Проверка лямбда-зонда с помощью DIS

Раз и навсегда про лямбда-зонд

Проверка лямбда-зонда с помощью BMW DIS

Я готов сделать смелое заявление: "Люди совершенно ничего не знают о лямбда-зонде". Половина моих клиентов сводят все свои неисправности двигателя к одному датчику кислорода. "Двигатель не держит холостой ход, я думаю глючит лямбда". "Мой двигатель постоянно трясётся, мне сказали это лямбда". "У меня пропала динамика, я грешу на лямбда-зонд" и.т.д. Клиентам позволено быть не образованными в этой теме, они компенсируют это деньгами, но проблема затронула и других диагностов: "Я вот подключал компьютер в другом сервисе, мне сказали что лямбда не меняет показания. Значит пора менять". А на деле просто сильный подсос воздуха.

Этой документацией я попытаюсь научить диагностировать неисправность лямбда-зонда, а дальше диагностировать прочие неисправности двигателя на основе показаний лямбда-зонда. В интернете очень много информации на эту тему, но по большому счёту она бесполезна. Большинство статей написаны специально для поисковых машин. В текстах будет множество повторений ключевых слов и прочие приёмы оптимизации. Главная задача этих сайтов не научить, а получить максимальную посещаемость и после зарабатывать на показе рекламы, впарить запчасти или услуги ремонта. Текста у них много, но если весь его прочитать то станет ясно - это просто "вода", которую на практике не возможно применять. Как может помочь информация о материале, из которого изготовлена лямбда?

Первым делом нужно твёрдо для себя понять - лямбда-зонд практически никогда не оказывает негативного влияния на работу исправного двигателя. Из-за него не будет: стрелять в глушитель, плохо заводиться или работать двигатель, плавать обороты, глохнуть и.т.д. Лямбда-зонд - это точный датчик финальной корректировки работы двигателя. Если написать проще, то полностью исправному двигателю он не требуется, но это в вакууме. На деле у всех двигателей есть различные поломки, износы, процессы старения и.т.д. Всё это приводит к проблеме плохого смесеобразования и дальнейшего сгорания. Лямбда-зонд позволяет частично, по уровню кислорода, проанализировать сгоревшую смесь и скорректировать режим работы двигателя. По сути это газоанализатор, который постоянно адаптирует двигатель под меняющуюся окружающую среду и под неисправности самого двигателя. Если появился подсос воздуха - DME узнает об этом и скорректирует его. Если вы поднялись высоко в горы, где воздух разряжен - DME узнает об этом и адаптирует работу двигателя. В 99,9% случаях лямбда-зонд не будет причиной плохой работы двигателя, он наоборот помогает ему, а так же упрощает поиск неисправностей. Если у двигателя слишком богатая смесь - причину ищем в одном месте, если слишком бедная - в другом.

Не прогретый или не рабочий лямбда-зонд

Проверка лямбда-зонда с помощью BMW DIS
Первым делом нужно определить работоспособность датчика. В 50% случаях DME самостоятельно может распознать неисправность и сохранить соответствующую ошибку, например: M43B18M50B25TU. Мне же, возможно по привычке, всегда проще самостоятельно проверить лямбда-зонд через " [2] Запрос статусов". По этому в документации будет минимум информации об ошибках связанных с датчиком.

На системе управления Bosch, напряжение не прогретого или не рабочего датчика всегда будет находиться в пределах 0,45 В. Напряжение может постоянно меняться, но не в большом диапазоне, около 0,4-0,5 В. При этом интегратор лямбда-зонда принимается за единицу и DME ждёт прогрева датчика. Про интегратор я напишу ниже.

Не работает лямбда-зонд BMW DIS
На системе управления Siemens, напряжение не прогретого или не рабочего датчика всегда будет находиться на отметке 0,09 В. Интегратор принимается за единицу

Но если на Bosch напряжение не рабочего датчика находится между бедной и богатой смесью (в стехиометрическом значении), то на сименсе напряжение не рабочего датчика будет находиться в зоне максимально богатой смеси. По этому только по одному напряжению не получится точно определить неисправность лямбда-зонда, так как он может работать и сообщать об очень богатой смеси.

Не рабочая лямбда BMW DIS
На помощь приходит параметр реального времени [Регулировка состава смеси с лямбда-зондом], который сообщает статус прогрева датчика и его участие в работе двигателя. Этот параметр доступен во всех DME производства Siemens, но не во всех Bosch.


Рабочий лямбда-зонд на полностью исправленном двигателе

Проверка лямбды в BMW DIS
На системе управления двигателем Bosch, напряжение лямбда-зонда постоянно будет меняться в диапазоне 0,1 <-> 0,9 В. По принципу Обеднение смеси <-> Обогащение смеси

Проверка лямбда-зонда с помощью BMW DIS
На системе управления Siemens, напряжение лямбда-зонда так же постоянно будет меняться, но уже в диапазоне 0,1 <-> 4,9 В. По принципу Обогащение смеси <-> Обеднение смеси.



Почему напряжение лямбда-зонда должно постоянно меняться?

ЭБУ двигателя самостоятельно постоянно изменяет, на небольшое значение, сигнал впрыска. Обычно не больше ± 0.1 мс, а лямбда-зонд фиксирует эти изменения. Катализатор имеет способность накапливать кислород. Если кратко - сначала смесь делается богатой кислородом (чтобы катализатор его накопил), а после бедной (чтобы катализатор использовал накопленный кислород для нейтрализации ОГ).

У ЭБУ двигателя есть 2 режима работы. С и Без лямбда-зонда, даже на прошивке подразумевающей использование лямбды. 

В первом случае DME будет ждать включения/прогревания датчика, и постоянно менять сигнал впрыска в пределах ± 0.1 мс. Ибо так устроена работа двигателя с регулировкой по лямбда-зонду. Лямбда-зонд может быть не рабочим, но DME об этом не знает и всё равно будут изменять смесь, надеясь что вот-вот датчик заработает.

Во втором случае мозги знают что лямбда-зонда нет или он не исправен, и уже не будут изменять сигнал впрыска. В этом случае либо будет сохранена ошибка по лямбда-зонду, либо придется сделать её самостоятельно. 

По этому если лямбда-зонд всё никак не прогревается, а сохранённой ошибки по нему нет, то можно самостоятельно симулировать неисправность (разъединить фишку датчика). Таким образом мы принудительно сообщаем DME о неисправности датчика, которую он не может самостоятельно идентифицировать. И DME переходит на режим работы без лямбда-зонда. В некоторых случаях, не исправный двигатель, начинает работать лучше.

Это информация была получена на основе моих наблюдений!!!

Проверка лямбда-зонда с помощью BMW DIS
Так как в данном примере идеальный двигатель, то интегратор лямбда-зонда будет равен единице.


У двигателя слабая бедная смесь

Проверка лямбда-зонда в BMW DIS
Рассмотрим пример когда у двигателя с DME Bosch обеднённая смесь, например, из-за подсоса воздуха. 90% воздуха проходит через расходомер воздуха, 10% через дырку в гофре после расходомера. В данном случае в двигатель поступает нормальное количество воздуха, но расходомер посылает информацию о меньшем количестве вошедшего воздуха. Сигнал впрыска рассчитывается по большей части на основе показаний расходомера. Конечно учитываются и другие датчики, но их влияние в разы меньше. На выходе мы мы получаем бедную смесь у двигателя. 

Лямбда-зонд информирует DME о не правильной смеси и мозги, на основе этой информации, начинают добавлять топливо (увеличивать время впрыска). У режима работы по лямбда-зонду есть ограничение на максимальную возможную коррекцию, DME может добавить или убавить в среднем 0,5 мс. 

Если у DME получилось скорректировать топливную смесь не выходя за это ограничение, то двигатель начинает работать хорошо, лямбда-зонд начинает отображать правильную смесь (напряжение датчика будет постоянно меняться между обеднением и обогащением). Интегратор лямбда-зонда, на примере анимации, становится больше единицы, 1.17.


У двигателя слабая богатая смесь

Диагностика лямбда-зонда BMW DIS
Рассмотрим пример когда у двигателя с системой управления Siemens обогащённая смесь, например, из-за неисправного датчика температуры охлаждающей жидкости, который постоянно сообщает DME о 5°С. Хоть расходомер воздуха не врёт, мозги всё равно будут задавать повышенный сигнал впрыска. То есть в данном случае мозги сами обогащают смесь, когда этого не требуется.

Лямбда-зонд информирует DME о не правильной смеси и мозги, на основе этой информации, начинают уменьшать сигнал впрыска. У режима работы по лямбда-зонду есть ограничение на максимальную возможную коррекцию, мозги могут добавить или убавить в среднем 0,5 мс. 

Если у DME получилось скорректировать смесь не выходя за этот предел, то двигатель начинает хорошо работать, напряжение лямбда-зонда начинает прыгать уже в правильном диапазоне. Интегратор лямбда-зонда, на примере анимации, становится меньше единицы, 0.9.


Слишком богатая или слишком бедная смесь

Компьютерная диагностика лямбда-зонда с помощью BMW DIS

Рассмотрим пример когда у двигателя c DME Bosch слишком богатая смесь. Лямбда-зонд даёт сигнал DME, который в свою очередь начнёт постепенно снижать сигнал впрыска, в попытках вернуть смесь в норму. Но в конечном счёте мозги уберут из сигнала впрыска 0.5 мс, а смесь всё равно останется слишком обогащённой. При этом интегратор лямбда-зонда будет равен 0.8

Через несколько минут DME поймёт что не может отрегулировать смесь и сохранится ошибка [Регулировка состава смеси с лямбда-зондом].

Проверка лямбда зонда в DIS
Ошибка информирует о том, что достиг максимальный предел регулирования, а смесь всё равно осталась слишком бедной или слишком богатой. После чего DME переходит на безлямбдовый режим работы. Интегратор принимается за единицу.



Интегратор лямбда-зонда

Зная только напряжение лямбда-зонда невозможно узнать, корректирует он смесь (имеется ли в двигателе перелив или недолив топлива) или смесь идеальна, а датчик просто отображает наличие в двигателе правильного смесеобразования (отсутствие неисправностей).

Рабочая лямбда в BMW DIS
Для этого ввели корректировочное значение Интегратора. Которое показывает, корректируется ли смесь на основе показаний лямбда-зонда, и если корректирует - то в какую сторону и на сколько. Если описать ещё проще - напряжение лямбда-зонда даже с подсосом воздуха будет колебаться в правильном диапазоне. Просто благодаря информировании со стороны лямбды, DME смог скорректировать смесь до правильного значения.

1) На основе входящей в DME от датчиков информации (расходомер воздуха, датчики температуры, потенциометр дроссельной заслонки и пр.) рассчитывается необходимая порция топлива. Так формируется сигнал впрыска.

2) Происходит впрыск топлива и поджигание образованной смеси (работа двигателя).

3) Лямбда-зонд анализирует выхлопные газы и сообщает DME о количестве в них кислорода.

4) DME рассчитывает значение интегратора для дальнейшей коррекции. Если проблем со смесью нет или лямбда-зонд не работает, то значение будет 1. Если смесь бедная, то её нужно обогатить и значение интегратора будет больше 1. Если смесь богатая, то её нужно обеднить и значение интегратора будет меньше 1.

5) DME умножает время впрыска на значение интегратора. Если интегратор был 1, то время впрыска не изменяется. Если интегратор меньше 1, то время впрыска уменьшается. Если интегратор больше 1, то происходит увеличение времени впрыска. 

Пример: сигнал впрыска 3.55 мс, лямбда говорит что с таким количеством топлива смесь получается слишком обогащённая и её необходимо беднить. На основе этой информации DME рассчитывает на сколько надо обеднить смесь. Получается интегратор равный 0.8895. Дальше DME умножает 3.55 на 0.8895 и получает скорректированный сигнал впрыска равный 3.15 мс.

6) Происходит впрыск и поджигание смеси (работа двигателя).

Минимальное значение интегратора 0.8. Это примерно -0.5 мс.
— Максимальное значение интегратора 1.2. Это примерно +0.5 мс.

Этот процесс продолжается бесконечно долго и позволяет постоянно поддерживать состав смеси в необходимом диапазоне. Интегратор работает только в паре с лямбда-зондом. Если лямбда не работает, то интегратор не будет рассчитываться и всегда будет равен 1. Для коррекции смеси до прогревания лямбда-зонда, DME рассчитывает и сохраняет в память множительную и суммирующую коррекции.

Проверка лямбда-зонда с помощью BMW DIS
DME рассчитывает значение интегратора до миллионных значений, за счёт этого поддерживается очень точная коррекция смеси.


Множительная и суммирующая коррекции рабочей смеси

Не работает лямбда BMW
Для включения лямбда-зонду нужно прогреться до высокой температуры. Если нагревательный элемент исправен, то после запуска холодного двигателя лямбда включится минут через 5. В противном случае лямбда будет нагреваться только за счёт выхлопных газов и время увеличивается на 15 минут. Всё это время DME не знает на какой смеси работает двигатель, а не правильная смесь ускоряет деградацию катализатора. 


По этому DME заранее рассчитывает (во время работы лямбды) коррекции и сохраняет в памяти. И на время прогрева лямбды DME использует сохранённые коррекции для регулировки смеси. А после включения лямбда-зонда, смесь корректируется уже в режиме реального времени. Одновременно с этим DME постоянно обновляют уже сохранённые коррекции. На основе этих данных можно судить о различных неисправностях автомобиля. DME рассчитывает и сохраняет 2 вида коррекций:

1) Суммирующая - коррекция холостого хода

Количество входящего воздуха, на холостом ходу, оказывает наибольшее влияние в работу двигателя, нежели количество впрыскиваемого топлива. По этому на основе показаний лямбда-зонда DME может узнать о наличии: подсосов, неисправности расходомера воздуха и.т.д. Коррекция рассчитывается в процентах, максимальное значение коррекции в среднем ±20%.

Пример:
На холостом ходу сигнал впрыска 4.4 мс. Лямбда зонд сообщает о бедной смеси. DME рассчитывает корректировочное значение равное +4%. Чтобы скорректировать бедную смесь, нужно увеличить время впрыска на 4%. Теперь скорректированное время впрыска составляет 4.57 мс.

2) Множительная - коррекция частичной нагрузки

На повышенных оборотах в двигатель поступает настолько много воздуха, что подсосы уже не оказывают сильного влияния. Куда важнее - количество впрыскиваемого топлива. По этому на основе лямбды DME может узнать о правильности работы: форсунок, топливного насоса, топливного фильтра и.т.д. Коррекция рассчитывается в мс, максимальное значение коррекции в среднем ±0.5 мс.

Пример:
У автомобиля не герметичны топливные трубки, из-за чего низкое давление топлива. На 2000 оборотах DME открывает форсунки на 6.3 мс, но лямбда-зонд сообщает о бедной смеси. DME рассчитывает корректировочное значение, равное +0.15 мс. Чтобы скорректировать бедную смесь, нужно увеличить время впрыска на 0.15мс. Теперь скорректированное время впрыска составляет 6.45 мс.

Не обязательно что суммирующая коррекция распознаёт только подсосы воздуха, а множительная только количество топлива. Неисправностей может быть огромное множество, но именно эти факторы преобладают.