Данный материал является дополнительным при проведении проверки состояния кислородного датчика (Лямбда-зонда), а также описывает проверку реакции инжекторной системы на подключение имитатора этого датчика
Описание элементов схемы таймера 1006ВИ1 (NE555) изложены в этой страничке.
"Изыскания" проводились на Toyota Carina ED, пробег 83942 км (в баке ещё оставался "родной", т.е. японский бензин), Model:E-ST202-CTPVF, Frame No.ST202-0070646, Trans/Axle A140-05A с целью проверки:
- выходного напряжения кислородного датчика (O2S), при различных режимах двигателя,
- VF1-напряжения,
- реакции инжекторной системы на подключение О-2 имитатора.
Диагностика осуществлялась с помощью этого компьютерного стенда на базе P100.
Измерялись следующие параметры (цвета линий + цветам названия):
1. Время открывания форсунки 4-цилиндра (t3, вся шкала 25 мс).
2. Напряжение датчика (МАР) разрежения во впускном коллекторе (k1,10 в).
3. Разрежение во впускном коллекторе (РА или k3, 1000 мм рт. ст).
4. Выходное напряжение O2S (Лямбда-зонда) (k4, вся шкала 2.5 в).
5. Напряжение датчика ХХ (k5, вся шкала 10 в).
6. По периоду открывания форсунок, рассчитывалась скорость вращения коленвала (W2, вся шкала 6000 об/мин).
Результаты и предварительный анализ
На рис.1 представлены зависимости во времени, выходного напряжения O2S (k4) при ХХ двигателя.
На рис. 2 представлены графики напряжения параметров инжекторной системы этого двигателя в различных режимах (в т.ч. при отпущенной педали газа, но еще достаточно больших оборотах двигателя, когда происходит "отсечка" подачи топлива). Заметна реакция зонда на закрытие дроссельной заслонки, т.е. на кратковременное обогащение топливно-воздушной смеси и его реакция на временное отключение форсунок и на возобновление подачи топлива (естественно с задержкой).
Время переключения O2S в этом режиме значительно меньше, чем время переключения при ХХ, т.к. в этом случае время переключения определяется только его быстродействием.
На рис.3 графики того же двигателя, но после подключения О2-simulatorЗаметно увеличение времени открывания форсунок на ХХ.
ECU не получает адекватной реакции на попытки регулирования составом топливной смеси, и время открывания форсунок(t3) на ХХ достигает длительности 2.7 мс!
На рис.4 значение некоторых параметров инжекторной системы двигателя 3VZ-FE.
Проверка имитатора на двигателях 1G-GE, 3S-FE показала, что в лучшем случае ECU игнорирует попытки "задурения мозгов", даже при подаче на его вход от достаточно высокоомного источника импульсов напряжения соответствующей частоты, амплитуды и длительности.
При прогретом двигателе и исправной системе ECU и зонд находятся в замкнутой системе регулирования, (closed mode) и ECU постоянно отслеживает выходное напряжения ЛЗ. При повышении этого напряжения - уменьшает время открывания форсунок на ХХ. При слишком бедной смеси (низком выходном напряжении зонда) - несколько увеличивает. Т.е. осуществляется лямбда-регулирование. При подключении имитатора (т.е. генератора импульсов с частотой примерно соответствующей частоте переключения "рабочего" зонда) на соответствующий вход ECU поступают импульсы напряжения, но совершенно неадекватные попыткам ECU изменять состав смеси.
Таким образом, изменение выходного напряжения имитатора происходит само по себе, а не в результате изменения времени открывания форсунок ECU.
Если вместо напряжения O2S подавать напряжение от внешнего источника (например, параметрического стабилизатора), изменения напряжения вообще НЕ ПРОИСХОДИТ! Т.е. ECU "не видит" реакцию зонда на изменение состава топливной смеси, например, отсутствие подачи топлива в режиме принудительного ХХ, при котором дроссельная заслонка закрыта, но обороты двигателя ещё большие. Как следствие, и в этом случае ECU также переходит в режим "open loop", т.е. в режим "с открытой (разомкнутой) обратной связью".
Рис.5 графики проверки “CHECK VF1 VOLTAGE” двигателя 3S-GE. Канал k5 был подключен к контакту "Vf1" диагностического разъема, k4 - выходное напряжение датчика кислорода (O2S)
На рис.6 графики соответствующих напряжений двигателя 1G-GE при ХХ, наборе оборотов, принудительном ХХ.
На Рис.7 представлен график Vf1-диагностики ЛЗ двигателя 1G-GE. Этот O2 Sensor полностью исправен!
Примечание. К сожалению на момент написания этой заметки (1998 год) возможности нынешних компов и "резервы" возможности программной проверки параметров инжекторной системы с помощью контакта Vf1 (after short E1 and TE2) были неизвестны. Но теперь с этим "полегчало"... Огромное спасибо авторам этой проги!
Как известно, напряжение на контакте "Vf1" есть непосредственная реакция (индикация) состояния инжекторной системы автомобиля (The Vf1-signal is a direct output of the TCCS, your car's computer).
Суть проверки заключается в том, что при оборотах двигателя 2500 об/мин замыкаются контакты "Е1" и "Те1" диагностического разъема. С помощью стрелочного вольтметра или осциллографа проверяется количество переключений напряжения на контакте "Vf1" того же разъема или количество "переключений" выходного напряжения ЛЗ. Количество колебаний стрелки и есть "индикация" результата диагностики компьютером автомобиля выходного напряжения Лямбда-зонда.
В этом режиме ECU дискретно и значимо увеличивает время открывания форсунок и проверяет реакцию ЛЗ. После получении информации от ЛЗ о том, что смесь богатая, ECU обедняет смесь. Таким образом частота переключений напряжения на контакте "Vf1" зависит только от быстродействия (постоянной времени) самого ЛЗ. Принято считать, что если количество переключений 8 и более за 10 секунд, то к ЛЗ нет замечаний по быстродействию.
| Vf1 Signal | EFI Status | Fuel Trim |
| ~ 0 V | Rich | - (11-20) % |
| ~ 1.25 V | Slight Rich | - (4-10) % |
| ~ 2.5 V | Normal | ± (0-3) % |
| ~ 3.75 V | Slight Lean | + (4-10) % |
| ~ 5 V | Lean | + (11-20) % |
Информация, которую содержит Vf1-напряжение различна при различных режимах (The Vf1 output has three different types of Vf output):
- OXYGEN SENSOR FEEDBACK MODE,
- DIAGNOSTIC MODE,
- LEARNED VALUE MODE.
OXYGEN SENSOR FEEDBACK MODE
При замыкании контактов " Е1" с " Те1" и при заведенном двигателе уровень и фаза Vf1-напряжения изменяются синхронно с изменением напряжения зонда. При этом не следует забывать, что это напряжение не есть выходное напряжение зонда, а суть "индикация понимания" ECU его (зонда) выходного напряжения.
В этом режиме возможна проверка состояния датчика кислорода и определение режима, в котором находится инжекторная система.
| Check Vf1-voltage. |
|---|
| a) Using a service wire, short the terminals "Te1" and " E1" of the check connector. |
| b) Connect the positive (+) probe of a voltmeter to terminal Vf1 and negative (-) probe to terminal "E1" |
| c) Hold the engine speed at 2.500 rpm for 90 seconds. |
| d) Then, maintaining engineat 2.500 rpm, count how many times needle of voltmeter fluctuates between 0 and 5 V. |
| Minimum needle fluctuation: 8 times for every 10 seconds. |
| If the fluctiation is less that minimum, check the air induction system. If necessary, see EFI-system… |
При DIAGNOSTIC MODE (замкнутых контактах "Е1" и "Те1", включенном зажигании, но не заведенном двигателе) при напряжении:
- 5в, система исправна;
- 0в, в памяти ECU находятся коды неисправности инжекторной системы.
LEARNED VALUE MODE
It is a fuel injection correction coefficient which tailors the standard fuel injection duration to minor differences between engines due to manufacturing tolerances, wear, and minor mixtures disturbances like small vacuum leaks.
This coefficient is capable of altering the calculated injection {before Ox correction} by as much as 20% to prevent Ox sensor correction from being excessive. If you encounter a driveability problem that sets number codes, this Vf voltage feedback can be of some help, especially code 25/26 (engine condition rich or lean).
САМОНАСТРАИВАЕМЫЙ РЕЖИМ
Существует коэффициент коррекции впрыска топлива, который приспосабливает стандартную длительность впрыска топлива согласно незначительным различиям между двигателями, которые имеют место при допустимых производственных отклонений, износа, а также незначительных нарушений образования смеси, таких как утечка вакуума ("подсос" воздуха).
Этот коэффициент позволяет изменять расчетную длительность впрыска, т.е. время открывания форсунок (до коррекции по напряжению ЛЗ) самое большее на 20%, чтобы не допускать ситуации, когда коррекция по кислородному датчику становится чрезмерной.
Если Вы обнаруживаете проблему с работой автомобиля, которая приводит к появлению кодов неисправности, эта обратная связь по напряжению сигнала Vf может быть полезна, особенно для кодов 25/26 (смесь слишком богатая или бедная).
В сообщении на wwwboards/toyota указывается, что для двигателя 4A-FE (lean burn), методика Vf1-диагностики несколько иная. Согласно материалу из Toyota Service Trainig. "Система Компьютерного Управления "Тойота". Учебное пособие Том 1. Этап3. Overseas Service Division".(TOYOTA MOTOR CORPORATION), любезно присланному Victor A. Zavarzin (Amigo_24), при замыкании контактов "Е1" и "Те1" возможна проверка режима работы инжекторной системы.
Для обычного 4A-FE, если при 2500 об/мин стрелка вольтметра подключенного к контактам "Vf1" и "E1" диагностического разъема отклонится 8 и более раз за 10 секунд, то инжекторная система находится в режиме "коррекции по сигналу обратной связи соотношения топливо-воздух" (Closed Loop Mode).
Но для 4A-FE обедненной смеси (Lean Burn Engine), если при 1500 об/мин прогретого двигателя напряжение на контакте Vf1 будет равно нулю, то инжекторная система находится в режиме "коррекции по сигналу обратной связи" (Closed Loop Mode). При напряжении 2,5 В или 5 В, инжекторная система находится в режиме "разомкнутой обратной связи" (Open Loop). В этом режиме ECU не учитывает выходное напряжение датчика обедненной смеси при формировании топливно-воздушной смеси.
Примечание: Перед проверкой режима 4A-FE (Lean Burn) необходимо дважды в течении 20 секунд довести двигатель до 3500 об/мин.
Но обе методики Vf1-диагностики НЕ являются поводом "окончательного" диагноза" для зонда! Напряжение на контакте "Vf1" (частота его изменения) является РЕАКЦИЕЙ ECU на состояние этого датчика, т.е. на его выходное напряжение!
По Vf1-напряжению можно только судить о режиме, в котором находится инжекторная система (closed оr open loop mode) и о быстродействии зонда!
В режиме с "разорванной обратной связью по напряжению датчика содержания кислорода" ECU может находиться не только при неисправности самого датчика. Например, режим «open loop» может осуществляться при повышенном давлении в топливной системе из-за неисправности регулятора давления, при потере герметичности впускного коллектора или форсунки, неисправном датчике температуры (из-за чего инжекторная система может находится в режиме прогрева двигателя) и т.д.
В конце концов, возможно механическое повреждение электрической проводки или контактов.
Наиболее достоверной является проверка и анализ выходного напряжения датчика кислорода при разных режимах работы прогретого двигателя (желательно с помощью осциллографа) и параметров инжекторной системы. Только так можно установить однозначную необходимость замены зонда.
Принципиальные отличия характерны только между датчиками на основе титана и на основе циркония.
Из различий в Parts Number (No.89465-... и No.89463-...), названиях (OXYGEN SENSOR и LEAN MIXTURE SENSOR) датчиков и ощутимой разнице в цене (100 $ и 240$), не следует их принципиальная не взаимозаменяемость (*увы, как выяснилось позже, это не так - автор). Со временем все стало на свои места и в этой статье "Датчики состава обедненной смеси (Sensor Lean Mixture Toyota)" можно прочесть об их устройстве и проверке.
В материале о 4A-FE - дополнительные замечания на эту тему.
Лещенко В.П.