Princip činnosti lambda sondy | Servis výfuků

V moderních systémech řízení vstřikování paliva hraje téměř hlavní roli lambda sonda ve výfukových plynech. Často se mu říká lambda sonda nebo O2 senzor, někdy výfukový senzor. Úkolem lambda sondy je převádět informace o obsahu kyslíku ve výfukových plynech na elektronický signál, který naopak čte elektronická řídicí jednotka vstřikování (ECU).

V moderních motorech se za optimální směs považuje poměr 14.7 dílů vzduchu na 1 díl paliva. Poměr vzduchu a paliva v palivové směsi určuje elektronická jednotka na základě signálů přijímaných ze snímačů instalovaných na motoru, přičemž kvalitu připravované směsi kontroluje ECU na základě signálů ze snímače O2 zadávaných do zpětné vazby. Pokud je palivová směs příliš bohatá nebo chudá, elektronická jednotka upraví její přípravu s ohledem na údaje lambda sondy. Snímač O2 vykonává jednu z hlavních funkcí v systému vstřikování paliva, provoz motoru do značné míry závisí na jeho správném stavu. Nejdůležitější podmínky pro výkon lambda sondy výfukových plynů jsou:

1. Zajištění těsnosti výfukového traktu a okamžitého umístění instalace čidla. Při výměně vadného senzoru O2 namažte jeho závity speciálním vodivým mazivem, abyste zabránili zaseknutí závitového spoje. K tomu byste neměli používat standardní maziva, protože Nejsou vodivé a závitová část snímače je pro něj elektrický kontakt. Nekvalitní kontakt (nebo kontakt s vysokým odporem elektrického proudu) způsobí nesprávnou funkci.
lambda sonda. Některá provedení umožňují instalaci těsnicí podložky. Nejčastěji jsou tyto podložky jednorázové a musí být vyměněny, když je senzor odstraněn.

2. Je považováno za nepřijatelné, aby se brzdová nebo chladicí kapalina nebo jiná činidla dostala do kontaktu s tělem snímače. K čištění jeho povrchu nepoužívejte žádná rozpouštědla ani aktivní čisticí prostředky.

3. Kvůli nízkým provozním proudům musí být zajištěny správné kontakty v konektorech elektrického obvodu a kabeláži snímače O2.

4. Použití paliva s vysokým obsahem olova (benzinu) může výrazně snížit životnost lambda sondy.

5. Přehřátí krytu snímače může způsobit selhání snímače. K přehřátí může dojít v důsledku nesprávně nastaveného časování zapalování nebo velmi bohaté palivové směsi. Na druhé straně může být palivová směs příliš obohacena kvůli ucpanému vzduchovému filtru, vadnému regulátoru tlaku paliva v systému, nefunkčnímu snímači teploty chladicí kapaliny atd.

Funkčně funguje lambda sonda jako spínač a vytváří napětí nad prahovou hodnotou (0.45 V), když je obsah kyslíku ve výfukových plynech nízký. Když je hladina kyslíku vysoká, senzor O2 sníží toto prahové napětí do ECU. V tomto případě je důležitým parametrem rychlost spínání snímače. U většiny systémů vstřikování paliva má snímač O2 výstupní napětí 40-100 mV. až 0.7-1V. Doba trvání fronty by neměla být delší než 120 ms. Je třeba poznamenat, že mnoho poruch lambda sondy regulátory nezaznamenávají a její správnou funkci lze posoudit až po
příslušné ověření.

Funkčnost senzoru O2 je nejlepší zkontrolovat pomocí osciloskopu. Na obr. 3 je znázorněn signál normálně pracující lambda sondy na zahřátém motoru běžícím na volnoběh.

Na obr. 4 je výstupní signál stále fungujícího, ale dobře používaného a prakticky zaneseného senzoru O2. Tento oscilogram zaznamenal pokles amplitudy výstupního signálu pod 0V, což ukazuje na vadné čidlo O2. Tuto poruchu snímače nejčastěji zaznamená autodiagnostický systém a na palubní desce se rozsvítí kontrolka „CHECK ENGINE“ signalizující poruchu.

Na obr. 5 je znázorněna nejčastější „nemoc“ lambda sond ve výfukových plynech, která se projevuje pomalou odezvou. Čas čela signálu (t) výrazně přesahuje 120 ms. Tato porucha snímače nevyhnutelně způsobuje zvýšenou spotřebu paliva a znatelný pokles dynamiky vozidla a autodiagnostický systém ji nezaregistruje, protože Tento parametr není kontrolérem sledován.

Poruchy „zamrzlých“ senzorů O2 regulátor nezaznamenává, protože hodnoty amplitudy signálů nepřekračují rozsah určený pro ně. U většiny systémů vstřikování paliva mohou být závady snímačů zjištěny pouze tehdy, když jejich signál spadá mimo tento stanovený rozsah. Nejčastěji je to 0-1V.

V těchto případech je tedy jasně zaznamenána pouze úplná absence signálu a jeho záporná hodnota, chyba je indikována kontrolkou „CHECK ENGINE“. Je však třeba poznamenat, že některé ECU mají schopnost diagnostikovat a detekovat závady na základě nepřímých znaků (poměr údajů ze snímače rychlosti vozidla nebo snímače polohy klikového hřídele, snímače polohy škrticí klapky, průtokoměru vzduchu atd.). V těchto případech může být zapnuta indikace „CE“.

Když je detekována porucha senzoru O2, regulátor se přepne do režimu řízení vstřikování na základě průměrných parametrů a zvýší obohacení

Životnost lambda sondy výfukových plynů je obvykle od 30 do 70 tisíc km. a do značné míry závisí na provozních podmínkách. Čidla s ohřevem zpravidla vydrží déle. Provozní teplota u nich bývá 315–320°C. Konstrukce těchto snímačů zahrnuje topné těleso, které má vlastní kontakty na konektoru. Funkčnost topného článku takových snímačů lze zkontrolovat pomocí běžného ohmmetru. Jejich odpor se obvykle pohybuje od 3 do 15 ohmů.

Vadná lambda sonda by měla být odstraněna, když je teplota motoru kolem 50°C, jinak v důsledku zaseknutí hrozí velké riziko stržení závitu. Před zahájením demontáže je nutné odpojit konektor snímače při vypnutém zapalování. U některých vozidel vyžaduje odstranění snímače O2 odstranění krytu výfukového potrubí. Známkou vadné lambda sondy může být zvýšená spotřeba paliva a zhoršení dynamiky vozidla, možný nestabilní chod motoru na volnoběh.

Senzory s podobným designem jsou většinou zaměnitelné. Je možné vyměnit i nevyhřívané za vyhřívané O2 (zpětnou výměnu nedoporučuji). Často však nastává problém s nekompatibilitou konektorů a nedostatkem dalších napájecích vodičů pro topné těleso. Pomocí těchto výměn můžete nezávisle položit další vodiče a připojit ohřívač k relé zapalování nebo relé elektrického palivového čerpadla. Je třeba vzít v úvahu, že proudový odběr ohřívače může být až 8–12 A. Pokud je to možné, je lepší zapojit tento obvod přes přídavné relé a pojistku, jak je znázorněno na obr. 9.

Na Obr. Na obrázku je schematický diagram konektorů, které se nejčastěji vyskytují u běžných senzorů kyslíku ve výfukových plynech. Barevné označení vodičů, konektorů (a jejich provedení) se může lišit a závisí na výrobci konkrétního snímače nebo vozidla. Bylo však zjištěno, že signální vodič O2 má často tmavší barvu než jeho ohřívač. Barevné označení vodičů ohřívače snímače je nejčastěji jednobarevné (často bílé), ale odlišné od signálního vodiče.

Na závěr bych rád poznamenal, že lambda sonda výfukových plynů je obvykle instalována v tandemu s katalyzátorem. Mnoho majitelů automobilů se domnívá, že jsou funkčně propojeny a mohou fungovat pouze ve dvojicích. Není to však tak úplně pravda. U většiny vozidel je lambda sonda instalována ve výfukovém traktu před katalyzátorem. Katalyzátor v tomto případě nemůže ovlivnit činnost snímače, i když existuje inverzní vztah a ten má zajistit, aby systém vstřikování paliva reguloval palivovou směs, aniž by ji obohacoval, čímž se prodlužuje životnost katalyzátoru.

Někteří majitelé aut nahrazují vadný katalyzátor rezonátorem a lambda sondu sami odpojují. V tomto případě ECU pracuje na průměrných hodnotách a nemůže zajistit optimální přípravu složení palivové směsi. Navíc dosažení nízké úrovně CO ve výfukových plynech u takových vozidel může být značně problematické. Často se v těchto případech po odpojení baterie stává provoz motoru nestabilním a není vždy optimalizován ani po značném počtu najetých kilometrů, protože Ne všechny ECU mají systém pro korekci režimů uložený v RAM a po vypnutí napájení ECU tyto hodnoty ztratí. Obnovení těchto hodnot může být někdy dražší než náklady na nový katalyzátor spolu s O2.

Nekontrolovaný senzor O2 může vést k jeho úplné destrukci a jeho základem jsou keramické destičky. Nejzávažnějším důsledkem odpojené lambda sondy může být selhání motoru, protože U mnoha vozů nemusí být kvůli nataženému rozvodovému řemenu (nejen) výfukové ventily těsně uzavřeny na začátku zpětného zdvihu pístu. V tomto okamžiku je velmi vysoké riziko, že se do spalovací komory dostane keramika a není těžké uhodnout, co to hrozí.

Pokud se rozhodnete vyměnit katalyzátor za rezonátor nebo jej jednoduše odstranit, lambda sondu neodpojujte a pokud selže, nainstalujte nový snímač. U vozů, kde je lambda sonda instalována na katalyzátoru, je situace ještě složitější, protože O2 řídí již vyčištěný výfuk. V tomto případě, pokud je katalyzátor odstraněn (i když je zachován O2), může být poměrně obtížné dosáhnout optimálního provozu motoru, protože program ECU nemusí být navržen pro „špinavější“ výfuk a často vnímá
je to jako porucha lambda sondy.

Důrazně doporučuji zkontrolovat činnost lambda sondy ve výfukových plynech alespoň jednou za 5000-10000 km. ujeté kilometry vozidla. Řešením tohoto problému s ovládáním může být indikátor provozu lambda sondy nainstalovaný na palubní desce.

Vladimír Kalinovskij
Corsa Automotive
2307 McDonald Ave
Brooklyn, NY 11223
(718) 998-0770
fax (718) 627–7312
Pozor! Činnost lambda sondy výfukových plynů by měla být kontrolována na zahřátém motoru a otáčkách klikového hřídele při normálních volnoběžných otáčkách +1200. Osciloskopová sonda musí být připojena k signálnímu vodiči O2 bez odpojení senzoru od ovladače.

Diagnostické lambda sondy, což eliminuje nutnost jejich výměny, můžete deaktivovat pomocí chiptuningu. To umožní úplné odstranění katalyzátoru.

Kyslíkový senzor: od obecného ke specifickému

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.

Kdysi, velmi dávno, byl kyslíkový senzor jen citlivým prvkem, 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:

• skener
• motor tester, připojení sond a spuštění zapisovače

Upřednostňuje se druhá možnost. 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.

Fyzikální princip činnosti snímače je popsán v mnoha knihách věnovaných elektronickým systémům řízení motoru a nebudeme se u něj zdržovat.

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. Vše 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.

Metoda testování kyslíkového senzoru

Jakmile pochopíte, jak kyslíkový senzor funguje, je snadné pochopit, jak jej zkontrolovat.

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 zjistíme, zda je problém 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, zkuste 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 článku „Analýza a diagnostika plynů“.

Kyslíkový senzor: Závěry

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 motorového testeru k signálnímu kolíku.
3. Umělou simulací chudé nebo naopak obohacené směsi a sledováním reakce sondy lze učinit spolehlivý závěr o její provozuschopnosti.
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.