Что такое "лямбда регулирование"
Лямбда регулирование – это процесс регулирования состава смеси в бензиновом двигателе на основании показаний датчика состава ВЫХЛОПНЫХ газов, установленного в выпускном тракте. Такой датчик называют «Лямбда Зонд» или «Датчик кислорода» в машинах старых годов. Название обусловлено тем, что датчик измеряет количество кислорода оставшегося в выхлопе после сгорания смеси. Почему кислорода? Потому, что Химия говорит, что при «правильных» - стехиометрических пропорциях смеси бензина к воздуху, после сгорания смеси, в выхлопе будет строго ОПРЕДЕЛЕННОЕ количество кислорода, плюс вода и углекислый газ. Если кислорода осталось слишком много, то в смеси было слишком много воздуха, то есть смесь была "бедная". Если же кислорода в выхлопе слишком мало, то в смеси было слишком много бензина (богатая смесь), Соотношение воздуха к бензину в смеси, подаваемой в двигатель, обозначается греческой буквой «лямбда», и «идеальный» (стехиометрический) состав воздушно-бензиновой смеси это (14.7:1) обозначается как λ=1. Лямбда меньше единицы – богатая смесь, больше – бедная. График состава отработанных газов для любопытных представлен ниже:
«Старые» или «Узкополосные» лямбда зонды, используемые в системе Digifant, имеют конструкцию, показанную на рисунке
и сравнивают эталонное содержание кислорода в наружном воздухе с содержанием его в выхлопном тракте, выдавая на ЭБУ сигнал, зависимость напряжения от состава смеси которого соответствует показанному ниже графику.
Как можно увидеть, по этому графику, напряжение сигнала при смеси даже слегка обогащенной (λ=0.97) стремится к 0.9 Вольт, а если смесь даже слегка обеднена (λ=1.03) напряжение сигнала стремится к 0.1 Вольту. Поэтому такой зонд и называется «узкополосным» так как «работает», только в очень узкой полосе смесей от 0.97 до 1.03, и фактически может показать только «богатая» смесь или «бедная» но не скажет ничего о том, насколько смесь богата или бедна. По сути это двоичная, цифровая величина "1" или "0", "Да" или "Нет" как бит данных в компьютере. Двигатель же обычно работает в более широком диапазоне λ от 0.8 до 1.2 и ЭБУ важно поддерживать λ как можно ближе к 1.
Как же это достигается? Принцип работы лямбда регулирования на узкополосных лямбда зондах основан на том, что такой зонд МОЖЕТ сказать "бедная смесь" или "богатая", но он НЕ МОЖЕТ сказать: "смесь нормальная". Такой зонд НЕ показывает состав выхлопного газа КОЛИЧЕСТВЕННО. В силу чего ЭБУ работает по принципу: "делай обратное" - если лямбда зонд сказал смесь "бедная", то богати смесь, пока зонд не скажет "богатая", а тогда обедняй ее пока не скажет "бедная". В результате при нормальной работе двигателя смесь и показания лямбда зонда, постоянно и непрерывно меняются "туда-сюда" примерно раз в секунду-две - через время реакции зонда и ЭБУ, и в среднем смесь получается "нормальной", что и требуется. В результате график сигнала нормально работающего лямбда зонда на нормально отрегулированном прогретом двигателе выглядит примерно так:
Следует помнить, что лямбда зонд может работать ТОЛЬКО при его температуре начиная с 350 градусов, для чего в большинстве зондов имеется электрообогреватель, при обрыве которого или при неисправности цепей его питания лямбда зонд работать ПЕРЕСТАЕТ! Холодный лямбда зонд – равносилен его отсутствию – ток он не генерирует и не проводит, в холодном состоянии он просто кусок фарфорового изолятора!
Как все это реализовано в системе Digifant?
Начнем с того, что лямбда регулирование отключено программно на блоках управления двигателями PB и аналогичными, например AAC с индексом ЭБУ 044906022E или двигателем 2E с ЭБУ 037906022DL, отличающихся от других двигателей этого семейства отсутствием катализатора и соответственно лямбда регулирования, единственная цель которого в 80х-90х годах была обеспечение работы катализатора, который требует точного соблюдения состава смеси для эффективной работы. Это блоки управления с номерами 037906022AN, E, BC, CM, DB, DC. FJ и пр.). То есть тем, у кого эти двигатели и блоки все ниже написанное можно не читать.
После включения зажигания и запуска мотора, одновременно с бензонасосом включается нагрев лямбда зонда, и некоторое время (минуты) ему требуются, чтобы достичь рабочей температуры в 350 градусов, НО ЭБУ не будет принимать его показания в расчет, пока двигатель в "режиме прогрева" и не прогреется до рабочей температуры около 80-85 градусов. После этого ЭБУ начинает работать по алгоритму описанному выше.
Пределы, в которых ЭБУ в состоянии корректировать смесь далеко НЕ БЕЗГРАНИЧНЫ! В результате, если в двигателе есть какая-то неисправность, что приводит к настолько СИЛЬНОМУ отклонению смеси от номинала, что превышает возможность ЭБУ ее компенсировать, смесь и показания лямбда зонда могут остаться в каком-то одном положении "бедная" или "богатая". Пример этого: треснувший шланг отсоса картерных газов, или пробитая диафрагма тормозного усилителя приведут к сильному подсосу воздуха и смесь может остаться бедной навечно. Если наоборот, скажем, забита обратная топливная магистраль или заклинил регулятор давления, давление топлива может вырасти до 5 бар и смесь будет переобогащена до невозможности вернуть ее состав в норму.
Список таких неисправностей очень велик, всего не перечислишь: расходомер в которой залезли рукожопы укрутив пружину, любимый наивными читателями тырнетов "лохо-конвертор показаний расходомера" имени какого-то рукожопа не помню имени ибо рукожопцев, наживающихся на дефиците расходомеров и наивной легковерности покупателей хоть отбавляй, обрыв датчика температуры и т.д. и т.п. Но, тем не менее, неисправность самого лямбда зонда, замыкание или промокание его проводки, тоже не исключается и порой приводит к тому же. В этом случае просто его отключение может сильно улучшить работу двигателя, ибо в этом случае ЭБУ определяет отсутствие лямбда зонда и отключает лямбда регулирование. Но при этом двигатель работает строго по винту СО, и если он укручен куда-то - результат будет плачевным. Выставить же винт СО без лямбда зонда можно будет только по газоанализатору.
Лямбда зонд представляет собой керамическую болванку из цезиевой керамики с напыленными платиновыми электродами (см. картинку выше). Когда керамика холодная, он ведет себя как 100% ИЗОЛЯТОР, то есть электрическое НИЧЕГО, но когда она прогрета до 350 градусов (для чего в центре есть подогреватель, работающий при работе бензонасоса) керамика становится проводимым электролитом и зонд работает как очень слабая батарейка от часов, напряжение которой зависит от содержания кислорода в выхлопных газах (то есть от состава смеси в цилиндрах). При низком содержании кислорода (богатая смесь) ее напряжение от 0.5 до 1В, при высоком содержании кислорода (бедная смесь) от 0 до 0.5В. Батарейка это ОЧЕНЬ маломощная и любая нагрузка, например промокшая проводка, искажают ее показания.
Диагностика компьютерная и ручная
ЭБУ системы Digifant в состоянии определить ПОДКЛЮЧЕН ЛИ ЛЯМБДА ЗОНД, и в случае его отсутствия перейти на резервную программу работы без лямбда зонда.
Итак, как это делается? Логика такова: блок выдает на провод сигнала лямбда зонда маломощное ТЕСТОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: 0.45 +-0.04В (или 0.5 В в старых ЭБУ на 1.8л). Если лямбда зонд не нагрет или лямбда зонда нет вообще, то эти 0.45 Вольт останутся всегда 0.45 Вольт. Если же лямбда зонд есть и заработал (прогрелся), то напряжение обязательно изменится, и уже НИКОГДА не будет держаться более долей секунды на уровне 0.45 Вольт (см. график работы зонда). И именно по этому признаку ЭБУ узнает, есть лямбда зонд или его нет.
ВНИМАНИЕ!! В ЭБУ с диагностикой ( T4, 2E после 1993 года) есть окно показаний текущих данных - "напряжения лямбда зонда", а также в группе данных 000 в окне 5 цифра от 0 до 254 показывает его сигнал точнее. Так вот если в группе 000 эти показания от 172 до 159 соответствуют напряжению от 0.41 до 0.50 вольт. Если такое напряжение держится более нескольких секунд при работе мотора, то ЭБУ принимает решение об ОТСУТСТВИИ или неисправности лямбда зонда. Это напряжение, также можно измерить тестером на выводе ЭБУ или разъема лямбда зонда, но компьютерная диагностика то явно удобнее!
ВНИМАНИЕ КРАЙНЕ ВАЖНО! В ЭБУ, на НЕ ЗАВЕДЕННОМ двигателе (читай нагрев лямбда зонда отключен) в диагностике в окне номер 5 группы текущих данных 000 должны быть показания 164+-5, если это не так или проводка ЭБУ (29 вывод на 38 пиновых ЭБУ, 42 на 45 и 68 пиновых, оборваны от массы двигателя) или проводка лямбда зонда неисправна или промокла. При отсутствии диагностики замеряется напряжение на сигнальном проводе лямбда зонда ( см. раздел схемы проводки ) оно должно быть 0.45 +-0.04В (или 0.5 В в старых ЭБУ на 1.8л). ВСЕГДА следует В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ смотреть на это показание при любой диагностике этих моторов!
Пока эта неисправность не будет устранена, мотор НИКОГДА не будет работать нормально! Случается, люди мучаются годами, меняют все, делают капиталку мотора, а вот такая мелочь как оборванный провод 29 невзирая на огромные затраты денег и времени так и не даст мотору работать никогда! Это ОЧЕНЬ частый дефект в T4, и яркий пример того, что не имея достаточных знаний можно выкинуть мешки денег в воздух.
Схемотехника и электрика для тех кто дружит с китайским тестером
Схемотехнически, внутри старых ЭБУ на 1.8л (25 пин колодка), кроме калиброванного источника напряжения 0.5В есть калиброванные пороговые компараторы, настроенные на пороги 0.46 вольт и 0.54 вольта (то есть 0.5 +- 0.04). Если сигнал на выводе лямбда зонда вышел за пределы этих порогов (от 0.46В до 0.54В) блок считает, что лямбда зонд заработал и его сигнал - "БЕДНАЯ СМЕСЬ" если напряжения НИЖЕ порога в 0.46В и "БОГАТАЯ СМЕСЬ" если сигнал ВЫШЕ 0.54В. Но если сигнал попал МЕЖДУ - блок считает, что зонда нет, и лямбда регулирование отключается через несколько секунд.
В более новых ЭБУ этой системы ( 38, 45 и 68 пин) в процессоре имеется АЦП, который после буферного усилителя считывает напряжение сигнала лямбда зонда программно и принимает решения.
ЕСТЬ СЕРЬЕЗНАЯ ТОНКОСТЬ!! Все напряжения ЭБУ измеряет относительно СИГНАЛЬНОЙ МАССЫ ( которой является вывод 6 в 25 пиновом ЭБУ, 13 в 38 пиновом, и 35 в 45 и 68 пиновых блоках) и которая идет на все датчики коричневым с белой полосой проводом (температуры, расходомер, концевик холостого хода, трамблер и пр.). Отдельная сигнальная масса выделена потому, что СИЛОВАЯ МАССА (кузов, “ - “ аккумулятора, блок двигателя) переносит мощные токи и следовательно создает помехи, в результате чего сигнал может ПРОСАЖИВАТЬСЯ , провода могут окисляться и отваливаться! Итак: НЕЛЬЗЯ НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ ИЗМЕРЯТЬ НАПРЯЖЕНИЕ СИГНАЛОВ ОТНОСИТЕЛЬНО КУЗОВА или даже самого двигателя, следует присоединять минус тестера только к коричнево-белому проводу с датчиков! ВАЖНО - тестер и его провода должны быть как можно дальше от высоковольтных проводов, так как с них могут идти ОЧЕНЬ сильные помехи. Ну и следует иметь в виду "точность" китайских тестеров.
В 25 пиновых и старых 38 пиновых блоках и части 45 пиновых, лямбда зонд трехпроводной и его "масса" соединена с его корпусом, который в свою очередь с глушителем и блоком цилиндров. ЭБУ же снимает потенциал этой "массы двигателя и лямбда зонда" со шпильки на патрубке отвода охлаждающей жидкости в печку и получает на 19 вывод ЭБУ в 25 пиновых блоках, на 29 вывод в 38 пиновых и на 42 в 45 и 68 пиновых. Провод этот часто отгнивает целиком или частично, в результате, "масса" получается искаженной, из за чего ЭБУ "глючит" и это приводит, порой, к фатальным последствиям. Еще есть вариант, когда туда ставят жигулевский ЧЕТЫРЕХ ПРОВОДНОЙ зонд, у которого на корпусе нет массы, а она идет на сером проводе, который нельзя соединять с кузовом (см. выше почему), а надо соединить именно с двигателем. Некоторые вообще его не соединяют ни с чем или путают провода. Результат очевиден.
В 3-проводных схемах в большинстве своем можно отключить лямбда зонд, и блок это детектирует переходя на штатную программу работы без лямбда зонда. НО!!! В 4 проводных схемах ( например, двигатель 2E на Passat B4 ) просто отключение лямбда зонда приводит к серьезному дефекту описанному выше - "отгниванию сигнальной массы"! Наивные люди, пытаясь сэкономить на покупке зонда, решают его отключить, особенно начитавшись рассказов что это хорошо работает на том же двигателе, но на Passat B3 (трехпроводной зонд) и наступают на эти грабли и потом долго бьются "почему машина не едет - в тырнете же писали...". Если в ЭБУ есть программа работы "без лямбда зонда" (двигатели 2E на B4), то достаточно было просто соединить с массой двигателя 29 вывод ЭБУ - сигнальную массу, но об этом (как и о том работает ли ЭБУ без лямбда зонда) знает только автор этой статьи, распространители глупого мусора в тырнетах - нет.
Грамотному человеку симптомы проблем с лямбда зондом вполне понятны, потому, что ПРОГРАММНО - ЭБУ начинает учитывать показания лямбда зонда только ПОСЛЕ ПРОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ! И если двигатель хорошо заводится и работает на холодную, но после прогрева до определенной температуры начинает медленно ухудшать свою работу и в конце концов, дергается, перестает работать и ехать или глохнет - это ОЧЕВИДНЫЙ симптом проблемы с лямбда зондом и его проводкой.
При снятии же фишки датчика температуры ОЖ на прогретом двигателе (или "вход в режим базовых установок" с диагностической программы, где это возможно), лямбда регулирование также отключается блоком управления, и симптомы, описанные выше, пропадают - что легко подтверждает диагноз.
В "базовых установках" регулировать смесь можно только вращением винта СО, для чего собственно режим "базовых установок" и предназначен - для установки БАЗЫ, начальной точки отсчета, относительно которой лямбда регулирование будет изменять смесь в рабочем режиме. То есть в этом режиме делается то же самое, что и в рабочем, только руками - вращается винт до изменения показаний зонда на противоположное и находится "середина". И опять как в самом начале статьи - если есть дефекты, то вращением винта СО, может и не удастся получить "нормальную смесь".
Как определить исправен ли лямбда зонд?
В исправности лямбда зонда легко убедиться, наблюдая его сигнал или в диагностической программе или просто замерив его тестером. Если на холостом ходу заведенного и прогретого до рабочей температуры двигателя Вы наблюдаете постоянную и регулярную смену сигнала лямбда зонда от примерно 0.2 вольт до 0.7 вольт не реже чем один раз в два секунды, то можно с большой долей уверенности заявить, что лямбда зонд исправен. Причем чем больше размах этих изменений и резкость смены сигнал – тем лучше лямбда зонд. У старых и загрязненных зондов сигнал может меняться вяло и медленно, напряжения могут быть скажем 0.35 – 0.6 вольт – это признак того, что зонд уже при смерти.
А вот с обратным заключением о неисправности лямбда зонда, дело обстоит гораздо сложнее! Дело в том, что если Вы НЕ видите описанных выше изменений, свидетельствующих о его исправной работе, это совсем НЕ ЗНАЧИТ, что лямбда зонд неисправен, так как он только ПОКАЗЫВАЕТ изменения состава смеси! Некорректный состав смеси может быть обусловлен совсем другими причинами (давлением топлива, неисправным расходомером, клапанами, подсосом воздуха и пр.), а лямбда зонд может вполне корректно показывать, что смесь не в порядке, а ЭБУ при этом, может выдать ошибку на лямбда зонд! В то же время, конечно, неисправность самого лямбда зонда однозначно вызовет те же самые симптомы!
Поэтому не бросайтесь заменять лямбда зонд, если Вы не видите вышеуказанных изменений сигнала или вычитали из блока ошибку «лямбда зонд неисправен». Сначала Вам надо удостовериться, что это правда. Конечно, 100% гарантию неисправности лямбда зонда дает замер выхлопа газоанализатором противоречащий показанию лямбда зонда (см. график сигнала лямбда зонда в начале статьи), но у Вас же нет газоанализатора, не правда ли?;). Поэтому один из способов проверки состоит в том, чтобы сделать смесь ЗАВЕДОМО богатой или бедной и посмотреть как отреагирует на это сигнал лямбда зонда. И, конечно, в первую очередь необходимо проверить электрическую целостность ПОДОГРЕВАТЕЛЯ лямбда зонда и подается ли на него напряжение +12 вольт при работе двигателя, так как без подогревателя или питания не нем, лямбда зонд работать НЕ БУДЕТ!
Пример 1: Лямбда зонд «застрял» в положении «бедная смесь» - менее 0.3вольт. Берем любой аэрозоль с углеводородами (жидкость для запуска двигателя, WD-40, очиститель карбюратора) и на холостом ходу прогретого двигателя усердно прыскаем в воздухофильтр (осторожно ГОРЮЧЕ!), в этом случае, сигнал лямбда зонда должен хотя бы кратковременно, но перейти в положение «богатая смесь». Тот же результат может дать резкая подача газа по упора, так как обычно в этот момент ЭБУ сильно обогащает смесь. Если зонд не изменяет свои показания – можно предположить, что он неисправен.
Пример 2: Лямбда зонд «застрял» в положении «богатая смесь» - более 0.7вольт. Пережимаем шланг подачи топлива и ждем как двигатель начнет терять обороты и глохнуть, и при этом лямбда зонд должен показывать «бедную смесь» однозначно! Как вариант можно устроит «подсос воздуха» скажем из патрубка тормозного усилителя. Если зонд не изменяет свои показания – можно предположить, что он неисправен.
Как и на что заменять неисправные лямбда зонды?
Все лямбда зонда "строго образца" ("узкополосные") практически идентичны на любых машинах, разница только в разъемах и количестве выводов. Поэтому нет никакого смысла покупать для замены "оригинальный" лямбда зонд за огромные деньги, тогда как от недорогого "жигулевского", он отличается ТОЛЬКО РАЗЪЕМОМ!
НО, как всегда, ЕСТЬ ТОНКОСТИ!
1. Учитывая что сигнальные провода лямбда зондов (черный провод у BOSCH) ОЧЕНЬ чувствительны к влаге, то в случае смены разъема самостоятельно, настоятельно рекомендуется принять все меры к тщательной и правильной герметизации места соединения сигнального провода. Простой пайке металл выводов не поддается, только с кислотным флюсом (Ф-64), который ОБЯЗАТЕЛЬНО тщательно смывать, скрутка же весьма ненадежна, хотя и допустима. При этом, как описано выше, лямбда зонд СРАВНИВАЕТ выхлоп с наружным воздухом, который поступает в полость зонда как раз по каналам в проводах, в силу чего герметизация наружная НЕ ДОЛЖНА перекрывать проход воздуха внутри проводов. Корректный монтаж без достаточных навыков и опыта - маловероятен. Поэтому НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ использовать универсальные лямбда зонды производства BOSCH, имеющиеся в продаже, так как в их комплект входят герметизованные разъемы на обжимке, не требующие пайки и дополнительных мер герметизации.
2. В продаже появилось огромное количество лямбда зондов неизвестных производителей, абсолютно неприемлемого качества! Были случаи, когда они продавались будучи неисправными с магазина или работали всего от 15 минут до пары дней! Поэтому покупайте лямбда зонды ТОЛЬКО ПРОИЗВОДСТВА BOSCH и никакие другие!! Жигулевские лямбда зонды, также делает обычно BOSCH.
3. В системе Digifant используются как трехпроводные в более старых блоках, так и четырехпроводные в блоках после 94 года. Они все одинаковы внутри, разница только, в том, что в трехпроводном сигнальная масса соединена с корпусом внутри, а в четырехпроводном выведена наружу отдельным проводом серого цвета, который и можно соединить с массой. НО! Во избежании ошибок в соединениях и проблем с поиском удобной к соединению и хорошей массы на кузове, НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ заменять лямбда зонд ровно на такой же тип, что и был у Вас - трехпроводной на трехпроводной, четырехпроводной на четырехпроводной! Если это невозможно следует тщательно следить за правильностью соединения.
4. Для соединения сигнального вывода в косе используется ЭКРАНИРОВАННЫЙ кабель, с фиолетовым проводом внутри. Центральный фиолетовый провод необходимо соединять с толстым черным проводом идущим от лямбда зонда. Тоненький же черный провод, отходящий от экрана, НЕ ДОЛЖЕН НИКУДА ПРИСОЕДИНЯТЬСЯ у разъема лямбда зонда! Ошибочное соединение его с массой МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К СГОРАНИЮ ЭБУ!! Это частая ошибка неграмотных электриков, также часто приводит в выходу ЭБУ из строя.
5. Назначение выводов зонда производства BOSCH (другие фирмы могут иметь другие цвета):
Белый - обогрев, соединяется с +12 вольт от бензонасоса
Белый - обогрев, соединяется с силовой массой
Черный - сигнал, соединяется с фиолетовой центральной жилой экранированного кабеля
Серый (в 4-х проводных моделях) - сигнальная масса, соединяется с массой или специально выделенным для этого проводом сигнальной массы.
(С) 2022 Леонид. А.
Копирование без указания первоисточника запрещено.
