The Oxygen (O2) Sensors
|
|
С наиболее подробным, полным описанием практически всех вариантов реализации датчиков кислорода (Oxygen Sensors, Sensors Lean Mixture, Air/Fuel Ratio Sensors) можно ознакомится в этой брошюре autodata.ru/old/legion/2169.htm и в WEB-варианте ее отредактированных и дополненных глав - в статьях: http://alflash.com.ua/story.htm
Как известно, для правильной работы бензинового двигателя требуется определенное соотношение между объемами поступающего топлива и воздуха. Соотношение (14,7:1) теоретически является наиболее оптимальным по критерию полного сгорания и называется коэффициентом избытка воздуха λ = 1 (рис.1). Назначением электронной системы управления подачей топлива является поддержание этого соотношения в пропорции, наиболее соответствующей температурным условиям, нагрузке на двигатель, достаточной динамике разгона, требованиям экономичности и защиты окружающей среды.
Коэффициент
избытка воздуха
λ,
измеряется Лямбда-зондом (Oxygen Sensors,
Lambda, ЛЗ), который расположен 
Прим.Т.е. в данном случае Closed надо переводить НЕ как "закрытый" (цикл), а как "замкнутый" (с обратной связью по O2 Sensor".
В современном автомобиле этот параметр (PID "FUEL SYS #1" or #2) может принимать следующие значения (статус):
- OL: Разомкнутый контур обратной связи из-за несоблюдения условий для его "замыкания". Отсутствует обратная связь по данным датчика(ов)
- CL: Замкнутый контур – подогреваемый(-е) кислородный(-е) датчик(-и) включен(-ы) в цепь обратной связи для коррекции подачи топлива
- OL DRIVE: Разомкнутый контур, что обусловлено режимом движения (режим обогащения топлива при резком ускорении)
- OL FAULT: Разомкнутый контур из-за (при) обнаружения в системе неисправности
- CL FAULT: Замкнутый контур, но работа одного из подогреваемых кислородных датчиков, используемых для управления подачей топлива, нарушена.
Попытки замены "штатного" зонда O2имитатором на двигателях 1G-GE, 3S-FE показали, что в лучшем случае ECM игнорирует "задурение мозгов" при подаче на его вход импульсов напряжения соответствующей частоты, амплитуды и длительности и от достаточно высокоомного источника.
После подключении имитатора на соответствующий вход ECM поступают импульсы напряжения, НО совершенно не синхронно с его попытками изменять состав смеси. При подаче постоянного напряжения от внешнего источника (например, от параметрического стабилизатора на п/п диоде), изменения напряжения вообще НЕ ПРОИСХОДИТ! Т.е. ECM вообще "не видит" изменения состава топливной смеси, что должно происходить при отсутствии подачи топлива в режиме принудительного ХХ (в ситуации, при которой педаль газа отпущена, но обороты двигателя ещё большие).
Как следствие, в обоих случаях он переходит из режима "с обратной связью" в режим, при котором показания Oxygen Sensors не учитываются при управлении подачей топлива. Описанная реакция ECM на имитатор характерна не только для Toyota, но и для инжекторных систем других производителей.
Циркониевый ЛЗ (zirconia Oxygen Sensor) представляет собой керамический корпус,
в котором установлены платиновые
электроды. Один из них находится
в потоке выхлопных газов, а второй в
атмосфере.
При высокой температуре керамика ZrO2 легированная оксидом иттрия, является твердым электролитом, т.е. проводит ионы кислорода. Между платиновыми электродами создается разность потенциалов, которая характеризует степень обогащения топливно-воздушной смеси (Рис.2). Применение этилированного бензина в системах с Oxygen Sensors недопустимо, т.к. вызывает "отравление" платины.
В некоторых двигателях используются Oxygen Sensors с нагревателем. Активный керамический элемент такого зонда имеет внутренний подогреватель, чтобы показания зонда были достоверными даже при невысокой температуре отработанных газов.
Следует отметить, что некоторые неисправности ЛЗ (снижение чувствительности, уменьшение быстродействия) ECM не фиксирует. Поэтому и судить об исправности Oxygen Sensors можно только после соответствующей проверки, а не ограничиваться только считыванием кодов самодиагностики.
Проверять выходное напряжение (осциллографом, тестером) необходимо подключаясь к сигнальному проводу зонда при работающем и прогретом двигателе. На рисунке приведен графики выходного напряжения датчика содержания кислорода (k4), оборотов двигателя (W2), времени открывания форсунок (t5) при ХХ двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Заметно, что система функционирует при замкнутой обратной связи по выходному напряжения зонда ("closed mode"). ECM уменьшает время открывания форсунок при увеличении выходного напряжения ЛЗ (Oxygen Sensors). И наоборот, при бедной смеси - увеличивает.
|
|
Рис.3
Из выше сказанного следует, что в этом режиме НЕ ВОЗМОЖНА абсолютно достоверная проверка быстродействия (постоянной времени) датчика. Время нарастания (как и время уменьшения) его выходного напряжения зависит не только и не столько от его динамических свойств, а от "программной" постоянной времени инжекторной системы. Т.е. от дискретности приращения длительности следующего управляющего форсункой импульса напряжения (или их количества - Nissan). Проверка быстродействия зонда по его выходному напряжению возможна только при анализе его выходного напряжения после "принудительного холостого" хода или при Vf1-диагностике (практика) и теория. Пример методов полного "исследования" состояния Oxygen Sensor изложен.
Ресурс датчика содержания кислорода в выхлопных газах обычно составляет десятки тыс. км и в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Снижение ресурса зондов провоцирует применение этилированного бензина, низкая кондиция маслосъемных колец или колпачков, попадание в выхлопную систему тосола или силиконового герметика. Сопротивление нагревательного элемента обычно составляет от 1.2...15 Ohm.
Признаком необходимости проверки Oxygen Sensors является повышение расхода топлива, увеличение содержания СО, ухудшение динамики разгона автомобиля, появление неустойчивого ХХ (Idle). При этом возможно считывание соответствующего кода неисправности при инициализации самодиагностики. Неисправность зонда может провоцировать выход из строя катализатора и /или быть причиной неправильного функционирования системы рециркуляции отработанных газов.
Возможна самостоятельная проверка состояния зонда.
|
Видео-лекции, |
Проверка состояния зонда при диагностике причин неисправности топливной системы техническим персоналом СТО - обязательна. Но перед её проведением стоит узнать расценки на перечисленные ниже диагностические работы.
"Круглые глаза" или уговоры исполнителей: "...а зачем Вам это проверять?" должны насторожить при оценке квалификации исполнителей и желании иметь с ними дело. Диагноз: "...у Вас "мертвая лямбда..." должен подтверждаться объективными параметрами и готовностью "ответить" за свой диагноз, а не просто "аргументом": "Я так вижу..." или другими аргументами порочной практики диагностики "на слух", "на нюх", "на глаз" , на "ощупь"!
Безответственная замена узлов "по кругу", в надежде, что клиент "устанет" платить и "отвалит" - сколь массовое, столь и недопустимое явление! Синдром "стынь-сервиса", увы, присущ не только "гаражному спецу ремонта на коленке", но и навороченным якобы "дилерским" СТО с весьма приличным прикидом, кофе для VIP-клиентов, но с уровнем качества работы и порядочностью исполнителей - ниже уровня плинтуса ;(
В wwwboards.auto.ru/toyota/429578.html пример когда проводится замена без дОлжной диагностики причин происходящего :-(((
И
в wwwboards.auto.ru/toyota/433193.html
пример результативного использования
датчиков from BOSCH.
Обращаю Ваше внимание на то, что перед
изготовлением переходника для
использования Лямбда-зонда BOSCH (фото)
lexa38.narod.ru/lambda_k.html,
из
мерьте расстояние между центрами
крепежных отверстий "родного"
зонда. У верхнего зонда оно равно 44 мм, у
нижнего 38 мм.
Прим. Наваривать гайку необязательно, толщины фланца вполне достаточно для нарезания полноценной резьбы М18х1.5 (примерно 5 "ниток").
Проверьте осциллографом выходное напряжение зонда при ХХ и при принудительном ХХ (т.е. при отпущенной педали газа, но достаточно больших оборотах двигателя, когда осуществляется "отсечка" подачи топлива) и сравните с графиками: Вывод о необходимости замены Oxygen Sensors только на основании того, что "постоянно низкое его выходное напряжение при ХХ двигателя" - преждевременный. Это необходимое, но не достаточное условие замены. Например, при негерметичности впускного коллектора (т.н. "подсос воздуха") двигатель будет работать при слишком бедной смеси, выходное напряжение зонда будет низким, но зонд при этом будет "не виноват".
Видео реальных данных реального датчика см. в http://alflash.com.ua/avtovideo/library_6/index.php ( логин: user Пароль: user )
Если выходное напряжение зонда на ХХ двигателя постоянно больше 0,5...0,6 В, то необходимо проверить время открывания форсунок при ХХ, давление в топливной системе, датчик температуры двигателя, датчик разрежения или потока воздуха, убедиться в герметичности форсунок.
Если Oxygen Sensor
с подогревом (3-х
или 4-х контактный), то
проверьте сопротивление его нагревателя и
напряжение питания.
Если в результате проведенной
диагностики окажется что неисправен
зонд, то его необходимо заменить. Не
исключен вариант неисправности катализатора или датчика
его перегрева. Иногда причиной того, что
не гаснет индикатор "Check
Engine"("MIL")
при заведенном двигателе, является
небрежность технического персонала при
проведении ремонтных работ. Например
включение зажигания при снятом разъеме
какого-нибудь узла инжекторной системы,
в т.ч. и Oxygen Sensors.
Положительный опыт замен "родных" Oxygen Sensors на "вазовские зонды" BOSCH "LSH 25 0 258 005 133" (4-х контактные, 2 белых провода - подогрев, черный - сигнальный, серый - общий) и доступность их цены, позволяЛ рекомендовать этот вариант как альтернативу покупке "фирменного" Oxygen Sensor. По крайней мере, был риск потерять всего лишь 4 сотни русских рублей, а не 1-2 сотни американских...
Смотрите графики выходного напряжения зондов и практику их замены на двигателях Mazda, Mitsubishi, Toyota,
|
Датчики содержания кислорода в выхлопных газах ("точка зрения" ATRis v.5.0 IV кв. 2000 г.) |
||||
|
Mitsubishi |
||||
При замене на 4-х контактный зонд
необходимо один провод подогревателя и
сигнальный "минус" (экран) надежно
подключить к корпусу автомобиля. Второй
провод подогревателя необходимо
подключить к контакту, на котором всегда
"+" после включения "IGN".
Подключение к контакту "+" катушки
зажигания нецелесообразно, т.к.
некоторые системы используют
дополнительные "гасящие"
сопротивления в цепи питания катушки, а
также из-за значительного увеличения
токовой нагрузки на эту электрическую
цепь при холодном подогревателе ЛЗ. Подключение к контактам топливного
насоса иногда достаточно трудоемко. На
мой взгляд, стоит
использовать контакт
"IGN1,2" замка зажигания.
Обращаю Ваше внимание на то, что при использовании Oxygen Sensor from BOSCH следует сравнить сопротивления подогревателей. У "родных" оно иногда составляет примерно 12...15 Ом, а у bosch'евских - значительно меньше (1,5...3 Ом). Я не уверен, что транзистор каждого ECM сможет это выдержать. Поэтому вместо нагревателя можно подключить реле (чтобы не возникала неисправность "обрыв подогревателя), через которое подается напряжение 12 В на подогреватель. Естественно, что для ограничения выбросов напряжения "противо-э.д.с." (электромагнитной обмотки) параллельно подключается обычный диод.
|
|
|
|
Методика
проверки состояния Лямбда-зондов,
описание
принципиальных отличий титановых и
циркониевых Лямбда-зондов
изложены в отдельном материале. Здесь
приведена методика Checking
the Condition
Oxygen Sensor for Isuzu Rodeo (English).
Параметры oxygen Sensors BOSCH для инжекторной системы ВАЗ приведены в отдельной заметке.
Согласно Toyota
factory service manuals с 1997 года в инжекторных
системах автомобилей выпускаемых по
стандартам California-emission, используется
AIR/FUEL
(images A/F) sensors.The A/F sensor signal voltage varies accordingto the amount of oxygen sensors in
the ehhaust stream (see figure). Unlike the signal voltage from a heated
oxygen sensors (HO2S), the A/F sensors signal voltage increases as
the air-fuel mixture leans and decreases as the air-fuel mixture richens.
The signal voltage ranges from 0.48 to 0.80 volts(!)
Besides,
in a 1999 Camry
voltage
that corresponds with a specific A/F ratio is above (to 4.0
Volts). While the vehicle runs in
closed loop mode, the ECU uses the A/F sensor signal to lengthen or shorten
the fuel injector pulse width until attaining a stoichiometric air-fuel
mixture.
The
A/F sensor containts a ECM-controlled heater. At start-up, the heater helps warm
the A/F sensors to quickly operating temperature. With minimal exhaust gas flow,
the heater keeps the A/F sensor from cooling down.
(The
voltage shown on the a this sensor output voltage chart is what one would see if
one were using the factory Toyota scan tool to measure the A/F sensor parameter).
This
is not true!
Описание других, "5-wires A/F Ratio Sensors" - можно найти в этой страничке
Датчики на основе циркония, но более сложной конструкции:
|
|
Поиск (Search on Site)
К вопросу o "восстановлении" HO2 Sensors
Эта статья о Sensor Lean Mixture (датчики обедненной смеси) снимет все вопросы о их принципах работы и методах проверки.
|
2000-2010 al tech page |