|
Особенности
O2-Sensors в двигателе Lean Burn 4A-FE *
(рабочие заметки)
Примечание:
1. Перед дальнейшим
ознакомлением 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 их принципах работы и методах проверки.
Широко-полосные датчики состава топливной смеси (Air/Fuel
Ratio Sensors) рассмотрены в
этой страничке и в статьях с описанием
методик их проверки. Напомню, что эти датчики более чем 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. Я не уверен в том, что
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 с помощью
проверки 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 сути происходящего в Sensor Lean Mixture,
позволяет 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: JT1EAT17100165105
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),
-скорость
вращения двигателя (rpm, green color).
|
Обращает 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.
|
Это 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.
|
|
Cчитаю необходимым напомнить,
что Vf1-диагностика инжекторной системы
обычного 4A-FE заметно отличается от методики
для 4A-FE Lean Burn.
|
Примечательно и пока
необъяснимо "поведение" Heated Oxygen Sensor in 1998 Toyota
Avensis:
Engine:
4A-FE 1,6 L / 4 cyl / Gas
Fuel: Fuel Injection
Mileage: 7660 (!) km
VIN-code: SB153ABN00E034646
Symptoms:
Повышенный расход топлива (11,5 L/100 km), который
не зависит от условий эксплуатации.

Предлагаю также рассмотреть
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: SB153ABK00E089035
Symptoms: Недостаточная
динамика разгона ("тупая")
|
На 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... К сожалению, в
этом состоянии Vf1-диагностика
не проводилась..
|
Но самое интересное выяснилось при
проверке напряжения на контакте (HT) подогревателя, который управляется ECM!
Т.е. на подогреватель подается импульсное (модулированное)
напряжение. See
please next images:
|
 
|
На
втором рисунке 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.
|
"
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
|
Особенности O2-Sensors в двигателе Lean Burn 4A-FE
* 
Примечание: 1. Перед дальнейшим ознакомлением рекомендую ознакомиться с
описанием стенда компьютерной диагностики и
описание (description) Oxygen Sensors.
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. Я не уверен в том, что
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 с
помощью проверки 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 сути происходящего в Sensor Lean Mixture, позволяет 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: JT1EAT17100165105
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),
-скорость вращения двигателя (rpm, green color).
|
Обращает
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. |
|
Это 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. |
|
Cчитаю необходимым напомнить, что
Vf1-диагностика инжекторной системы обычного 4A-FE заметно отличается
от методики для 4A-FE Lean Burn. |
Примечательно и пока необъяснимо "поведение" Heated Oxygen Sensor in 1998 Toyota
Avensis:
Engine: 4A-FE
1,6 L / 4 cyl / Gas
Fuel: Fuel Injection
Mileage: 7660 (!) km
VIN-code: SB153ABN00E034646
Symptoms: Повышенный расход топлива (11,5 L/100
km), который не зависит от условий эксплуатации.

Предлагаю также рассмотреть 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: SB153ABK00E089035
Symptoms: Недостаточная динамика разгона ("тупая")
|
На
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...
К сожалению, в этом состоянии
Vf1-диагностика не проводилась.. |
Но самое интересное выяснилось при проверке напряжения на контакте (HT)
подогревателя, который управляется ECM! Т.е. на подогреватель подается
импульсное (модулированное) напряжение. See please next images:
|
 На
втором рисунке 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, уменьшается действующее напряжение на его нагревателе. После
прогрева скважность этого напряжения если и меняется, то весьма незначительно
и, практически, не зависит от режима двигателя (acceleration, deceleration,),
хотя и увеличивается при ХХ. Что объясняется необходимость 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: JT1EAT17100052067
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 ;-)
23.10.2002 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: JT153ATK000051086
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
этом рисунке 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"), уже подтверждено окончательно.
p.s. А "тупость" этого авто была вызвана
неправильной установкой на два (!) зуба
ремня ГРМ (при замене ремня)...
"Точка" в теме о Lean Burn
К
вопросу o "восстановлении" HO2 Sensors
Vladimir P. Leshchenko
(al)
Возможно,
что столь таинственные (еще сравнительно
недавно), сколь и
принципиальные отличия в датчиках Oxygen
Sensors и Sensors Lean Mixture станут для Вас более понятны из
анализа отличий в подключении и внутренней
структуре датчиков BOSCH LSF и LSU ... (да простит
меня уважаемый BOSCH!)
|
Oxygen
Sensor LSF 4, SI-engines (l=1)

|
|
Применение
(application) - Бензиновые двигатели (gasoline engines)
l
= 1 |
|
Oxygen
Sensor LSU 4, SI engines

|
|
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 динамический диапазон составов
топливных смесей (measuring range) l=
0,7 ... (air) |
|
Oxygen Sensor LSF 8, SI-engines
(l=1)

|
|
Применение
(application)
- Бензиновые двигатели (gasoline engines) l
=1 |
Part No. Sensor Lean Mixture for "Lean Burn" 4A-FE make a HJS
|
*I'd
appreciate any data you could email me to help sort this problem out
К
вопросу o "восстановлении" HO2 Sensors
Полные описания всех типов
кислородных датчиков - в статьях этой
странички
|