняют, наши народные умельцы приловчились восстанавливать старые датчики! Оказывается, достаточно продержать датчик десять минут в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре, затем промыть водой - и он снова в строю. Правда, сигнал восстанавливается не сразу, а через час-полтора работы двигателя. Для промывки датчик вскрывают. На токарном станке тонким резцом срезают у самого основания колпачок с отверстиями. А сам зонд, керамический стержень с напыленными платиновыми полосками, окунают в кислоту. Раствор разрушает нагар и свинцовую пленку на поверхности стержня. Важно не передержать датчик - могут разрушиться токо-проводящие платиновые электроды. Зачищать его шкуркой или другим абразивом нельзя по той же причине. Очистив стержень от токопроводящей пленки, его промывают в воде и крепят колпачок каплей нержавеющей проволоки аргоновой сваркой. Все!
Встречались мне и такие личности, что приезжали с оригинальными датчиками, купленными на разборах. В большинстве случаев это были пустые траты денег: на запчасти ведь не написано, в каком она состоянии, а проверить его сумеете только на автомобиле.
Так что, я бы рекомендовал не экспериментировать с мойкой или покупкой «бэушных» деталей, а приобрести новый датчик и спокойно отъездить еще как минимум
80 тысяч километров.
