Бензиновому двигателю для работы требуется смесь с определенным
соотношением воздух-топливо. Соотношение, при котором топливо
максимально полно и эффективно сгорает, называется стехиометрическим и
составляет оно 14,7:1. Это означает, что на одну часть топлива следует
взять 14,7 частей воздуха. На практике же соотношение воздух-топливо
меняется в зависимости от режимов работы двигателя и смесеобразования.
Двигатель становится неэкономичным. Это и понятно!
Коэффициент избыточности воздуха - L (лямбда) характеризует -
насколько реальная топливно-воздушная смесь далека от оптимальной
(14,7:1). Если состав смеси - 14,7:1, то L=1 и смесь оптимальна. Если L
< 1, значит недостаток воздуха, смесь обогащенная. Мощность
двигателя увеличивается при L=0,85 - 0,95. Если L > 1, значит налицо
избыток воздуха, смесь бедная. Мощность при L=1,05 - 1,3 падает, но
зато экономичность растет. При L > 1,3 смесь перестает
воспламеняться и начинаются пропуски в зажигании. Бензиновые двигатели
развивают максимальную мощность при недостатке воздуха в 5-15% (L=0,85
- 0,95), тогда как минимальный расход топлива достигается при избытке
воздуха в 10-20%% (L=1,1 - 1,2). Таким образом соотношение L при работе
двигателя постоянно меняется и диапазон 0,9 - 1,1 является рабочим
диапазоном лямбда-регулирования. В то же время, когда двигатель прогрет
до рабочей температуры и не развивает большой мощности (например
работает на ХХ), необходимо по возможности более строгое соблюдение
равенства L=1 для того, чтобы трехкомпонентный катализатор смог
полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных
выбросов до минимума.
Датчик кислорода - он же лямбда-зонд - устанавливается в выхлопном
коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую
поверхность датчика. Материал его как правило циркониевый (используется
керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) -
гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от
температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его
предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая
- с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации
кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал.
Уровень этого сигнала, для датчиков систем впрыска конца 80-х - начала
90-х годов, может быть низким (0,1...0,2В) или высоким (0,8...0,9В).
Таким образом датчик кислорода - это своеобразный переключатель
(триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации
кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями
"Больше" и "меньше" очень мал. Настолько мал, что его можно не
рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его
с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от
оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска
топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная
связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы
двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии
топлива и минимизацией вредных выбросов.
Лямбда-зонды бывают одно-, двух-, трех- и четырехпроводные.
Однопроводные и двухпроводные датчики применялись в самых первых
системах впрыска с обратной связью (лямбда-регулированием).
Однопроводный датчик имеет только один провод, который является
сигнальным. Земля этго датчика выведена на корпус и приходит на массу
двигателя через резьбовое соединение. Двухпроводный датчик отличается
от однопроводного наличием отдельного земляного провода сигнальной
цепи. Недостатки таких зондов: рабочий диапазон температуры датчика
начинается от 300 градусов. До достижения этой температуры датчик не
работает и не выдает сигнала. Стало быть необходимо устанавливать этот
датчик как можно ближе к цилиндрам двигателя, чтобы он подогревался и
обтекался наиболее горячим потоком выхлопных газов. Процесс нагрева
датчика затягивается и это вносит задержку в момент включения обратной
связи в работу контроллера. Кроме того, использование самой трубы в
качестве проводника сигнала (земля) требует нанесения на резьбу
специальной токопроводящей смазки при установке датчика в выхлопной
трубопровод и увеличивает вероятность сбоя (отсутствия контакта) в цепи
обратной связи.
Указанных недостатков лишены трех- и четырехпроводные лямбда зонды.
В трехпроводный ЛЗ добавлен специальный нагревательный элемент, который
включен как правило всегда при работе двигателя и, тем самым, сокращает
время выхода датчика на рабочую температуру. А так же позволяет
устанавливать лямбда-зонд на удалении от выхлопного коллектора, рядом с
катализатором. Однако остается один недостаток - токопроводящий
выхлопной коллектор и необходимость в токопроводящей смазке. Этого
недостатка лишен четырехпроводный лямбда-зонд - у него все провода
служат для своих целей - два на подогрев, а два - сигнальные. При этом
вкручивать его можно так как заблагорассудится.
Несколько слов о взаимозаменяемости датчиков. Лямбда-зонд с
подогревом может устанавливаться вместо такого же, но без подогрева.
При этом необходимо смонтировать на автомобиль цепь подогрева и
подключить ее к цепи, запитываемой при включении зажигания. Самое
выгодное - в параллель к цепи питания электробензонасоса. Не
допускается обратная замена - установка однопроводного датчика вместо
трех- и более- проводных. Работать не будет. Ну и конечно необходимо,
чтобы резьба датчика совпадала с резьбой, нарезанной в штуцере.
Как понять насколько работоспособен датчик? Ввобще-то для этого
потребуется осциллограф. Ну или специальный мотор-тестер, на дисплее
которого можно наблюдать осциллограмму изменения сигнала на выходе ЛЗ.
Наиболее интересными являются пороговые уровни сигналов высокого и
низкого напряжения (со временем, при выходе датчика из строя, сигнал
низкого уровня повышается (более 0,2В - криминал), а сигнал высокого
уровня - снижается (менее 0,8В - криминал)), а также скорость изменения
фронта переключения датчика из низкого в высокий уровень. Есть повод
задуматься о предстоящей замене датчика, если длительность этого фронта
превышает 300 мсек. Это усредненные данные. В реальной жизни для оценки
состояния лямбда-зонда необходимо провести цикл измерений. Не имея под
рукой мотор-тестера или осциллографа определить неисправность
лямбда-зонда можно пользуясь бортовой системой диагностики,
существующей в контроллере системы впрыска, которая фиксирует в своей
памяти случаи, когда сигнал с ЛЗ выходил за определенные пределы.
Фиксация неисправностей производится при помощи запоминания специальных
кодов, которые могут быть считаны в тестовом режиме. Однако не всегда
можно с уверенностью поставить четкий диагноз о неисправности
лямбда-зонда пользуясь только бортовой системой диагностики. Об этом
стоит помнить! Не поленитесь съездить на диагностику.
На что менять? Самое лучшее - это менять датчик на такой, какой
стоит в списке запчастей для Вашего автомобиля. В таком случае гарантия
работоспособности системы после замены будет 100%. Но не всегда по
финансовым соображениям выгодно гоняться за оригинальными каталожными
датчиками. Ведь тот же Bosch выпускает лямбда-датчики и для других
моделей. И они по принципу работы одинаковы, а внешне очень похожи. Ну
и что, что каталожный номер будет стоять другой. При правильной
установке и грамотном подборе можно съэкономить весьма кругленькую
сумму, купив "жигулевский" датчик от фирмы Bosch за 10-20$ вместо точно
такого же по сути, но фирменного за 100$ и работать он будет ничуть не
хуже. Найти ЛЗ в магазине сейчас можно все чаще и чаще, а значит они
будут дешеветь.
Для ничего не соображающих в данном вопросе можно сразу написать взаимозаменяемость датчиков кислорода:
- Вместо родного трехпроводного датчика BOSCH O 258 003 021,
стоявшего на машине я поставил без каких либо проблем четырехпроводный
"жигулевский" BOSCH O 258 005 133.
Итак: Вы походили по магазинам и купили заветный кусочек металла с
проводами... Внимание: Кислородный датчик содержит очень хрупкие
керамические ячейки. Во избежание повреждения новый ЛЗ не следует
ронять, стучать по нему...
Порядок замены ЛЗ таков:
1. Отсоединить кабель ЛЗ от электропроводки.
2. Снять старый ЛЗ используя подходящий ключ. Лучше если это будет
высокая головка или накидной - так вероятность повредить грани
приржавленного ЛЗ будет меньше, но у меня нормально открутился на
работающем моторе накидным ключом. Снимать датчик стоит при работающем
двигателе. Т.е. пока трубопровод и датчик горячий. В противном случае
есть вероятность отломать датчик или сорвать резьбу, т.к. металл
сжимается и выворачивать очень трудно. Выкручивайте датчик до тех пор,
пока из отверстия не пойдет дымок. Потом глушите машину и откручивайте
совсем.
3. Отрезать аккуратно провода от старого ЛЗ и соединить с проводами
нового, которые тоже придется отрезать от колодки. Схема соединения
зависит от того - какой ЛЗ Вы купили. Но обычные цвета и предназначение
проводов даны чуть выше, на картинках.
4. Следует иметь ввиду, что если штатный лямбда-зонд трехпроводный,
то у него провода подписаны (см. на разъеме) "А" и "Б" - подогрев, "С"
- сигнальный. Провода подогрева белого цвета (полярность не имеет
значения), а сигнальный провод - черный.
5. Четвертый (незадействованный ранее) провод стоит вывести и
надежно прикрутить к массе двигателя. Проверить также соединение
двигателя с массой корпуса. Я прикрутил его под болт крепления главного
тормозного цилиндра (в торце кронштейн) - мне так показалось удобнее.
6. Вкрутить новый ЛЗ. Если он четырехпроводный, то токопроводящая
смазка не нужна. Достаточно графитовой - для смазки резьбовых
соединений.
7. Соединение проводов не стоит осуществлять скруткой проводов -
этот вариант ненадежен и долго не проживет. Самое лучшее - это спаять
все положенные провода и хорошенько заизолировать. Паять провода стоит
до того, как ЛЗ установлен в трубе, т.е. на столе.
8. После замены рекомендую обнулить память контроллера путем
снимания на несколько секунд (-)клеммы с аккумулятора. Только подумайте
предварительно - не отключатся ли у вас какие нибудь электроприборы
типа магнитол, CD-чейнджеров и пр. и не встанут ли они после этого на
код. Это важно.
|