Diagnostika senzoru koncentrace kyslíku nebo λ-sondy.

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 (Pb) 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

Povinným prvkem palivového systému všech vstřikovacích vozidel je lambda sonda, která je snímačem hladiny kyslíku ve výfukových plynech.

Příznaky poruchy lambda sondy

Shromažďuje a předává potřebné informace elektronické řídicí jednotce vozidla, která na základě těchto informací reguluje obohacování palivové směsi. Porušení normální funkčnosti lambda sondy vede k nouzovému provozu motoru, který je plný selhání dalších prvků a systémů. Množství oxidu uhelnatého ve výfukových plynech se navíc desetinásobně zvyšuje.

Životnost lambda sondy

Lambda sonda, stejně jako jakýkoli jiný prvek automobilu, má určitý zdroj, a proto je většina výrobců automobilů doporučuje vyměnit na základě najetých kilometrů:

• nevyhřívané senzory – 50–80 tisíc km;
• vyhřívané senzory – 100 tisíc km;
• rovinný – 160 tisíc km.

Příčiny poruch při provozu lambda sondy

Pokud lambda sonda selhala dříve, je to signál, že selhal jeden ze systémů vozidla. Hlavní důvody selhání lambda sondy jsou:

• kontaminace snímače produkty spalování;
• teplotní přetížení;
• poruchy v palivovém systému vedoucí k nadměrnému obohacení směsi;
• poruchy v palubním elektrickém obvodu;
• mechanické poškození.

Pro snímač jsou zvláště nebezpečné produkty spalování oleje nebo chladicí kapaliny (nemrznoucí kapaliny), které se dostaly do válců v důsledku opotřebení stíracích kroužků oleje nebo porušení těsnosti součástí motoru.

Selhání kyslíkového senzoru je charakterizováno následujícími příznaky:

• počítač vygeneroval odpovídající chybu;
• ztráta výkonu (reproduktory);
• Nestabilní chod motoru (trhání);
• „plovoucí“ rychlost;
• porucha motoru při volnoběžných otáčkách;
• zvýšená spotřeba paliva;
• zvýšená toxicita výfukových plynů.

Jak sami zkontrolovat lambda sondu

Pokud máte podezření, že je snímač vadný, neodkládejte jeho diagnostiku. Je samozřejmě lepší kontaktovat specializovanou službu, kde mohou provést přesnou diagnózu pomocí moderního vybavení. Pokud to není možné, můžete zkusit sondu zkontrolovat sami pomocí voltmetru nebo multimetru v režimu voltmetru.

K tomu najdeme jeho umístění. Pokud je pouze jeden senzor, je nejčastěji umístěn před katalyzátorem, pokud má váš vůz dva senzory, první je třeba hledat před katalyzátorem a druhý – za ním. Při vizuální kontrole lambda sondy určíme její typ: s ohřevem nebo bez ohřevu. Vyhřívaná čidla mají obvykle 4 vodiče, z nichž 2 jdou do topné spirály. Zatím se jich nedotkneme. Nás zajímají další dva. Právě k nim připojujeme svorky voltmetru (bez zohlednění polarity).

Dále nastartujeme motor a zahřejeme ho. Při volnoběhu by měl voltmetr ukazovat napětí 0,3-0,5 V.

Při zvýšení rychlosti se napětí může zvýšit na 0,8-1 V. Pokud nedochází k žádnému kolísání, nebo pokud hodnota překročí 1 V, lze snímač považovat za vadný.

Funkčnost vyhřívané topné spirály lambda sondy zjistíte kontrolou ohmmetrem pomocí 2 vodičů, které nepoužíváme. Odpor cívky by měl být do 5 ohmů.