Home ] Up ] ip ] DTC Toyota ] ToyotaS ] vz ] 3S ] 1Si ] D4 ] 2JZ-FSE ] FSE ] UTT_UDD ] 1MZ ] Idlet ] Simulator O-2 ] Vf1details ] Vf1new ] dtctoyota ] [ o2lean ] Lean ] LeanBurn ] LeanBurn2 ] Lean Burn, Vf and amateur ] ETCS ] rx ] lx470 ] PartNo ] Vin ]

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Особенности O2-Sensors в двигателе Lean Burn 4A-FE * 

 

Примечание: 1. Перед дальнейшим прочтением рекомендую ознакомиться с описанием стенда компьютерной диагностики и описанием (description) Oxygen Sensors.

Эта статья о Sensor Lean Mixture (датчики обедненной смеси) снимет все вопросы о  принципах их работы и о методах их проверки. 

Широкополосные датчики состава топливной смеси (Air/Fuel Ratio Sensors)  рассмотрены в этой страничке и в статьях с описанием методик их проверки. Напомню, что эти датчики состава смеси значительно отличаются от Sensors Lean Mixture.

При использовании Oxygen Sensor "from BOSCH" рекомендую сравнить сопротивления  нагревателей. У "родных" сопротивление (the Heater's Resistance) составляет примерно 12...15 Ом, а у bosch'евских - 2,5...3 Ом. Наврядли транзистор каждого ECM, который управляет током нагревателя, сможет это выдержать. Поэтому вместо нагревателя я подключаю реле (для предупреждения неисправности "обрыв нагревателя), через которое подается напряжение 12 В. Естественно, что для ограничения выбросов напряжения "противо-э.д.с." электромагнитной обмотки параллельно ей подключается обычный диод. 

2. При анализе состояния датчика содержания кислорода в выхлопных газах проверкой  напряжения на контакте Vf следует учитывать, что значение этого напряжения зависит от

- типа двигателя (LB или "обычный");

- типа инжекторной системы (L- или D-type);

- режима, в котором находится инжекторная система ("Oxygen Sensor Feedback Mode", "Diagnostic Mode" или "Learned Value Mode").
3. Анализ процессов в Sensor Lean Mixture, позволяло предположить возможность его замены обычным датчиком, хотя и без сохранения всех функций. Но об этом позже...

1989 Toyota Carina II* Engine: 4A-FE  1,6 L / 4 cyl / Gas / Lean Burn; Fuel:Fuel Injection; Mileage: 159259 km; VIN-code: JT1EAT171001.....; Symptoms:  Неустойчивый ХХ, повышенный расход топлива, код самодиагностики "21".

На этих графиках:

t3-время открывания форсунок (injectors pulse, black color), 

k4-выходное напряжение датчика (O2 output voltage, blue color), 

W2 - скорость вращения двигателя (rpm, green color).

bad Heated Lean Mixture Sensor Part No. 89463-20050 after install in this engine Oxygеn Sеnsor Part No.89465-41030Обращает на себя аномально большое время открывания форсунок (3,7 мсек)  при ХХ (idle), низкое напряжение на Sensor Lean Mixture  (PartsNo.89463-20050 - ND192500-0200_12 L, price $US 200...380). А так же невероятный "скачек" этого напряжения в режиме "принудительный ХХ", т.е. в ситуации, когда при закрытой дроссельной заслонке и больших оборотах двигателя,  подача топлива прекращается. 

 

Справа график параметров той же инжекторной системы после установки (из-за отсутствия "родного" датчика)  обычного, но Heated Oxygеn Sеnsor (тоже 4-х контактного, Part No.89465-41030, price $US 80...120). Заметны уменьшение времени открывания форсунок (до 3,3 мсек), значительные амплитуда и скорость реагирования на изменение состава топливной смеси выходного напряжения O2-Sensor.

 

Напомню, что Vf1-диагностика инжекторной системы обычного 4A-FE заметно отличается от методики для 4A-FE Lean Burn.

Рассмотрим пример "поведения" Heated Oxygen Sensor in 1998 Toyota Avensis (Bosch):

Engine: 4A-FE  1,6 L / 4 cyl / Gas; Fuel: Fuel Injection; Mileage: 7660 (!) km; VIN-code: SB153ABN00E0... Interior of Toyota Sensor Lean MixtureExterior of Toyota Heated Sensor Lean Mixture

Symptoms: Повышенный расход топлива (11,5 L/100 km), не зависящий от режима движения.

Oxygen Sensor a 4A-FE Engine (Avensis)

Рассмотрим напряжение на сигнальном проводе исправного (good)  Heated Sensor Lean Mixture (HSLM, Toyota Parts No. 89463-20050.

1995 Toyota Carina E; Engine: 4A-FE  1,6 L / 4 cyl / Gas Lean Burn; Fuel: Fuel Injection; Mileage: 102431 km; VIN-code:       SB153ABK00E089...
Symptoms:     Недостаточная динамика разгона ("тупая")

 

Good Heated Sensor Lean Mixture in 4A-FE (Lean Burn) Engine    Data if install exhaust backpressure tester in place of Oxygen sensor, but no disconnect sensorНа этом графике представлено напряжение на исправном датчике при ХХ (Idle), ускорении двигателя (the Aceleration), принудительный ХХ (the Deceleration). Особых замечаний или комментариев нет. Особенностью данного датчика является то, что сопротивление его нагревателя ((the Heater's Resistance) составляет примерно 1,6 Ohm.

Для проверки пропускной способности катализатора, т.е. для измерения давления в выхлопной системе, был выкручен датчик (Install exhaust backpressure tester in place of Oxygen sensor). Катализатор оказался в полном порядке (давление 5 kPa), но "заодно" были получены данные при выкрученном (снятом), но не отключенном датчике (see next image). 
Прим.: как много общего с первым  рисунком.
Прошу обратить внимание сколь значительно увеличилось время открывания форсунок на ХХ 
(с 3,1...3,2 ms до 3,9 ms)! И при этом пресловутый код "21" так и не появился... и к сожалению, в этом состоянии Vf1-диагностика не проводилась.. 

  

Green - is the Color for Heater Voltage for Sensor Lean Mixture ('96)

И тогда при проверке напряжения на контакте  (HT) подогревателя, который управляется ECM выяснилось, что на подогреватель подается импульсное (модулированное) напряжение.

 

На втором рисунке (справа) представлен график  изменения длительности импульсов  напряжения на нагревателе (#"HT") после заведения полутеплого двигателя. 
 t6-период их повторения (не зависит от температуры);
 t1-длительность времени, при котором на подогреватель не подается напряжение.

"Техническая суть" заключается в том, что по мере прогрева датчика, изменяется  действующее напряжение на его нагревателе. Что способствует увеличению его "моторесурса" и снижению времени "вхождения" в рабочий режим". После прогрева нагревателя, скважность этого напряжения если и меняется, то весьма незначительно и почти не зависит от режима двигателя (acceleration, deceleration,). Что объясняется необходимостью поддержания должного температурного режима, т.к. у датчика "бедной смеси" рабочая температура значительно выше. Является ли скважность этих импульсов функцией температуры двигателя или функцией времени было выяснено уже на другом авто.

Note*: 1. В силу особенностей компьютерного стенда диагностики параметров инжекторных  систем, длительность большая чем 50 мсек не отображается (т.е., в ПО стенда не заложена возможность отображения длительностей в масштабе большем, чем 10 мсек/дел). Поэтому, хотя в табличном виде они получены, но в графическом представлении выглядят как прямая линия. Модернизировать ПО для столь редкого измерения нецелесообразно... Т.к. этот параметр (скважность) после прогрева постоянен, то для его проверки достаточно обычного частотомера, с помощью которого можно проверить длительность сигналов на подогревателе. В данном случае стенд использовался только как средство получения "документальных" результатов.

2. При проверке параметров напряжения на подогревателе использовался стенд на базе обычного РС с промышленным 12-разрядным (!) АЦП (время преобразования 10 мксек). Поэтому, точность измерения на порядки превышает точность измерения, которая может быть получена при использовании осциллографа.

3. В силу банальности вопроса об "импульсности" напряжения на подогревателе, приведенный график получен после некоторой паузы с момента заведения и на полутеплом двигателе. Вполне вероятно, что после заведения более остывшего двигателя, длительность импульсов на подогревателе (t6-t1) будет больше.

4. При проведении данного "исследования" стенд синхронизировался непосредственно сигналом на подогревателе. Т.е. отсчет временных параметров начинался только после "достоверного установления" факта перехода напряжения на подогревателе в "высокое" состояние. После подтвержденного переключения, запоминалась длительность t1. После переключения в предыдущее состояние, в память записывался параметр t6.

*Столь пространные пояснения алгоритма вызваны недопониманием некоторыми читателями алгоритма (методики) получения данных и, судя по комментарием, считающих, что точность осциллографических методов измерения параметров импульсных сигналов недостижимым пределом для всех остальных.

Дополнительный материал о диагностике (и не только) O2-Sensors 

Интересны параметры инжекторной системы 1989 Toyota Carina II* Engine:4A-FE  1,6 L / 4 cyl / Gas Lean Burn / MT (use Sensor Lean Mixture Toyota Part No. 89463-20030)
Fuel:Fuel Injection  Mileage:136679 km VIN-code: JT1EAT17100052...

b.gif (13673 bytes) Каких-то особых замечаний к автомобилю у владельца не было. Но к этим "эскулапам" только попади... :-)

При проверке части параметров инжекторной системы выявлено, что время открывания форсунок при ХХ (данные на третей сек) прогретого двигателя, мягко говоря, большое и составляет 3,7...3,8 ms! Проверка датчиков и исполнительных устройств показала их полную исправность, хотя, к сожалению не удалось проверить в дОлжном ли диапазоне выходной ток HSLM...

Интересна реакция двигателя на повышение давления в топливной системе (параметры на 19 сек):

- уменьшение времени открывания форсунок (до 3,4 ms);

- увеличение оборотов ХХ (примерно на 100 rpm);

- улучшение (увеличение) разрежения во впускном коллекторе, что нашло своё отражение в уменьшении выходного напряжения MAP-sensor (0,07 В, специалисты понимают значимость этих "сотых" при ХХ двигателя).

Т.о., с одной стороны двигатель "хочет" топливо (что нашло свое отражение в увеличении оборотов ХХ), но только распыленное должным образом. а с другой стороны, его многовато, т.к. ECM существенно уменьшил время открывания форсунок.

На этом рисунке представлены те же параметры того же двигателя спустя 1 час (за такое время "соседи" проводят процедуру очистки форсунок жидкостью Wynns, кстати, на фото постоянный исполнитель). Обращаю Ваше внимание на то, что 

- время открывания форсунок при ХХ уменьшилось до 3,4 ms;

- несколько улучшилось разрежение во впускном коллекторе;

- пришлось уменьшить (почти на 200 rpm) обороты ХХ (после того как они возросли до 1050...1100 rpm).

Но, тем не менее, при повышении давления в топливной системе, время открывания форсунок продолжает уменьшаться. Но уже до 3,2 ms ! Так что резервы еще есть.

Off: О зависимости времени открывания форсунок (при ХХ) от правильности установки начального угла опережения зажигания - в другой раз.

Оказии пришлось ждать не долго ;-)

3.10.2002 была проведена диагностика инжекторной системы a 1994 Toyota Carina E 4A-FE Engine: 4A-FE  1,6 L / 4 cyl / Gas /  Lean Burn; Fuel: Fuel Injection; Mileage: 142935 km; VIN-code:    JT153ATK000051... Symptoms:  Жалобы: небольшая (я бы сказал, практически неощутимая) вибрация при ХХ прогретого двигателя..., некоторая "вялость" автомобиля и расход 8 литров на 100 км!

Время открывания форсунок (3,2 ms), обороты (756 rpm), разрежение во впускном коллекторе (260 mm Hg), диапазон напряжения на датчике (0,1...0,8 V) и время реакции системы на изменение состава смеси (<120 ms) Sensor Lean Mixture близки к идеальным, что косвенно подтверждается указанным (со слов владельца) расходом топлива... Но, оказалось, что есть резервы! При проверке установки начального угла опережения зажигания, выяснилось, что установлено 5 градусов "до верхней мертвой точки" (5 deg. BTDC)!

На рисунке справа представлены данные после установки правильного "опережения зажигания". Хорошо заметно "улучшение" показателей: время открывания форсунок снизилось до 3,0 ms, обороты ХХ не изменились (что естественно, т.к. их поддержанием "занимается" ECM), несколько улучшилось (уменьшилось) разрежение во впускном коллекторе (250 mm Hg). И при этом параметры обратной связи по выходному напряжению Sensor Lean Mixture не изменились... Т.е. они остались прежними, но в зоне меньшего времени открывания форсунок и с большей постоянной времени т.н. "лямбда-регулирования". Значимо улучшились динамические качества автомобиля.
Проверить реакцию инжекторной системы на установку более раннего опережения зажигания "не представлялось возможным", т.к. оказалось, что правильная установка опережения возможна только в крайнем положении трамблера. А это, как общеизвестно, повод "передать привет" мотористам, которые проводили замену ремня ГРМ. Надеюсь, авто приедет (после перестановки ремня) и "изыскания" можно будет продолжить. 

Предположение о том, что HSLM это "pre" Air-Fuel Ratio Sensor ("pre-Wide-Range Sensor") подтверждено окончательно. Boschа называет их примерные аналоги Oxygen Sensor, Type Code LSM 11 (“Lean” Sensor. This sensor is a galvanic concentration cell with solid electrolyte permitting measurement of oxygen concentration in exhaust gas. These sensors have an output signal that is both stable and insensitive to interference, as well as being suitable for extreme operating conditions. Sensor output ranges from lambda = 1.00 < > 2.00, in certain applications).

Главный вывод состоит в том, что методика проверки Toyota Sensor Lean Mixture совершенно отличается от методики проверки обычных "Лямбда-зондов" (видео в этой страничке) и требует понимания физических принципов анализа состава смеси по току через чувствительный элемент датчика. И конечно, надо помнить, что использование обычных, а тем более бошевских "лямбд" в Lean Burn Engine НЕВОЗМОЖНО.

p.s. А "тупость" этого авто была вызвана неправильной установкой  на два (!) зуба ремня ГРМ (при его замене очередными "умельцами зачинять на коленке"). 

О двигателе Lean Burn

Продолжение о Lean Burn

"Точка" в теме о Lean Burn

К вопросу o "восстановлении" HO2 Sensors

Типичный пример, когда невежественное "кроилово чревато попаданием"

Vladimir P. Leshchenko (aka alflash), 2003-2012 

     Возможно, что столь таинственные (еще сравнительно недавно), сколь и принципиальные отличия в датчиках Oxygen Sensors  и Sensors Lean Mixture станут более понятны из анализа отличий в подключении и внутренней структуре датчиков BOSCH LSF и LSU .

Oxygen Sensor LSF 4, SI-engines (l=1)
BOSCH LSF 4

Применение (application) - Бензиновые двигатели (gasoline engines) l = 1

Oxygen Sensor LSF 8, SI-engines (l=1)
BOSCH LSF 8

Применение (application) - Бензиновые двигатели (gasoline engines) l =1

 

Oxygen Sensor LSU 4, SI engines 
BOSCH LSU 4

Применение (application)
- Бензиновые двигатели (gasoline engines)
- Непрерывное l = 1 управление (continuous l = 1 control)
- Управление обедненными смесями (lean burn control or  gomogeneous lean operating mode)
- Прямое впрыскивание бензина (Gasoline Direct Injection Engines - GDI or D-4)
Преимущества (advantages) - Большой диапазон проверяемого состава воздушно-топливной смеси (measuring range), l= 0,7 ...  (air) 

Sensor Lean Mixture make a HJS Part No. Sensor Lean Mixture for "Lean Burn" 4A-FE make a HJS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полные описания всех типов кислородных датчиков - в статьях этой странички

 

 

 

2003-2014 al tech page

Другие статьи о диагностике