Датчик обогащения топливной смеси

Датчик обогащения топливной смеси

Самая, пожалуй, важная особенность систем электронного впрыска топлива – это наличие обратной связи по составу топливовоздушной смеси. Используя лямбда-зонд, блок управления двигателем в любой момент определит, является смесь богатой или бедной (если используется узкополосный датчик кислорода).  Или даже точно узнает состав смеси (при установке широкополосного датчика).

Богатая — бедная смесь

Далее вступает в действие алгоритм замкнутой петли (в англоязычной терминологии – closed loop). Постоянно анализируя сигнал с кислородного датчика, контроллер изменяет состав топливной смеси каждый раз, когда напряжение датчика переходит порог, соответствующий стехиометрической смеси (идеальному соотношению топливо/кислород). Поэтому при работе двигателя напряжение на выходе лямбда-зонда имеет вид, близкий к синусоиде.

Как только напряжение поднимается (смесь из бедной превращается в богатую), контроллер, выждав некоторое время, начинает постепенно уменьшать время впрыска, обедняя смесь. Это продолжается до момента, когда напряжение на кислородном датчике не упадет, указав на переход смеси в бедную. Далее время впрыска вновь увеличивается –  поэтому алгоритм и называется «замкнутой петлей».

Поскольку по мере эксплуатации автомобиля реальные параметры работы могут серьезно отклоняться от идеальных, заданных прошивкой, применяется параметр долгосрочной коррекции состава смеси. Его задает алгоритм самообучения, «на пальцах» его работу можно объяснить так: если длительное время краткосрочная коррекция (задаваемая по лямбда-зонду) значительно отклоняется от нуля, то усредненное значение отклонения учитывается при расчете времени открытия форсунок еще до применения краткосрочной коррекции.

Таким образом, даже при серьезных отклонениях данных с датчиков и реального состояния мотора система впрыска поддерживает заданный состав смеси. Однако любая коррекция имеет свои пределы, и при выходе параметров коррекции за граничные значения загорится индикатор Check Engine.

Причины  и симптомы появления ошибки P0172

Как только параметры коррекции (в диагностических программах обычно отображаемые в процентах) опускаются ниже заданного порога (например, -70%), автоматически фиксируется ошибка с кодом по стандарту OBD-II P0172. Для понимания причин возникновения такой ошибки нужно знать, что сам по себе состав смеси ЭБУ неизвестен, он отталкивается исключительно от напряжения на выходе лямбда-зонда.

Загрязненный лямбда -зонд

Поэтому первая причина, которая может вызвать возникновение ошибки P0172 – это банальное загрязнение измерительного элемента лямбда-зонда сажей. В этом случае даже при очень обедненной смеси кислород из отработанных газов не проникает сквозь нагар к лямбда-зонду, и на выходе постоянно будет сигнал, соответствующий богатой смеси. Соответственно ЭБУ впрыска уменьшит параметр коррекции топлива до тех пор, пока он не начнет зашкаливать. Для алгоритма это станет поводом индикации ошибки P0172.

Без диагностики симптомы при этом очевидны. Холодный двигатель запускается нормально или слегка затрудненно (так как на пусковом режиме и при прогреве алгоритм «замкнутой петли» отключается), затем стабильность работы мотора все ухудшается, машина глохнет под нагрузкой.

Свечи покрыты белым нагаром или даже имеют следы перегрева (температура горения бедных смесей выше).

При диагностике нет «синусоиды» на выходе лямбда-зонда, напряжение не меняется даже на режимах принудительного холостого хода, когда топливоподача отключается, и исправный кислородный датчик однозначно показал бы бедную смесь.

Однако смесь и на самом деле может быть богатой. На автомобилях, оборудованных датчиком массового расхода воздуха, одна из самых вероятных причин – это именно неисправность ДМРВ. Со временем эти датчики начинают завышать показания.

Если для моторов ВАЗ нормальным расходом воздуха на холостом ходу является 9-10 кг/ч, то при неисправности датчика может быть и 15 и больше. Автору доводилось видеть «Газель», которая буквально заливала мотор бензином, потому что на холостом ходу у нее расход воздуха составлял якобы 90 кг/ч.

Причем примитивный алгоритм старого «Микаса» даже не считал это неисправностью.

Датчики системы впрыска могут быть и исправными, но топливо все равно расходуется из-за механических причин:

• неисправность регулятора давления топлива, не сбрасывающего излишки в обратку (современные регуляторы встраиваются в модуль бензонасоса и физически обратки нет – «лишнее» топливо уходит сразу в бензобак);
• и негерметичность форсунок.

То есть ЭБУ рассчитывает время впрыска правильно, но в реальности топлива в цилиндры подается больше расчетного, и «замкнутая петля» вновь уводит коррекции в серьезный минус. Возможно и пережатие самого шланга обратки на старых автомобилях со сливной рампой: регулятор и рад бы сбросить лишнее топливо в бак, но не получается.

Сразу все форсунки начинают «лить» редко, так что эту проблему можно отличить сразу: в одном-двух цилиндрах свечи  чернее, чем в остальных. Если же перелив происходит из-за неисправности регулятора давления, то черными будут все свечи. И подключение манометра к рампе сразу выдаст неисправный регулятор давления топлива.

«Лишнее» топливо появляется и из-за неисправности системы улавливания топливных паров (проще говоря – адсорбера). Это проверить нетрудно, пережав шланг, идущий от адсорбера на впуск.

И, наконец, лишнее топливо попадает в цилиндры и через вентиляцию картера, если бензин попадает в масло. Это «выловить» легко по увеличению уровня, ощутимому «разжижению» масла, характерному запаху.

Как устранить ошибку

Независимо от причины возникновения ошибки P0172 оттягивать с ремонтом не стоит, богатая смесь сокращает ресурс катализатора. Первыми проверяются и устраняются наиболее вероятные источники проблем:

1. Осмотрите свечи. Убедитесь по наличию черного нагара, что смесь переобогащена.
2. На автомобилях с обраткой снимите патрубок с регулятора и попробуйте продуть, чтобы исключить его пережатие где-либо по пути в бензобак.
3. Узнайте корректные значения давления топлива для своей машины. Для ВАЗ со сливной рампой это 3 бар, с бессливной – 4. Учтите, что на сливной рампе давление меряется при снятом с регулятора вакуумном патрубке, иначе показания на холостом ходу будут ниже на 0,6-0,5 бар! Сам манометр для измерения можно недорого купить или одолжить.
4. Подключите тестер к сигнальному проводу лямбда-зонда в режиме измерения напряжения. Удобнее использовать стрелочные приборы – у них нет такой инерции, как у цифровых, на исправном лямбда-зонде можно будет увидеть колебания стрелки от 0,25 до 0,75 В.
5. Измерьте напряжение на выходе ДМРВ на заглушенном моторе, сравнив его с эталонным, если есть возможность его узнать. Например, для ВАЗовских датчиков оно не должно быть выше 1,03 В (Bosch) и 0,04 В (Siemens).
6. Проверьте уровень и состояние моторного масла.
7. Не «выловив» источник проблем, обратитесь в сервис – для квалифицированного диагноста здесь проблем не будет.

: P0172 богатая смесь

Источник: https://topmekhanik.ru/oshibka-p0172/

Богатая смесь, причины возникновения

Как известно, в современных автомобилях установлены двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Это означает, что в цилиндрах двигателя сгорает не бензин и не дизель, а топливно-воздушная смесь. Происходит это следующим образом. Форсунки подачи топлива распыляют горючее, которое испаряется перед входящими клапанами в виде мелкодисперсной взвеси. А уже в цилиндрах происходит сгорание этих испарений, перемешанных с воздухом от электрической искры.

Таким образом, топливно-воздушная смесь (ТВС) – это производное из жидкого горючего и мелкодисперсного воздуха с включением парообразной фазы в небольшом количестве.

Причины богатоой топливной смести автомобиля

Богатая ТВС: понятия

Таким образом, состав топливной смеси определяется отношением воздуха к горючему. Это отношение зависит от объема подачи жидкого топлива к цилиндрам. Когда происходит ускорение – происходит интенсивное насыщение жидкого топлива воздушной массой. Когда это соотношение нарушено, топливно-воздушная смесь богатая или бедная.

Приготовление топливно-воздушной смеси – это процесс, за который отвечает инжектор автомобиля. Инжекторная система впрыска готовит смеси с различным содержанием кислорода, и именно это обеспечивает многообразие режимов работы двигателя внутреннего сгорания. Именно состав топливной смеси позволяет автомобилю резко повысить скорость во время обгона или же преодолеть подъем.

Богатая смесь – это смесь, в которой воздуха содержится меньше, чем требуется, а бензина — больше, чем требуется. Скорость горения богатой смеси снижена, а потому ее догорание происходит уже в глушителе. Иногда такую смесь символично называют высококалорийной.

Существует математическая формула, определяющая, при каком соотношении атмосферного воздуха к горючему, топливная смесь будет нормальной, богатой или бедной. Считается, что нормальное соотношение – это смесь из 14,7 кг воздуха и 1 кг горючего в жидком виде. Если же соотношение 14:1 повышено в пользу воздушной смеси, – топливная смесь будет бедная. И, напротив, когда соотношение 14:1 в пользу жидкого топлива, – смесь будет богатой.

Источник: http://izst-detail.ru/datchik-obogascheniya-toplivnoy-smesi/

Датчик кислорода: в борьбе за оптимальный состав горючей смеси

» Статьи » Датчик кислорода: в борьбе за оптимальный состав горючей смеси

В современных двигателях внутреннего сгорания присутствует система коррекции избытка кислорода в горючей смеси, основанная на датчике кислорода. О том, что такое датчик кислорода, каких типов он бывает, как устроен и работает, а также о верном выборе и замене этого датчика — читайте в данной статье.

Назначение датчика кислорода

Датчик кислорода (лямбда-зонд, датчик дожига, O2 sensor) — компонент электронной системы управления двигателем; датчик системы лямбда-коррекции (коррекции избытка воздуха) в топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания.

Система лямбда-коррекции состава топливно-воздушной смеси

Требования к экологической безопасности двигателей ужесточаются с каждым годом, поэтому инженерам приходится искать новые пути снижения концентрации опасных соединений в выхлопных газах.

Сегодня эта задача решается комплексно — обеспечением оптимального состава топливно-воздушной смеси, при котором достигается наиболее полное ее сгорание, и внедрением в выхлопную систему каталитического нейтрализатора, который снижает концентрацию опасных веществ в отработавших газах.

Указанное соотношение является стехиометрическим, или идеальным, его условно принимают за единицу. Когда коэффициент больше единицы — смесь является бедной, в ней присутствует избыток воздуха. Когда коэффициент меньше единицы — смесь является богатой, в ней присутствует избыток топлива. Данный коэффициент обозначается греческими буквами α (альфа, используется в русскоязычной литература) и λ (лямбда, используется в иностранной литературе).

В современных моторах контроль и регулирование состава топливно-воздушной смеси обеспечивается системой коррекции избытка воздуха в ней по измерению концентрации остаточного кислорода в отработавших газах.

Датчик измеряет содержание остаточного кислорода в выхлопе, и на основе этих измерений ЭБУ корректирует объем поступающего в камеры сгорания топлива. В более сложных системах используется дополнительный датчик кислорода на выходе из каталитического нейтрализатора.

Типы, конструкция и принцип работы датчика кислорода

Сегодня применяется два типа датчиков кислорода (лямбда-зондов):

• Гальванический (на основе диоксида циркония);
• Резистивный (на основе диоксида титана).

Оба датчика относятся к пороговому (узкодиапазонному) типу — вырабатываемый ими уровень или тип сигнала резко изменяется при незначительных отклонениях коэффициента лямбда от единицы.Работа датчиков основана на различных физических принципах, что обуславливает их конструкцию и функционирование в системе коррекции избытка кислорода.

Устройство и работа гальванического датчика кислорода

Конструкция и принцип работы гальванического датчика кислорода

В основе датчиков этого типа лежит гальванический элемент с твердым электролитом (твердооксидный топливный элемент). Такой элемент выполнен в виде керамического стакана из диоксида циркония, легированного оксидом скандия или оксидом иттрия, с наружной и внутренней стороны имеющего пористое платиновое покрытие.

Эта конструкция является гальваническим элементом, в котором керамический стакан выполняет функции твердого электролита, а платиновое покрытие — двумя электродами. Наружная часть элемента располагается в потоке отработавших газов, а ко внутренней части (внутрь стакана) подводится холодный атмосферный воздух (так называемая «опорная атмосфера»). При температурах от 400 °C такой элемент становится источником тока за счет химических реакций с участием проникающих в керамику ионов кислорода.

И сила тока зависит от разницы концентрации кислорода на внутреннем и наружном электродах — именно этот факт используется для измерения остаточного кислорода в выхлопных газах.

https://www.youtube.com/watch?v=yyvp5qxOuLo

Характеристики данного гальванического элемента таковы, что при λ=1 (оптимальная смесь) в нем возникает ток с напряжением около 0,5 В, но уже при незначительном изменении концентрации остаточного кислорода в выхлопных газах напряжение резко (скачком) изменяется. При λ=0,9 напряжение возрастает почти до 0,9 В, а при λ=1,1 — падает до 0,1 В. Данный сигнал поступает на ЭБУ, где обрабатывается и используется для управления системой подачи топлива.

Чувствительный элемент помещен в защитный кожух с прорезями и располагается на торце металлического корпуса датчика, на котором выполнена монтажная резьба (существуют датчики и с монтажным фланцем). Внутри корпуса располагается канал для подачи воздуха, проводники, изоляторы и другие детали.

В некоторых датчиках дополнительно устанавливается одна или две электрических спирали для подогрева элемента до рабочей температуры. Если в автомобиле используется датчик без подогрева, то первые несколько минут после пуска мотора состав горючей смеси не корректируется, система лямбда-коррекции начинает работать только после прогрева.

Датчики с подогревом требуют минимального времени на подготовку к работе и практически сразу обеспечивают коррекцию состава горючей смеси.

Назначение выводов датчиков кислорода

Датчик кислорода может иметь различное число выводов:

• 1 вывод — датчики без подогрева, в них присутствует только один сигнальный вывод, подключение к массе осуществляется через корпус прибора;
• 2 вывода — датчики без подогрева, в них один вывод является сигнальным, второй служит для подключения к массе;
• 3 вывода — датчики с подогревом; в них присутствует сигнальный вывод, вывод для подключения нагревательного элемента и общий массовый вывод;
• 4 вывода — датчики с подогревом, четвертый вывод может использоваться для подключения второго нагревательного элемента или подключения нагревательного элемента к массе.

Обычно подключение датчика осуществляется с помощью стандартного разъема, расположенного на жгуте выходящих из датчика проводов.

Устройство и функционирование резистивного датчика кислорода

Конструкция резистивного датчика кислорода

В основе датчиков этого типа лежит резистивный элемент на основе пленок из диоксида титана, нанесенных на изолирующую подложку.

Принцип действиядатчика прост и основан на свойстве диоксида титана при высоких температурах (от 200 °C, оптимальный режим — около 700 °C) изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от парциального давления кислорода (то есть, от концентрации этого газа).

Причем это изменение происходит скачкообразно: при обогащении топливной смеси (снижении концентрации кислорода) сопротивление составляет 1-10 кОм; при обеднении топливной смеси (повышении концентрации кислорода) сопротивление скачкообразно повышается на два порядка — до 1-10 МОм.

При уменьшении концентрации кислорода сопротивление датчика резко падает и на выходе моста появляется напряжение 4-5 В. При увеличении концентрации кислорода сопротивление датчика резко возрастает и на выходе моста появляется напряжение около 0,2-0,4 В.

Данные выходные напряжения поступают на ЭБУ, который вносит коррективы в работу системы впрыска топлива.

Конструктивно резистивные датчики аналогичны гальваническим, они тоже могут иметь нагревательный элемент и подключаться к ЭБУ с помощью одного, двух, трех или четырех проводов.

Вопросы выбора, проверки и замены датчика кислорода

Установка лямбда-зонда в выпускном коллекторе двигателя

Датчики кислорода работают в условиях повышенных температур и загрязнений, поэтому они обладают ограниченным ресурсом и требуют регулярной замены. Датчики без подогрева должны меняться после 50 тысяч км пробега, с подогревом — после 70 тысяч км пробега.

Однако эти приборы могут выходить из строя раньше, это проявляется ухудшением работы двигателя — повышением расхода топлива, неустойчивым холостым ходом, повышением дымности выхлопа, падением мощности и другими признаками. Обычно неисправность датчика отображается кодом ошибки, но иногда система самодиагностики не может определить поломку.

Самостоятельно выполнить диагностику датчика сложно, особенно для неспециалиста — эта работа требует применения специальных измерительных приборов (осциллографа), сканера и инструментов. Так что лучше проверку доверить специалистам.

На замену следует использовать только те типы и модели датчиков, что рекомендованы автопроизводителем. Другой лямбда-зонд, даже если он и встанет в выхлопную трубу, может давать неверные показания и лишь ухудшить работу двигателя. Замену нужно выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту автомобиля, при этом следует использовать уплотнительные кольца и затягивать датчик с установленным усилием, в противном случае может возникнуть утечка газов или повреждение прибора. Если датчик подобран и заменен правильно, двигатель будет эффективно работать на всех режимах соответствовать экологическим требованиям.

Источник: http://www.autoars.ru/articles/?id=152