на оборотах холостого ходу

Рисунок 8.1 – Осцилограма вихідної напруги лямбда-зонда BOSCH на основі оксиду цирконію

dT: – значення інтервалу часу між двома маркерами. В даному випадку відповідає часу прогрівання лямбда-зонда і рівне ~30 s;

А: – значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає опорній напрузі, що поступає від блоку управління двигуном і рівно ~450 mV;

A-B: – значення різниці напруг між двома вказаними маркерами моментами часу. В даному випадку відповідає відхиленню опорної напруги, що поступає від блоку управління двигуном на величину, після досягнення якої лямбда-зонд вважається прогрітим і готовим до роботи і рівно ~250 mV.

Рисунок 8.2 – Осцилограма вихідної напруги лямбда-зонда BOSCH на основі оксиду цирконію після пуску прогрітого до робочої температури двигуна

Опорна напруга на сигнальному дроті лямбда-зонда в блоках управління двигуном може мати і інші значення. Наприклад, для блоків управління виробництва Ford воно рівне 0 V, а для блоків управління двигуном виробництва Daimler Chrysler – 5 V. Вимірювання напруги вихідного сигналу лямбда-зонда блок управління двигуном проводить щодо сигнальної " маси" датчика (рис. 8.3).

1 – точка підключення щупа осцилографа для отримання осцилограми вихідного сигналу датчика.

Рисунок 8.3 – Схема підключення осцилографа до лямбда-зонда BOSCH на основі оксиду цирконію

Сигнальна " маса" лямбда-зонда залежно від його конструкції може бути виведена через окремий дріт на роз'єм датчика, а може бути сполучена з корпусом датчика і при установці датчика, у такому разі, автоматично з'єднуватися з " масою" автомобіля через різьбове з'єднання. Сигнальна " маса" лямбда-зонда, виведена через окремий дріт на роз'єм датчика, в більшості випадків сполучена з " масою" автомобіля. Але зустрічаються блоки управління двигуном, де дріт сигнальної " маси" лямбда-зонда підключений не до „маси” автомобіля, а до джерела опорної напруги.

В таких системах вимірювання напруги вихідного сигналу лямбда-зонда блок управління двигуном проводить щодо джерела опорної напруги, до якої підключений дріт сигнальної " маси" лямбда-зонда.

Аналізуючи осцилограму напруги вихідного сигналу лямбда-зонда на різних режимах роботи двигуна, можна виявити несправності як самого датчика, так і системи управління двигуном в цілому. Блок управління на прогрітому двигуні оцінює по вихідній напрузі нагрітого до робочої температури лямбда-зонда відхилення складу суміші від стехіометричного (ідеальне співвідношення повітря/паливо). У випадку, якщо згоряє стехіометрична суміш, напруга вихідного сигналу лямбда-зонда буде рівна 445-450mV.

Відстань від випускних клапанів газорозподільного механізму до місця розташування датчика і значний час реакції чутливого елементу датчика приводять до деякої інерційності системи, що не дозволяє безперервно підтримувати стехіометричний склад суміші. Практично, при роботі двигуна на сталому режимі, склад суміші постійно відхиляється від стехіометричного в діапазоні ± 2~3 % з частотою 1~2 рази в секунду. Цей процес чітко простежується по осцилограмі вихідної напруги сигналу лямбда-зонда (рис. 8.4).

Низька частота перемикання вихідного сигналу лямбда-зонда вказує на збільшений діапазон відхилення складу суміші від стехіометричного. Така несправність може бути викликана збільшеним часом переходу вихідної напруги зонда від одного рівня до іншого через старіння або отруєння датчика.

Час переходу вихідної напруги зонда від одного рівня до іншого не повинний перевищувати 120 ms (рис. 8.5). Причиною значного збільшення часу переходу вихідної напруги зонда від одного рівня до іншого може стати отруєння або старіння датчика.

F: – значення частоти між двома маркерами (1/dT). В даному випадку відповідає частоті перемикання вихідного сигналу лямбда-зонда приблизно 1, 2 Hz.

Рисунок 8.4 – Осцилограма вихідної напруги лямбда-зонда BOSCH на основі оксиду цирконію. Визначення частоти переключення лямбда-зонда

Отруєння датчика може бути викликано вживанням присадок до палива або масла, що містять свинець і деякі інші елементи, або вживанням при ремонті двигуна деяких видів герметиків. Старіння датчика відбувається внаслідок його роботи в агресивному середовищі з високою температурою.

Через старіння вихідний електричний опір чутливого елементу лямбда-зонда знижується при значно більш високій температурі до значення, при якому датчик набуває здатність відхилювати опорну напругу. Через збільшений електричний опір розмах вихідної напруги сигналу лямбда-зонда зменшується (рис. 8.6).

dT: – значення інтервалу часу між двома маркерами. В даному випадку відповідає часу переходу вихідної напруги зонда від низького рівня до високого і складає ~78 ms.

Рисунок 8.5 – Осцилограма вихідної напруги лямбда-зонда BOSCH на основі оксиду цирконію. Визначення часу переключення лямбда-зонда з одного крайнього положення в друге

Старіючий лямбда-зонд легко можна виявити по осцилограмі напруги його вихідного сигналу на таких режимах роботи двигуна, коли потік і температура відпрацьованих газів знижуються. Це режим холостого ходу і малих навантажень. Практично старіючий лямбда-зонд все ще працює на рухомому автомобілі, але як тільки навантаження на двигун знижується (холостий хід), розмах сигналу швидко починає зменшуватися аж до зникнення коливань (рис. 8.7).

А: – значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає максимальній напрузі вихідного сигналу лямбда-зонда і дорівнює ~720 mV;

A-B: – значення різниці напруг між двома вказаними маркерами моментами часу. В даному випадку відповідає розмаху вихідної напруги сигналу зонда ~260 mV.

Рисунок 8.6 – Осцилограма вихідної напруги старого лямбда-зонда на основі оксиду цирконію

Напруга вихідного сигналу стає майже стабільною, її значення стає близьким опорній напрузі 300-600 mV. У разі значного підвищення температури чутливого елементу вихідний електричний опір лямбда-зонда дещо знижується і його здатність відхиляти опорну напругу зростає.

А: – значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає середньому значенню напруги вихідного сигналу лямбда-зонда і рівне ~550 mV.

Рисунок 8.7 – Осцилограма вихідної напруги старого лямбда-зонда на основі оксиду цирконію

на оборотах холостого ходу

Цією особливістю датчика можна скористатися підвищивши температуру і швидкість потоку відпрацьованих газів шляхом збільшення навантаження або оборотів двигуна, розігріваючи таким чином чутливий елементу зонда до більш високої температури. Якщо в такому режимі роботи двигуна осцилограма вихідного сигналу набуває звичний вигляд, це вказує на те, що лямбда-зонд все ще здатний забезпечити близький до заданого склад робочої суміші під час руху автомобіля. При цьому водій автомобіля часто не помічає збільшення витрати палива, зниження потужності і приємістості двигуна, але робота двигуна на оборотах холостого ходу може бути нестійкою, може з'являтися плавання оборотів холостого ходу.

Іноді зустрічається несправність лямбда-зонда, що викликає появу викидів напруги негативної полярності (рис. 8.8). У випадку появи такої несправності, витрата палива дуже сильно зростає, потужність двигуна значно знижується, при різких перегазовках спостерігаються викиди сажі з вихлопної труби, робоча поверхня ізоляторів свічок запалення покривається сажею.

Ця несправність виникає унаслідок внутрішньої, а іноді і зовнішньої розгерметизації лямбда-зонда. Чутливий елемент зонда порівнює рівень вмісту кисню у відпрацьованих газах і в атмосферному повітрі. У разі виникнення значної різниці рівнів вмісту кисню в камері з атмосферним повітрям і у відпрацьованих газах, датчик генерує напругу ~1 V. По-лярність цієї напруги залежить від того, в якій з камер знизився рівень вмісту кисню. У справній системі рівень вмісту кисню змінюється тільки з боку відпрацьованих газів і лише у бік зменшення. Рівень вмісту кисню в камері з атмосферним повітрям при цьому виявляється значно вище за рівень вмісту кисню у вихлопних газах, унаслідок чого зонд генерує напругу 1 V позитивної полярності.

У випадку розгерметизації лямбда-зонда, в камеру з атмосферним повітрям проникають відпрацьовані гази з низьким вмістом кисню. На режимі гальмування двигуном (закрита дросельна заслінка при обертанні двигуна з високою частотою, подача палива при цьому відключена) у вихлопну систему двигуна викидається майже чисте атмосферне повітря. У такому разі, рівень вмісту кисню у вихлопній системі різко зростає і рівень вмісту кисню в атмосферній камері зонда виявляється значно нижче за рівень вмісту кисню у відпрацьованих газах, унаслідок чого зонд генерує напругу 1 V негативної полярності. Блок управління двигуном у такому разі вважає лямбда-зонд справним, оскільки незабаром після пуску двигуна і прогрівання, датчик відхиляє опорну напругу і понижає її до ~0 V.

А: – значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає напрузі вихідного сигналу лямбда-зонда під час роботи двигуна на холостому ходу і складає ~45 mV;
A-B: – значення різниці напруг між двома вказаними маркерами моментами часу. В даному випадку відповідає розмаху вихідної напруги сигналу зонда при різкій зміні режиму роботи двигуна і складає ~650mV.
Snap throttle – закладка, що вказує на момент різкого відкриття дросельної заслінки.

Рисунок 8.8 – Осцилограма вихідної напруги несправного в наслідок розгерметизації лямбда-зонда на основі оксиду цирконію

Вихідна напруга зонда напругою ~0 V свідчить про близький рівень вмісту кисню у відпрацьованих газах і в розгерметизованій атмосферній камері зонда. На блок управління двигуном поступає сигнал зонда низького рівня, що є для нього свідоцтвом збідненої суміші. Внаслідок цього, блок управління двигуном збагачує суміш. Таким чином, розгерметизація лямбда-зонда приводить до значного збагачення суміші. При цьому багато систем самодіагностики виявити дану несправність зонда не здатні. Ресурс датчика кисню у відпрацьованих газах при використанні вітчизняних бензинів складає 20 000 – 80 000 км.

8.3 Порядок виконання роботи та обробка результатів досліду

Діагностика лямбда-зонда в даній лабораторній роботі буде виконуватись на базі двигуна Ford 1, 6 EFi. Ознайомтесь з лабораторною установкою, з електричною та функціональною схемою двигуна Ford 1, 6 EFi, розміщенням на двигуні лямбда-зонда. Виконайте за вказівкою викладача діагностику лямбда-зонда. Результати досліджень занесіть в табл. 8.1.

Таблиця 8.1 – Результати експериментів

У висновку зробіть заключення щодо придатності лямбда-зонда, що діагностувався.