Диагностика лямба-зонда по осциллографу и ошибки 202 / 203 — bmw 5 series, 2.8 liter, 1996 year on drive2
Кто сталкивался с ошибками 202 и 203, тот знает сколько много протеворечивой информации гуляет по интернет-форумам. Одни кричат ищи подсос и их не смущает черный выхлоп и богатая смесь. Другие безрезультатно меняют лямбды лишая себя денег на правильную диагностику автомобиля. Короче баек ходит столько, что просто хочется взяться за голову. Найти же истину будет не просто.
Я буду рад за конструктивную обоснованную критику, так что если видите неточности, пишите об этом.
На моей машине при высоких оборотах появляется черный дым, что свидетельствует о богатой смеси.
Также в системе управления двигателем время от времени всплывают ошибки который я стираю:
202 Fuel trim limit bank 1 — Достигнут предел регулировки по лямбда зонду в цилиндрах 1-3
203 Fuel trim limit bank 2 — Достигнут предел регулировки по лямбда зонду в цилиндрах 4-6
Для начала учимся правильно читать результаты диагностики. Для примера взяты фото из интернета. Они не имеют никакого отношения к моему авто. У меня будет все немного по другому.
Error frequency — 6 — фиксирует как часто обнаруживалась неполадка, в данном случае ЭБУ зафиксировал ее 6 раз в памяти.
Oxygen sensor heater — 62.56% — ЭБУ регулирует напряжение на спирали нагревательного элемента датчика кислорода. Мощность нагрева измеряется в процентах.
Oxygen sensor voltage 1 — 0.55 В — Наряжение на лямбде зафиксированное в момент появления ошибки.
Так как речь идет о лямбдах Siemens, нужно понимать что размах напряжения на выходе у них от 0.5 до 4.9 вольт. В данном случае понятно, что топливно-воздушная смесь вышла за пределы нормы. Притом лямбда уже не в состоянии измерить в ней колличество кислорода, ведь ниже 0.5 вольт он показать не может.
Далее INPA подсказывает нам возможные причины такой ошибки.
Short circuit to ground — Короткое замыкание на землю (кузов)
И вправду, если сигнальный провод потерял изоляцию, искупался в реагентах на дороге, куда нибудь частично замкнул или попросту отгнил, то возможно возникновение такой вот ошибки.
Error present — Ошибка присутствует — Скорее всего имеется ввиду, что ошибка небыла устранена, и именно сейчас компьютер фиксирует эту проблему. Счетчик ошибок мог бы зашкалить, но комп фильтрует такие вещи, поэтому показывает Error frequency 6 раз.
Sporadic error — Периодическая ошибка — Под периодом вполне может оказаться какой-то промежуток времени известный только ЭБУ, а так как время он фиксировать не умеет, то вполне способен подсчитывать колличество поездок.
Error frequency — 1 — ошибка зафиксирована лишь однажды но дальше хуже.
Oxygen sensor voltage 2 — 4.90 В — И снова мы видим крайнее напряжение на лямбде. Топливновоздушная смесь насколько сильно вышла за пределы нормы, что датчик уже не в состоянии определить колличество кислорода, он зашкалил на 4.9В.
Short circuit to batt — Замыкание провода на плюсовую клему
А тут все наоборот, INPA предупреждает нас о том, что одна из причин такого поведения, может оказаться замыкание сигнального провода с проводом питания. Например с ЭБУ на лямбду идут провод опорного напряжения (питающий лямду), и если каким нибудь образом уптрачена изоляция, попала соль в провода, то возможна такая ситуация. Какое именно опорное напряжение приходит на лямбды, 5 или 12 вольт, я как нибудь измерю, но в другой раз.
Static Error — Статическая ошибка — Скорее всего, когда ошибка никуда не уходит уже много поездок, то она переходит в разряд статических. Если бы она то исчезала, то появлялась, то это бы уже была бы периодическая ошибка. Счетчик ошибок хоть и показывает 1, но ошибка то висит, она есть и с ней беда.
С этими ошибками разобрались. Хозяин по словам с форума решил их заменой лябд. Там и так был парадокс, когда в одном банке цилиндров была богатая смесь, а в другом банке бедная. Но вот как можно по показаниям напряжения понять какая смесь счас в вашем движке. Этот вопрос меня мучал достатчно. Информации по Bosch лямбдам предостаточно, но и там еще больше мусора. А по лямбдам от Siemens вообще пусто. Остается только верить редким ресурсам где я добыл вот какую инфу…
Во первых не забываем о википедии. Лямбда-зонд.
Широкополосный лямбда конечно совсем не лямбда от Siemens, но дальше интереснее.
Далее я неудержался и решил скопировать под чистую очень важную статью о диагностике датчиков. Эта статья и так была скопирована другим автором, а ее оригинал был потерян. Чтобы статья совсем не пропала, ее нужно спасать. Благодаря нее я смог понять каким образом происходит диагностика лямбд, что позволило повысить уровень знаний, а не только распологать теоретическими догмыслами.
ДИАГНОСТИКА СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ПО СИГНАЛУ ЛЯМДА-ЗОНДА
Лямбда-зонд устанавливается в потоке отработавших газов двигателя и измеряет уровень содержания кислорода в отработавших газах. Анализируя осциллограмму напряжения выходного сигнала лямбда-зонда на различных режимах работы двигателя, можно оценить как исправность самого датчика, так и исправность системы управления двигателем в целом.
Признаком неисправного лямбда-зонда является повышенный расход топлива, ухудшение динамики автомобиля, ощутимое понижение мощности двигателя, возможна неустойчивая работа двигателя на холостом ходу или «качание» оборотов холостого хода. Лямбда-зонд сравнивает уровень содержания кислорода в выхлопных газах и в окружающем воздухе и представляет результат этого сравнения в форме аналогового сигнала.
Применяются двухуровневые зонды, чувствительный элемент которых выполнен из оксида циркония либо из оксида титана, но на их смену приходят широкополосные лямбда-зонды.
Лямбда-зонд на основе оксида циркония BOSCH.
Лямбда-зонд на основе оксида циркония генерирует выходной сигнал напряжением от 40-100mV до 0.7-1.0V. Размах напряжения выходного сигнала исправного лямбда-зонда достигает ~950mV.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует максимальному напряжению выходного сигнала лямбда-зонда и равно ~840mV;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху выходного напряжения сигнала зонда и составляет ~740mV.
При пониженном содержании кислорода в отработавших газах, вызванном работой двигателя на обогащённой топливовоздушной смеси, датчик генерирует сигнал высокого уровня напряжением 0.65-1V. При повышенном содержании кислорода в отработавших газах (обеднённая топливная смесь) датчик генерирует сигнал низкого уровня напряжением 40-250mV.
ВРЕМЯ РАЗОГРЕВА ЛЯМДА-ЗОНДА
Исправный лямбда-зонд начинает работать только после прогрева чувствительного элемента до температуры выше ~350°С, когда его выходное электрическое сопротивление значительно снижается, и он приобретает способность отклонять опорное напряжение, поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением.
В блоках управления двигателем большинства производителей опорное напряжение равно 450mV. Такой блок управления двигателем считает лямбда-зонд готовым к работе только после того как вследствие прогрева, датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение в диапазоне более чем ±150~250mV.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония). Пуск прогретого до рабочей температуры двигателя.
dT – значение интервала времени между двумя маркерами. В данном случае соответствует времени прогрева лямбда-зонда и равно ~30s;
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует опорному напряжению, поступающему от блока управления двигателем и равно ~450mV;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует отклонению опорного напряжения, поступающего от блока управления двигателем на величину, по достижении которой лямбда-зонд считается прогретым и готовым к работе и равно ~250mV.
Опорное напряжение на сигнальном проводе лямбда-зонда в блоках управления двигателем может иметь и другие значения. Например, для блоков управления производства Ford оно равно 0V, а для блоков управления двигателем производства Daimler Chrysler – 5V.
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЕ К ЛЯМДА-ЗОНДУ, СИГНАЛЬНАЯ МАССА
Измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно сигнальной «массы» датчика. Сигнальная «масса» лямбда-зонда в зависимости от его конструкции может быть выведена через отдельный провод на разъём датчика, а может быть соединена с корпусом датчика и при установке датчика, в таком случае, автоматически соединяться с «массой» автомобиля через резьбовое соединение. Сигнальная «масса» лямбда-зонда выведенная через отдельный провод на разъём датчика в большинстве случаев соединена с «массой» автомобиля.
Схема включения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
1 – точка подключения щупа осциллографа для получения осциллограммы выходного сигнала датчика. Но встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной «массы» лямбда-зонда подключен не к массе автомобиля, а к источнику опорного напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала лямбда-зонда блок управления двигателем производит относительно источника опорного напряжения, к которому подключен провод сигнальной «массы» лямбда-зонда.
ИННЕРЦИОННАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЛЯМДА-ЗОНДА
Блок управления на прогретом двигателе оценивает по выходному напряжению прогретого до рабочей температуры лямбда-зонда отклонение состава топливовоздушной смеси от стехиометрического (идеальное соотношение воздух/топливо). В случае сгорания стехиометрической топливовоздушной смеси, напряжение выходного сигнала лямбда-зонда будет равно 445-450mV. Но расстояние от выпускных клапанов газораспределительного механизма до места расположения датчика и значительное время реакции чувствительного элемента датчика приводят к некоторой инерционности системы, что не позволяет непрерывно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси.
Практически, при работе двигателя на установившемся режиме, состав смеси постоянно отклоняется от стехиометрического в диапазоне ±2~3% с частотой 1~2 раза в секунду. Этот процесс чётко прослеживается по осциллограмме выходного напряжения сигнала лямбда-зонда.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
F – значение частоты полученное путём пересчёта интервала времени между двумя маркерами (1/dT). В данном случае соответствует частоте переключения выходного сигнала лямбда-зонда и составляет ~1,2Hz. Низкая частота переключения выходного сигнала лямбда-зонда указывает на увеличенный диапазон отклонения состава топливовоздушной смеси от стехиометрического.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
F – значение частоты полученное путём пересчёта интервала времени между двумя маркерами (1/dT). В данном случае соответствует частоте переключения выходного сигнала лямбда-зонда и составляет ~0,6Hz. Такая неисправность может быть вызвана возросшим временем перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому из-за старения или отравления датчика. Время перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому не должно превышать 120ms.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
dT – значение интервала времени между двумя маркерами. В данном случае соответствует времени перехода выходного напряжения зонда от низкого уровня к высокому и составляет ~78ms. Причиной значительного увеличения времени перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому может стать отравление либо старение датчика.
Отравление датчика может быть вызвано применением содержащих свинец и некоторые другие элементы присадок к топливу или маслу, либо применением при ремонте двигателя некоторых видов герметиков. Старение датчика происходит вследствие его работы в агрессивной среде под высокой температурой.
Анализируя осциллограмму напряжения выходного сигнала лямбда-зонда на различных режимах работы двигателя, можно выявить неисправности как самого датчика, так и системы управления двигателем в целом.
Ниже приведена осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного лямбда-зонда неисправной системы управления двигателем. Двигатель прогрет до рабочей температуры и работает на холостых оборотах без нагрузки более двух минут. Закладка «Snap throttle» установлена в точке осциллограммы соответствующей моменту резкого открытия дроссельной заслонки.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует среднему напряжению выходного сигнала лямбда-зонда и составляет ~800mV;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху выходного напряжения сигнала зонда при резком изменении режима работы двигателя и составляет ~700mV;
Snap throttle – закладка, отмечающая момент резкого открытия дроссельной заслонки.
По приведенной осциллограмме видно, что во время работы двигателя на холостом ходу, зонд генерировал сигнал со средним напряжением равным ~700mV и размахом ~ ±150mV. После резкого открытия дроссельной заслонки (момент времени отмечен закладкой «Snap throttle») выходное напряжение резко снизилось на ~700mV.
Размах напряжения выходного сигнала лямбда-зонда вследствие реакции на изменения уровня содержания кислорода в отработавших газах и малое время перехода выходного напряжения датчика от одного уровня к другому указывают на исправность датчика и его готовность к работе.
Итак, двигатель прогрет до рабочей температуры и работает на холостых оборотах без нагрузки более двух минут, лямбда-зонд до рабочей температуры прогрет и генерирует сигнал, указывающий блоку управления на переобогащённую топливовоздушную смесь, но блок управления на это адекватно не реагирует вследствие чего, смесь по-прежнему остаётся переобогащённой. Кроме того, видно, что топливовоздушная смесь становится обеднённой сразу после резкого открытия дроссельной заслонки.
Резкая перегазовка является одним из режимов, когда состав топливовоздушной смеси должен быть обогащённым. Всё выше сказанное указывает на неисправность системы управления двигателем, а не самого лямбда-зонда. Неисправность может быть вызвана обрывом цепи сигнального провода зонда, неисправностью одного или нескольких датчиков системы управления двигателем или их электропроводки, поломкой блока управления двигателем или его электропроводки.
СТАРЕНИЕ ЛЯМБДА ЗОНДА
Ресурс датчика содержания кислорода в отработавших газах составляет 20 000 – 80 000 км. Из-за старения, выходное электрическое сопротивление лямбда-зонда снижается при значительно более высокой температуре чувствительного элемента до значения, при котором датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение. Из-за возросшего выходного электрического сопротивления размах выходного напряжения сигнала лямбда-зонда уменьшается.
Стареющий лямбда-зонд легко можно выявить по осциллограмме напряжения его выходного сигнала на таких режимах работы двигателя, когда поток и температура отработавших газов снижаются. Это режим холостого хода и малых нагрузок. Практически стареющий лямбда-зонд всё ещё работает на движущемся автомобиле, но как только нагрузка на двигатель снижается (холостой ход), размах сигнала быстро начинает уменьшаться вплоть до пропадания колебаний.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует среднему значению напряжения выходного сигнала лямбда-зонда, и равно ~550mV.
Напряжение выходного сигнала становится почти стабильным, его значение становится близким опорному напряжению 300-600mV. В случае значительного повышения температуры чувствительного элемента, выходное электрическое сопротивление лямбда-зонда несколько снижается, и его способность отклонять опорное напряжение возрастает
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует максимальному напряжению выходного сигнала лямбда-зонда и равно ~720mV;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху выходного напряжения сигнала зонда и равно ~260mV.
Этой особенностью датчика диагност может воспользоваться, повысив температуру и скорость потока отработавших газов путём увеличения нагрузки либо оборотов двигателя, разогревая таким образом чувствительный элемента зонда до более высокой температуры. Если в таком режиме работы двигателя осциллограмма выходного сигнала приобретает привычный вид, это указывает на то, что лямбда-зонд всё ещё способен обеспечить близкий к заданному состав рабочей смеси во время движения автомобиля. При этом владелец автомобиля зачастую не отмечает возросшего расхода топлива и снижения мощности и приёмистости двигателя, но работа двигателя на холостом ходу может быть неустойчивой, может появляться «качание» оборотов холостого хода.
ВЫБРОСЫ НАПРЯЖЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ
Иногда встречается неисправность лямбда-зонда, вызывающая появление выбросов напряжения отрицательной полярности.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда BOSCH (на основе оксида циркония).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует напряжению выходного сигнала лямбда-зонда во время работы двигателя на холостом ходу и составляет ~45mV;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху выходного напряжения сигнала зонда при резком изменении режима работы двигателя и составляет ~650mV.
Snap throttle – закладка, отмечающая момент резкого открытия дроссельной заслонки.
В случае появления такой неисправности, расход топлива очень сильно возрастает, приёмистость двигателя значительно снижается, при резких перегазовках наблюдаются выбросы сажи из выхлопной трубы, рабочая поверхность изоляторов свечей зажигания покрывается сажей.
Неисправность возникает вследствие внутренней, а иногда и внешней разгерметизации лямбда-зонда. Чувствительный элемент зонда сравнивает уровень содержания кислорода в отработавших газах и в атмосферном воздухе. В случае возникновения значительной разности уровней содержания кислорода в камере с атмосферным воздухом и в отработавших газах, датчик генерирует напряжение ~1V. Полярность этого напряжения зависит от того, в какой из камер снизился уровень содержания кислорода.
В исправной системе уровень содержания кислорода изменяется только со стороны отработавших газов и только в сторону уменьшения. Уровень содержания кислорода в камере с атмосферным воздухом при этом оказывается значительно выше уровня содержания кислорода в выхлопных газах, вследствие чего зонд генерирует напряжение 1V положительной полярности.
В случае разгерметизации лямбда-зонда, в камеру с атмосферным воздухом проникают отработавшие газы с низким содержанием кислорода. На режиме торможения двигателем (закрытая дроссельная заслонка при вращении двигателя с высокой частотой, подача топлива при этом отключена), в выхлопную систему двигателем выбрасывается почти чистый атмосферный воздух. В таком случае, уровень содержания кислорода в выхлопной системе резко возрастает и уровень содержания кислорода в атмосферной камере зонда оказывается значительно ниже уровня содержания кислорода в отработавших газах, вследствие чего зонд генерирует напряжение 1V отрицательной полярности.
Блок управления двигателем в таком случае считает лямбда-зонд исправным, так как вскоре после пуска двигателя и прогрева, датчик отклонил опорное напряжение и снизил его до ~0V. Выходное напряжение зонда напряжением ~0V свидетельствует о близком уровне содержания кислорода в отработавших газах и в разгерметизированой атмосферной камере зонда. На блок управления двигателем поступает сигнал зонда низкого уровня, что является для него свидетельством обеднённой топливовоздушной смеси. Вследствие этого, блок управления двигателем обогащает топливовоздушную смесь. Таким образом, разгерметизация лямбда-зонда приводит к значительному обогащению топливовоздушной смеси. При этом многие системы самодиагностики выявить данную неисправность зонда не способны.
ЛЯМБДА-ЗОНД НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТИТАНА
Напряжение выходного сигнала лямбда-зонда на основе оксида титана колеблется в диапазоне от 10-100mV до 4-5V.
Осциллограмма выходного напряжения лямбда-зонда SIEMENS (на основе оксида титана).
A – значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует максимальному напряжению выходного сигнала лямбда-зонда и равно ~4,5V;
A-B – значение разности напряжений между двумя указанными маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху выходного напряжения сигнала зонда и равно ~4,4V.
На изменение состава выхлопных газов такой зонд реагирует изменением своего электрического сопротивления. Сопротивление датчика высокое при высоком содержании кислорода в отработавших газах (бедная смесь) и резко снижается при обогащении топливовоздушной смеси. За счёт этого датчик шунтирует поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением опорное напряжение 5V.
Таким образом, в отличие от датчиков на основе оксида циркония, выходное напряжение лямбда-зонда на основе оксида титана низкое при работе двигателя на обогащённой смеси и высокое при работе на обеднённой смеси. (что соответсвует графику широкополосного лямда-зонда из википедии, рисунок в начале статьи).
Выходной сигнал лямбда-зонда на основе оксида титана значительно быстрее реагирует на изменения уровня содержания кислорода в отработавших газах, по сравнению со скоростью реакции датчика на основе оксида циркония. Это позволяет более точно поддерживать оптимальным состав топливовоздушной смеси. Но хотя эти датчики более точны и быстры, они редко используются так как очень дороги.
ШАРОКОПОЛОСНЫЙ ЛЯМДБА-ЗОНД
Выходной сигнал широкополосного лямбда-зонда в отличие от двухуровневых зондов несёт сведения не только о направлении отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического, но и о его численном значении. Анализируя уровень выходного сигнала широкополосного лямбда-зонда, блок управления двигателем рассчитывает численное значение коэффициента отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического состава, что, по сути, является коэффициентом лямбда.
Для широкополосных зондов производства BOSCH выходное напряжение чувствительного элемента зонда (чёрный провод относительно жёлтого провода) изменяется в зависимости от уровня содержания кислорода в отработавших газах и от величины и полярности электрического тока, протекающего по кислородному насосу зонда (красный провод относительно жёлтого).
Блок управления двигателем генерирует и подаёт на кислородный насос зонда электрический ток, величина и полярность которого обеспечивает поддержание выходного напряжения чувствительного элемента зонда на заданном уровне (450 mV).
Если бы двигатель работал на топливовоздушной смеси стехиометрического состава, то блок управления двигателем установил бы на красном проводе напряжение равное напряжению на жёлтом проводе, и ток протекающий через красный провод и кислородный насос зонда был бы равен нулю.
При работе двигателя на обеднённой смеси, блок управления двигателем на красный провод подаёт положительное напряжение относительно жёлтого провода, и через кислородный насос начинает течь ток положительной полярности.
При работе двигателя на обогащенной смеси, блок управления изменяет полярность напряжения на красном проводе относительно жёлтого провода, и направление тока кислородного насоса так же изменяется на отрицательное.
Величина тока кислородного насоса устанавливаемая блоком управления двигателем зависит от величины отклонения состава топливовоздушной смеси от стехиометрического состава. В электрическую цепь кислородного насоса включен измерительный резистор, падение напряжения на котором и является мерой уровня содержания кислорода в отработавших газах.
Источник: Диагностика по сигналу лямбда-зонда
Купить газоанализатор кислорода (о2) в россии дешево: цены от ооо вилитек
Компания Вилитек на правах официального представителя в России предлагает газоанализаторы кислорода американской компании Southland Sensing. Популярные модели постоянно поддерживаются в наличии на складе в Москве, осуществляется доставка во все регионы России, Белоруссию и Казахстан. Компания Southland Sensing специализируется на разработке и производстве газоанализаторов кислорода и этот вид анализаторов является основным продуктом для компании. Благодаря узкой специализации продукция компании отличается очень высокими техническими характеристиками и разумной стоимостью (в большинстве случаев стоимость выгоднее отечественных и китайских аналогов). Представленные в данном разделе приборы способны измерять концентрации от долей ppm до 100%, то есть подходят для широкого спектра применений: от измерения следовых количеств кислорода в инертных газах до измерения чистоты кислорода. В частности газоанализаторы О2 Southland Sensing широко применяются в перчаточных боксах, камерах сварки в среде инертных газов, научных стендах, установках для получения чистых газов, газоразделительных установках, оборудовании для измельчения и классификации порошков в среде инертных газов, химических установках, в металлургической промышленности.
Процессы, связанные с использованием или выделением газов, нуждаются в контроле газовых сред. Это также бывает необходимо при проведении работ в атмосфере определенного состава. Для этих случаев применяются газовые анализаторы. Различные составы газовых средств не позволяют создать универсальный газовый анализатор. Поэтому под определенные нужды используются анализаторы с различными принципами действия и селективностью. Наша компания специализируется на поставке прецизионных газоанализаторов кислорода, предназначенных в первую очередь для измерения микроконцентраций кислорода в азоте, аргоне, водороде и других газах.
Исходя из поставленных задач, могут использоваться ручные или автоматические газоанализаторы О2. Ручные имеют периодическое действие, а автоматические могут делать измерения в реальном режиме времени. Любой газоанализатор состоит из следующих частей:
— рабочей зоны, где над газом совершается какое-либо действие, основанное на характерных особенностях исследуемых компонентов;
— зоны обработки данных, которая может состоять из приемника и преобразователя сигнала, к ним обычно добавляется усилитель;
— вторичного прибора, на который выводится информация для считывания оператором.
Чтобы систематизировать весь широкий спектр газоанализаторов кислорода, их классифицируют по типу метода получения и обработки данных, примененному в приборе:
— использование только физических методов анализа;
— использование физических методов анализа на основе дополнительных физико-химических процессов;
— использование физических методов анализа на основе вспомогательных химических реакций.
Более наглядной классификацией приборов является их разделение по принципу действия и назначению:
— термокондуктометрический газоанализатор
В основу работы прибора заложено свойство изменения теплопроводности газовой смеси в зависимости от ее состава. Этот тип газоанализатора применяется только в случаях, если теплопроводность исследуемого компонента существенно отличается от теплопроводности остальных компонентов смеси. Термокондуктометрический метод не отличается высокой избирательностью и точностью. Диапазон работы прибора от единиц до десятков процентов объема контролируемого вещества. Применяется для определения концентраций водорода, аргона, гелия, углекислого газа в смесях с азотом, кислородом и другими газами.
— магнитный газоанализатор кислорода
Применяется для определения концентрации О2. Действие селективного прибора основано на измерении магнитной восприимчивости газовой смеси. Объемная магнитная восприимчивость кислорода на два порядка превосходит другие газы. Диапазон измерения от сотых долей до 100%.
— пневматический газоанализатор кислорода
Принцип действия основывается на измерении изменения вязкости и плотности газовой смеси в зависимости от ее состава. Прибор может служить для определения концентрации различных компонентов. В газоанализаторе установлены две рабочих камеры, одна для исследуемой газовой смеси, а другая – для определяемого компонента. На вторичный прибор выводится преобразованный сигнал, основанный на разнице текущих параметров рабочих камер. Изменяя наполнение камеры сравнения можно перестроить селективность прибора. Если объединить несколько таких одноканальных приборов, то можно получить многоканальную систему, показывающую изменение состава газовой смеси по всем компонентам. Диапазон измерений от 0 до 100%.
— инфракрасные и ультрафиолетовые газоанализаторы
В основе действия приборов избирательность поглощения излучения определенной частоты молекулами исследуемых компонентов. Диапазон измерения у инфракрасных газоанализаторов от тысячной доли процента, у ультрафиолетовых – от сотых долей до 100%.
— фотоколориметрический газоанализатор кислорода
Селективный прибор, настраиваемый на исследуемый компонент подбором соответствующих реагентов, дающих качественную реакцию. Существуют жидкостные газоанализаторы и анализаторы на твердом носителе. Измерение осуществляется путем сравнения цвета исходного индикатора с индикатором, подвергшегося обработке исследуемым компонентом. Точность определения лежит в диапазоне от стотысячной доли процента до 1%.
— электрохимический газоанализатор кислорода
Газоанализаторы этой группы подразделяются на ряд подгрупп, использующих в своей работе различные электрохимические параметры. Эти приборы чаще всего применяются как газоанализаторы кислорода.
— кондуктометрические газоанализаторы измеряют электропроводность электролита с растворенным в нем исследуемым компонентом. Это селективные приборы, избирательность определяется подбором соответствующего электролита.
— потенциометрические газоанализаторы измеряют потенциал индикаторного электрода, который изменяется в зависимости от активности ионов растворенного в электролите компонента. Если в приборе используется твердый электролит, например, CaO или ZrO2, то он является анализатором O2.
— амперометрические газоанализаторы основывают свое действие на зависимости количества тока, прошедшего через электрод, и количества вещества, прореагировавшего на этом электроде. Применяются для газов, обладающими ярко выраженными окислительно-восстановительными свойствами, в том числе и как анализаторы кислорода.
— кулонометрические газоанализаторы работают по принципу кулонометрического титрования. На одном из электродов генерируется реагент, вступающий в реакцию с растворенным в электролите исследуемым компонентом. Окончание титрования определяется по скачку потенциала.
Представленные на сайте прецизионные газоанализаторы кислорода относятся к электрохимическим приборам и обладают высокой точностью определения содержания кислорода в газовой смеси. Встраиваемый газоанализатор кислорода EMD-485 широко используется в тех случаях, когда необходимо контролировать состав атмосферы на предмет наличия в ней кислорода. Например, при пайке и сварочных работах в среде инертного газа, или перчаточных боксах при работе с веществами активно взаимодействующих с кислородом. Газоанализаторы кислорода для панельного монтажа OMD-501D/401D адаптивно встраиваются в рабочую линию, предназначенную для исследовательских или производственных работ. Портативные газоанализаторы кислорода OMD-580/480 могут быть использованы в автономном режиме. Это обеспечивается встроенной батареей и возможностью записывать текущие параметры на usb-носитель для последующей обработки данных на ПК.
Методика проверки датчика кислорода
Поняв, как работает датчик кислорода, легко понять методику его проверки.
Предположим, ЭБУ выдает ошибку, связанную с этим датчиком. Например, Р0131 «Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1». Нужно понимать, что датчик отображает состояние системы, и если смесь действительно бедная, то он это отразит. И замена его абсолютно бессмысленна.
Как нам выяснить, в чем кроется проблема — в датчике или в системе? Очень просто. Смоделируем ту или иную ситуацию.
- Например, при жалобе на бедную смесь и низком напряжении на сигнально выводе датчика увеличим подачу топлива, пережав шланг обратного слива. Или, при его отсутствии, брызнув во впускной коллектор бензина из шприца. Как отреагировал датчик? Показал ли обогащенную смесь? Если да — то нет никакого смысла его менять, нужно искать причину, почему система подает недостаточное количество топлива.
- Если же смесь богатая, и зонд это отображает, попробуйте создать искусственный подсос, сняв какой-нибудь вакуумный шланг. Напряжение на датчике упало? Значит, он абсолютно исправен.
- Третий вариант (достаточно редкий, но имеющий место). Создаем подсос, пережимаем «обратку» — а сигнал на датчике не меняется, так и висит на уровне 0.45 В, либо меняется, но очень медленно и в небольших пределах. Все, датчик умер. Ибо он должен чутко реагировать на изменения состава смеси, быстро меняя напряжение на сигнальном выводе.
Для более глубокого понимания добавлю, что при наличии небольшого опыта легко установить степень изношенности датчика. Это делается по крутизне фронтов перехода с богатой смеси на бедную и обратно. Хороший, исправный датчик реагирует быстро, переход почти что вертикальный (смотреть, само собой, мотортестером). Отравленный либо просто изношенный датчик реагирует медленно, фронты переходов пологие. Такой датчик требует замены.
Понимая, что датчик реагирует на кислород, можно легко уяснить еще один распространенный момент. При пропусках воспламенения, когда из цилиндра в выпускной тракт выбрасывается смесь атмосферного воздуха и бензина, лямбда-зонд отреагирует на большое количество кислорода, содержащееся в этой смеси. Поэтому при пропусках воспламенения очень возможно возникновение ошибки, указывающей на бедную топливно-воздушную смесь.
Хочется обратить внимание еще на один важный момент: возможный подсос атмосферного воздуха в выпускной тракт перед лямбда-зондом.
Мы упоминали, что датчик реагирует на кислород. Что же будет, если в выпуске будет свищ до него? Датчик отреагирует на большое содержание кислорода, что эквивалентно бедной смеси.
Обратите внимание: эквивалентно
Смесь при этом может быть (и будет) богатой, а сигнал зонда ошибочно воспринимается системой как наличие бедной смеси. И ЭБУ ее обогатит! В итоге имеем парадоксальную ситуацию: ошибка «бедная смесь», а газоанализатор показывает, что она богатая. Кстати сказать, газоанализатор в данном случае — очень хороший помощник диагноста.
Как пользоваться извлекаемой с его помощью информацией, рассказано в статье «Газоанализ и диагностика».
Признаки и причины неисправности
Многие водители не знают, какие признаки неисправности датчика лямбда зонда бывают. Этот вопрос изучается лишь при прямом столкновении с проблемой. Но как показывает практика, если владелец ухаживает за своим авто и за всеми его системами, проблем с неисправностями зондов не возникает. Рассмотрим, когда нужно «бить тревогу» и срочно искать неисправность лямбда зонда.
Не всегда бывает так, что кислородник «сломался за один день» и без причины. Процесс происходит постепенно и нужно уметь его предотвратить. Если предупредить поломку не удалось, то можно исправить ее самостоятельно. Но сначала следует рассмотреть симптомы, свидетельствующие о приближении проблемы:
Ну и самым явным симптомом является появление на приборной панели значка. С помощью сканера можно достоверно определить, что точно не работает лямбда зонд, а не другой элемент. К перечисленным признакам также можно отнести появление треска в области выхлопной трубы, частые сигналы от ЭБУ.
Причины неисправности лямбда зонда, которые приводят к этим симптомам, бывают следующими:
Замена кислородника — это не плановая процедура. Но эксперты все равно выдвигают требования к замене датчика. Датчики, имеющие подогрев, следует заменять через каждые 100 тыс. км пробега, а без подогрева — каждые 50-80 тыс. км. Что касается планарных датчиков, то их меняют через 160 тыс. пробега.
