Jaké by měly být hodnoty lambda sondy?

Napsání tohoto materiálu bylo vyvoláno množstvím otázek na našem fóru souvisejících s nepochopením (nebo nepochopením) principu činnosti kyslíkového senzoru nebo lambda sondy.

Nejprve je třeba přejít od obecného ke konkrétnímu a pochopit fungování systému jako celku. Jen tak se vytvoří správné pochopení fungování tohoto velmi důležitého prvku ECM a vyjasní se diagnostické metody.

Abych nešel hluboko do plevele a nezahltil čtenáře informacemi, budu mluvit o zirkonové lambda sondě používané na vozech VAZ. Ti, kteří chtějí porozumět hlouběji, mohou samostatně najít a přečíst materiály o titanových senzorech, o širokopásmových kyslíkových senzorech (WOS) a přijít s metodami pro jejich testování. Budeme mluvit o nejběžnějším senzoru, který zná většina diagnostiků.

Takže kyslíkový senzor. Kdysi, velmi dávno, to byl jen citlivý prvek, bez jakéhokoli topení. Snímač se zahříval výfukovými plyny a trvalo to velmi dlouho. Přísné standardy toxicity vyžadovaly rychlé uvedení senzoru do plného provozu, v důsledku čehož lambda sonda získala vestavěný ohřívač. Kyslíkový senzor VAZ má proto 4 výstupy: dva z nich jsou ohřívač, jeden je uzemněn a jeden je signál.

Ze všech těchto výstupů nás zajímá pouze signálový. Průběh napětí na něm lze vidět dvěma způsoby:

a) skener
b) motor testerem, připojením sond a spuštěním zapisovače.

Druhá možnost je obecně vhodnější. Proč? Protože motortester umožňuje vyhodnocovat nejen aktuální a špičkové hodnoty, ale také tvar signálu a rychlost jeho změny. Rychlost změny je přesně charakteristikou stavu senzoru.

Takže to hlavní: kyslíkový senzor reaguje na kyslík. Ne na složení směsi. Ne na časování zapalování. Na nic jiného ne. Pouze pro kyslík. To je třeba si uvědomit. Jak přesně se to stane, je podrobně popsáno zde.

Na signální pin snímače je z ECU přivedeno referenční napětí 0.45 V Pro úplnou jistotu můžete odpojit konektor snímače a toto napětí zkontrolovat multimetrem nebo skenerem. Všechno je v pořádku? Poté senzor připojíme zpět.

Mimochodem, na starých zahraničních autech referenční napětí „odplouvá“ a v důsledku toho je narušen normální provoz sondy a celého systému. Nejčastěji je referenční napětí při odpojení snímače vyšší než požadovaných 0.45 V. Problém je vyřešen výběrem a instalací odporu, který stáhne napětí k zemi, čímž vrátí referenční napětí na požadovanou úroveň.

Dále je schéma činnosti senzoru jednoduché. Pokud je v plynech obklopujících senzor hodně kyslíku, pak napětí na něm klesne pod referenčních 0.45 V, přibližně na 0.1 V. Pokud je kyslíku málo, napětí se zvýší, asi 0.8 – 0.9 V. Krása zirkoniového senzoru spočívá v tom, že „přeskočí“ z nízkého na vysoké napětí, když obsah kyslíku ve výfukových plynech odpovídá stechiometrické směsi. Tato pozoruhodná vlastnost se využívá k udržení složení směsi na stechiometrické úrovni.

Po pochopení toho, jak senzor funguje, je snadné porozumět metodice jeho testování. Předpokládejme, že ECU generuje chybu související s tímto senzorem. Například P0131 „Nízká úroveň signálu lambda sondy 1“. Musíte pochopit, že senzor zobrazuje stav systému, a pokud je směs opravdu chudá, bude to odrážet. A jeho výměna je naprosto zbytečná!

Jak můžeme zjistit, zda problém spočívá v senzoru nebo v systému? Velmi jednoduché. Pojďme simulovat tu či onu situaci.

1. Například při reklamaci chudé směsi a nízkého napětí na signální svorce snímače zvýšíme přívod paliva zmáčknutím zpětné vypouštěcí hadice. Nebo při jeho nepřítomnosti stříkáním benzínu ze stříkačky do sacího potrubí. Jak reagovalo čidlo? Ukázala obohacenou směs? Pokud ano, nemá smysl to měnit, je třeba hledat důvod, proč systém dodává nedostatečné palivo.

2. Pokud je směs bohatá a sonda to zobrazuje, pokuste se vytvořit umělé sání odstraněním podtlakové hadice. Snížilo se napětí na snímači? To znamená, že je naprosto v pořádku.

3. Třetí možnost (docela vzácná, ale možná). Vytvoříme sání, zmáčkneme „zpátečku“ – ale signál na snímači se nemění, visí na úrovni 0.45 V nebo se mění, ale velmi pomalu a v malých mezích. To je ono, senzor je mrtvý. Protože musí citlivě reagovat na změny složení směsi, rychle se měnící napětí na signálním kolíku.

Pro hlubší pochopení dodám, že s trochou zkušeností lze snadno určit míru opotřebení snímače. To se provádí podle strmosti přechodových čel z bohaté směsi na směs chudou a zpět. Dobrý, provozuschopný senzor reaguje rychle, přechod je téměř svislý (hledejte samozřejmě s motortesterem). Otrávený nebo prostě opotřebovaný senzor reaguje pomalu, přechodová čela jsou plochá. Tento snímač vyžaduje výměnu.

Pochopením toho, že senzor reaguje na kyslík, lze snadno pochopit další společný bod. V případě vynechání zapalování, kdy se z válce dostane do výfukového traktu směs atmosférického vzduchu a benzínu, bude lambda sonda reagovat na velké množství kyslíku obsaženého v této směsi. Pokud tedy dojde k vynechání zapalování, je velmi možné, že dojde k chybě indikující chudou směs paliva se vzduchem.

Rád bych upozornil ještě na jeden důležitý bod: možný únik atmosférického vzduchu do výfukového traktu před lambda sondu. Zmínili jsme, že senzor reaguje na kyslík. Co se stane, když je před ní v uvolnění píštěl? Senzor bude reagovat na vysoký obsah kyslíku, který je ekvivalentní chudé směsi. Poznámka: ekvivalentní! V tomto případě směs může (a bude) bohatá a signál sondy je systémem mylně vnímán jako přítomnost chudé směsi. A ECU to obohatí! Výsledkem je paradoxní situace: chyba je „chudá směs“, ale analyzátor plynů ukazuje, že je bohatá. Mimochodem, analyzátor plynu je v tomto případě velmi dobrým diagnostickým pomocníkem. Jak používat informace získané s jeho pomocí je popsáno v tomto článku.

To znamená, zjištění.

1. Je nutné jasně rozlišovat mezi špatnou funkcí ECM a špatnou funkcí lambda sondy.

2. Sondu můžete zkontrolovat sledováním napětí na jejím signálním kolíku pomocí skeneru nebo připojením libovolného motorového testeru k signálnímu kolíku.

3. Umělým simulováním chudé nebo naopak obohacené směsi a sledováním reakce sondy lze učinit spolehlivý závěr o její použitelnosti.

4. Na základě strmosti přechodu napětí z „bohatého“ do „chudého“ stavu a naopak lze snadno učinit závěr o stavu lambda sondy a její zbytkové životnosti.

5. Přítomnost chyby indikující vadnou lambda sondu není v žádném případě důvodem k její výměně.

Diagnostika senzoru koncentrace kyslíku nebo λ-sondy

Obecné informace o senzoru koncentrace kyslíku

U moderních automobilových motorů vybavených systémem vstřikování paliva a katalyzátorem je nutné přesně řídit složení směsi vzduch-palivo (AF směs) a udržovat poměr přebytku vzduchu na konstantní úrovni (a = 1), který zajišťuje úsporu paliva a snížení obsahu toxických látek ve výfukových plynech.

Pro zajištění neustálého sledování složení TV směsi se používají senzory koncentrace kyslíku (DCC nebo λ-sondy), instalované ve výfukovém systému výfukových plynů a informující elektronickou řídicí jednotku motoru (ECU motoru nebo ECU-D) o kyslíku. koncentrace ve výfukových plynech.
Informace vstupuje do ECU motoru ve formě elektrických signálů a řídicí jednotka upravuje složení směsi změnou doby otevření vstřikovačů.

Když se změní koncentrace kyslíku ve výfukových plynech, generuje sonda λ výstupní napětí, které se přibližně mění od 0,1 B (pokud je obsah kyslíku vysoký – směs je chudá) dokud 0,9 B (s nízkým obsahem kyslíku – bohatá směs).

Pro normální provoz musí mít sonda λ teplotu ne nižší než 300 °С. Pro rychlé zahřátí snímače po nastartování motoru je v něm zabudováno topné těleso.
Signál z lambda sondy se používá v ECU motoru ke korekci trvání otevřeného stavu vstřikovačů a tím k udržení stechiometrického složení směsi vzduch-palivo.
Pokud je směs chudá (nízký rozdíl potenciálů na výstupu snímače), pak ECU vygeneruje příkaz k obohacení směsi (prodloužení doby otevření vstřikovače).
Pokud je směs bohatá (vysoký rozdíl potenciálů), je dán povel k chudnutí směsi (vstřikovač se na krátkou dobu otevře).

Nejčastěji používané kyslíkové senzory jsou zirkonové a titanové senzory koncentrace kyslíku, jejichž činnost je založena na tom, že jejich výstupní napětí zůstává konstantní (rovné 0,45 B na a = 1), ale může se náhle změnit z 0,1 B na 0,9 B kdy se součinitel přebytku vzduchu mění v rozmezí a = 0,99…1,11 při průchodu hodnotou a = 1.

Existuje několik typů senzorů koncentrace kyslíku.

• snímač s jednou potenciální svorkou a uzemněným pouzdrem. Z potenciálního výstupu jde signál do ECU motoru. Uzemnění vozidla se používá jako druhý signální vodič;
• snímač se dvěma potenciálními svorkami. Zde není měřicí obvod snímače spojen se zemí, ale je použit druhý vodič;
• snímač se třemi svorkami, z nichž jedna obsahuje měřicí signál, dva vodiče pro napájení elektrického ohřívače snímače. Jako měřící „země“ se používá „hmotnost“ vozu;
• snímač se čtyřmi svorkami. V tomto případě jsou ohřívač a snímač izolovány od země.

Poruchy vedoucí k nesprávným hodnotám lambda sondy

Kyslíkový senzor reaguje na parciální tlak kyslíku ve výfukových plynech, nikoli na přítomnost paliva v nich. Proto v některých případech lambda sonda falešně indikuje buď chudou, nebo bohatou TV směs.

1. Když dojde k vynechání zapalování (například je vadná zapalovací svíčka nebo je zkosená), kyslík, který nevstoupil do reakce spalování, proudí z válce do výfukového traktu, kde lambda sonda falešně registruje chudou směs vzduchu a paliva ( protože ve výfuku je hodně kyslíku).

2. Pokud dojde k netěsnosti ve výfukovém potrubí, lambda sonda zareaguje na kyslík ve vzduchu přicházející zvenčí a signalizuje ECU motoru, že směs ve válcích je příliš chudá.

Na falešnou chudost TV směsi každopádně reaguje elektronická řídící jednotka motoru, jako by to byla pravda, a automaticky zvyšuje přísun paliva do válců. To vede k potřísnění zapalovacích svíček palivem, vynechávání zapalování a značnému plýtvání palivem.

Kyslíkový senzor dává falešný signál o obohacení TV směsi, pokud dojde k „otravě“ senzoru. K otravě dochází, když se ve výfukovém potrubí objeví určité látky, které způsobí změnu statické charakteristiky lambda sondy a její postupné selhání. Nejběžnějším jedem je olovo (Рb) z olovnatého benzínu nebo křemíku (Si) ze silikonových tmelů.

K falešnému obohacení může dojít také v důsledku špatné funkce obtokového ventilu v systému recirkulace výfukových plynů, z elektrického rušení z blízkého vysokonapěťového vodiče zapalovacího systému a také ze špatného uzemnění lambda sondy.

Obr. 1. Vliv různých faktorů na vlastnosti lambda sondy

Externí kontrola lambda sondy

Vadný senzor kyslíku nelze opravit a vyžaduje výměnu, ale před výměnou je vhodné pečlivě zkontrolovat demontovaný senzor. To pomůže určit důvod, proč senzor selhal. Jinak nový senzor dlouho nevydrží.

• Černé saze na snímači se obvykle tvoří při provozu na bohaté TV směsi.
• Usazování bílého (křídovitého) prášku na snímači nastává, když je snímač „otráven“ křemíkem, například pokud byl při opravě motoru nesprávně aplikován silikonový tmel.
• Přítomnost bílého písku na snímači znamená, že je otráven nemrznoucí kapalinou z chladicího systému. V tomto případě může být snímač zelený, ale s největší pravděpodobností je vadná hlava válců nebo těsnění hlavy.
• Tmavě hnědé usazeniny na snímači indikují příliš mnoho oleje ve výfukových plynech (chybný systém ventilace klikové skříně, opotřebené o-kroužky pístů atd.).

Diagnostika kyslíkového senzoru pomocí skeneru

Diagnostický postup je následující.
1. Připojte skener k diagnostickému konektoru vozidla.
2. V klidovém režimu dobře zahřejte motor a snímač koncentrace kyslíku a poté zvyšte otáčky na Počet otáček 2500.
3. Ujistěte se, že řídicí systém motoru pracuje v uzavřeném režimu.
4. Nastavte skener tak, aby zaznamenával parametry senzoru kyslíku a zaznamenával.
5. Prohlédněte si záznam a určete parametry výstupního signálu lambda sondy.
6. Pokud systém přívodu paliva a lambda sonda fungují správně, amplituda signálu by měla kolísat rovnoměrně s frekvencí 3 . 10 Hz (čím vyšší frekvence signálu, tím spolehlivější systém funguje) při konstantních otáčkách motoru. Nižší úroveň signálu musí být v rozsahu 0,1 – 0,3 V, horní – mezi úrovněmi 0,6…0,9 V. Hrany signálu musí být strmé.

Diagnostika lambda sondy pomocí multimetru

Pro diagnostiku lambda sondy použijte digitální multimetr (nejlépe automobilový) v režimu měření stejnosměrného napětí s vysokým vstupním odporem. Připojení multimetru k kyslíkovému senzoru je znázorněno na obr. 2.

Motor je zahřátý, řídicí systém by měl pracovat v uzavřeném režimu, multimetr zobrazí průměrnou hodnotu napětí na výstupu senzoru:

• Pokud senzor nereaguje na měnící se koncentrace kyslíku ve výfukových plynech, bude na jeho výstupu konstantní napětí přibližně 450 mV. Je však předčasné dělat závěry o poruše snímače, protože snímač funguje; se symetrickým výstupním signálem bude dávat výstupní signál s průměrnou hodnotou napětí 450 – 500 mV;
• hodnoty větší než 550 mV znamenají, že většinu času je napětí na výstupu snímače vysoké, tj. palivový systém zásobuje motor bohatou směsí nebo je snímač koksován;
• Hodnota nižší než 350 mV znamená, že většinu času je napětí na výstupu snímače nízké, tj. palivový systém zásobuje motor chudou směsí. Může dojít k úniku podtlaku v sacím potrubí nebo omezenému přívodu paliva přes ucpaný filtr nebo vstřikovač.

Pokud multimetr, který používáte, podporuje režim pro stanovení maximální a minimální hodnoty signálu, bude výsledek informativnější (Tabulka 1).

Tabulka 1. Analýza hodnot multimetru při kontrole lambda sondy