Вторая конференция. День девятый

30.03.2014

Вторая конференция "Технологии авторемонта. Диагностика современных силовых агрегатов"

9-й день (30 марта)


1-й день · 2-й день · 3-й день · 4-й день · 5-й день · 6-й день · 7-й день · 8-й день · 9-й день
Подробности о мероприятии · Краткий обзор и ежедневные отчеты · Отзывы участников · Видео с конференции



Тема: Диагностика бензиновых двигателей по сигналам датчиков кислорода и параметрам лямбда-контура с использованием сканера и осциллографа

Лекцию читает Газетин Сергей Павлович

Лекцию читает Газетин Сергей Павлович.
Технический эксперт компании "Интерлакен Рус", руководитель отдела обучения компании «АмЕвро», дипломированный инженер в области электроники, автор многих статей по автомобильной диагностике, практикующий диагност со стажем работы более 18 лет. Основная специализация – диагностика бензиновых и дизельных двигателей.

Содержание лекции:
1. Обзор существующих типов датчиков кислорода (релейные на основе двуокиси циркония и двуокиси титана, широкополосные Denso и Bosch).
2. Основные схемы включения релейных датчиков кислорода (с опорным напряжением, без опорного напряжения, с «вывешенной» массой).
3. Устройство и функционирование контура лямбда-регулирования, понятие пропорционального управления и лямбда-интегратора.
4. Реакция контура лямбда-регулирования на возникновение различных видов неисправностей.
5. Сигналы релейных датчиков кислорода, диагностика работы датчиков кислорода, двигателя и его системы управления с использованием сканера и осциллографа.
6. Схемы включения широкополосных датчиков кислорода Denso и Bosch;
7. Сигналы широкополосных датчиков кислорода, диагностика работы широкополосных датчиков, двигателя и его системы управления с использованием сканера и осциллографа.
8. Топливная коррекция и топливная адаптация, параметры, описывающие процессы топливной коррекции и адаптации, их интерпретация (адаптивные поправки, аддитивная и мультипликативная коррекция, возможные варианты отображения на дисплее сканера).
9. Использование параметров топливной коррекции и адаптации для диагностики двигателя и его систем.
10. Дополнительная информация (цепи подогрева датчиков кислорода и их проверка, задние датчики кислорода, их использование для диагностики и другая информация)

Фото 1 второй конференции
Перевод наиболее часто встречающихся слов и выражений на лекции:
Oxygen Sensor – датчик кислорода
AFR Sensor (Air / Fuel Ratio Sensor) – датчик состава смеси, датчик соотношения воздух/топливо (Denso)
Wide Band Oxygen Sensor, Wide Range O2 Sensor – широкополосный датчик кислорода (Bosch LSU 4.2, LSU 4.9 и т.п.)
Lambda Probe Voltage, Oxygen Sensor Voltage – напряжение (реальное или виртуальное) датчика кислорода
Oxygen Sensor Current – ток датчика кислорода или ток накачки датчика кислорода
Loop Status, F/B Status, FSS Status – состояние петли лямбда-регулирования
Short Term Fuel Trim (STFT) – топливная коррекция с малым временем реакции (быстродействующая топливная коррекция)
Long Term Fuel Trim (LTFT) – топливная коррекция с большим временем реакции, долговременная топливная коррекция, топливная адаптация, адаптация самообучением
Lambda Integrator - топливная коррекция с малым временем реакции (аналог параметра STFT)
Lambda Control Value, O2 Sensor Control, Oxygen Sensor Control - топливная коррекция с малым временем реакции (аналог параметра STFT)
Mixture Correction Additive, Mixture Adaptation Additive – аддитивная составляющая долговременной топливной коррекции (адаптации)
Mixture Correction Multiplicative, Mixture Adaptation Multiplicative – мультипликативная составляющая долговременной топливной коррекции (адаптации)
Self-Adaptation Idle – топливная адаптация на режиме холостого хода
Self-Adaptation Part Load – топливная адаптация на режимах частичных нагрузок
TWC (Three Way Catalyst) – трёхкомпонентный нейтрализатор отработанных газов (катализатор)
Upstream TWC – до катализатора
Downstream TWC – после катализатора
Oxygen Sensor Heating – подогрев датчик кислорода
***

Фото 2 второй конференции
Давно прошли времена, когда автомобили ремонтировали «на слух и на нюх».
Да-да, есть такое выражение, оно было в ходу лет 20 назад. Но тогда не авторемонтники были сытыми и тупыми, время было такое. Информации не хватало катастрофически, любой информации были рады, её собирали, хранили, применяли.
Сейчас же дело другое – век 21, век информации: «бери-не хочу!».

Сейчас автомобильная информация как «девка на выданье», скорость и качество информационных потоков такие, что надо успеть вовремя поймать за хвост нужное, поймать, понять, использовать. Потому что завтрашним утром вчерашнее и позавчерашнее станет ненужным и устареет.
Мы все знаем, что в нашем мире за окном всё подчиняется одним и тем же законам. Дом начинается с геологоразведочных работ, потом фундамент, потом стены. Умение диагностировать-ремонтировать автомобили начинается с закона Ома, потом грязные руки, потом понимание происходящих процессов. Всё взаимосвязано. И не зная чего-то одного – потом будет трудно наверстать упущенное.
***
В первой части лекции Газетин С.П провел обзор типов датчиков концентрации кислорода.

В первой части лекции Газетин С.П провел обзор типов датчиков концентрации кислорода.

Фото 2 второй конференции.

Фото 3 второй конференции.
  Релейного типа (Switching Type, On-Off Type, Binary Type):
- циркониевые (на основе двуокиси циркония ZrO2)
- титановые (на основе двуокиси титана TiO2)

Фото 4 второй конференции.
Линейные (Linear O2 Sensors) или широкодиапазонные (Wide Band O2 Sensors) или датчики состава смеси (Air/Fuel Ratio Sensors). Линейные датчики изготавливаются исключительно на основе двуокиси циркония ZrO2.
Фото 5 второй конференции.
 Датчик на основе ZrO2
Является генератором ЭДС. ЭДС зависит от содержания кислорода в отработавших газах (от состава смеси).

Фото 6 второй конференции.
  Высокостабильное смещение 0,45 Вольта широко используется, но не является общепринятым. Существуют также и другие варианты схемотехники входного каскада в блоке управления.

Фото 7 второй конференции.

Фото 8 второй конференции.

Фото 9 второй конференции.
Датчик релейного типа на основе двуокиси титана TiO2
Является резистором, сопротивление которого зависит от концентрации кислорода в отработавших газах (от состава смеси). Блок управления преобразует изменения сопротивления датчика в изменения напряжения.
Вариант схемы

Вариант схемы.

Фото 10 второй конференции.

Фото 11 второй конференции.
Упрощённая диаграмма работы лямбда-контура:

Упрощённая диаграмма работы лямбда-контура.

Фото 12 второй конференции.

Фото 13 второй конференции.
  Переключение датчика кислорода (ДК) является результатом работы так называемого λ-интегратора. Это специальная программа, которая увеличивает и уменьшает длительность впрыскивания топлива в противофазе с сигналом ДК.

Значения λ-интегратора (Short Term Fuel Trim) выводятся с помощью сканера и могут использоваться для диагностики (этот вопрос рассматривается в третьей части).
  Во второй части Сергей Павлович Газетин заострил внимание слушателей на сигналах датчиков кислорода.
Сигналы датчиков кислорода релейного типа.
Реакция датчика кислорода и лямбда-контура на возникновение различных неисправностей.

Пример сигнала исправного циркониевого датчика

Пример сигнала неисправного циркониевого датчика
Датчики состава смеси (AFR Sensors, LAF Sensors)
Датчики фирмы DENSO (Toyota, Subaru, Honda, Volvo и др.)

  Принцип работы: при наличии постоянного смещения 0,3 или 0,4 Вольта между электродами, датчик является генератором тока, величина и направление которого зависят от содержания кислорода в отработанных газах (ОГ):

Примерный вид зависимости тока, генерируемого датчиком AFR от состава топливной смеси
  Датчики фирмы Bosch и NTK
Принцип работы – изменение пропускной способности диффузионного слоя для молекул кислорода под воздействием «тока электронной помпы». Величина и направление тока электронной помпы зависит от содержания кислорода в отработанных газах (ОГ):

Примерный вид зависимости зависимости тока электронной помпы от состава топливной смеси
Для правильного функционирования линейных датчиков требуется применение специально разработанных электронных микросхем.

Упрощенная схема включения линейных датчиков Bosch и NTK
Напряжение Uвых. является результатом детектирования тока электронной помпы. Это напряжение используется блоком управления для коррекции длительности впрыска топлива. Данное напряжение выводится в потоке текущих параметров и доступно для анализа с помощью сканера.
При обеднении смеси (λ >1), напряжение Uвых. возрастает (ток электронной помпы положительный), при обогащении смеси (λ <1), напряжения Uвых. уменьшается (ток электронной помпы отрицательный).

Как правило, при диагностике двигателя через протоколы OBD II / EOBD в потоке текущих параметров выводится значение тока электронной помпы.
В третьей части лектором были рассмотрены сигналы широкополосных датчиков кислорода.

Наиболее простым и удобным способом оценки функционирования широкополосных датчиков кислорода является анализ напряжения или тока, выводимых в списке текущих параметров на дисплей сканера.

Пример экрана с отображением напряжения и тока датчика типа AFR

Пример экрана с отображением напряжения линейного датчика кислорода
Кроме этого, в ряде случаев, возможна диагностика данных типов датчиков традиционными методами, с использованием мультиметра или осциллографа.

Фото 14 второй конференции

Фото 15 второй конференции
Параметры топливной коррекции и адаптации
В дополнение к контуру топливной коррекции, в блоке управления имеется адаптивный контур, накопленные значения которого сохраняются в памяти ЭБУ. Если память энергозависимая, то эти значения «обнуляются» при отключении АКБ. Если память энергонезависимая, то такое обнуление делается с помощью сканера, с использованием функции «Adaptation reset».

В соответствии с терминологией, принятой для стандартов OBD II и EOBD, параметр топливной коррекции называется STFT (Short Term Fuel Trim), а параметр адаптации - LTFT (Long Term Fuel Trim). Однако производители автомобилей для данных целей чаще используют другие названия, например O2Sensor Control, Mixture Adaptation и другие.

Правильная интерпретация и анализ значений параметров топливной коррекции и адаптации является важным условием быстрой и эффективной диагностики.
Были рассмотрены вопросы использование параметров топливной коррекции и адаптации для диагностики двигателя и его систем.

Пример вывода значений топливной адаптации для разных разгрузочных режимов

Пример вывода значений топливной коррекции для двух блоков цилиндров
Подогрев датчиков кислорода.

Пример осциллограммы импульсов напряжения в цепи подогрева.
 ***
Это была последняя лекция на нашей Второй конференции. Нет, скажу точнее: не последняя, а «крайняя». Будут еще.

Скажу вам откровенно: подобные конференции, в таком качестве и в таком объеме – это редкость, подобное по пальцам пересчитать. И когда готовилась первая конференция, то и на нашем форуме, и в стороне звучали рассуждения и сомнения. Кто-то говорил «дорого», кто-то вообще сомневался в необходимости подобного, мол, «все можно и самому выучить».

Да за ради Бога. Вперед. Учите и постигайте самостоятельно, никто и никого не принуждает. Но только хочу сказать как человек, для которого понятия «автомобиль и автомобильная диагностика» знакомы уже лет двадцать: нет ничего более ценного, чем выслушать человека, который опытнее тебя в каком-то вопросе. Сравниваю и говорю: «Эх, были бы подобные занятия лет пятнадцать-двадцать назад!». В этом восклицании простое человеческое сожаление.

Мне нравятся «упёртые» люди. Впрочем, почему только мне, это общеизвестно: «Упорство двигает и развивает». И такие люди, которые не сидят на завалинке со стаканом самогона в одной руке и пучком лука в другой; которые не сидят на месте, а постоянно в движении, в развитии, они достойны только уважения. Именно такие выбирают время для конференций, приходят общаться на технические форумы. Именно такие имеют постоянных клиентов - качество и предсказуемость проведенного ремонта всегда притягивают.

Уверен, что у «упёртых и увлеченных профессией» всё получится, все сложится. Будет и масло на бутерброд, будет и икра на масло: в наше время знания – это валюта, которая не подвержена колебаниям цен на рынке,  эта валюта всегда с теми, кто имеет в кармане толстую пачку знаний. Как говорят старые и опытные люди: «Профессия в руках дорогого стоит».


Итак, Вторая конференция состоялась.

Кучер В.П
© Легион-Автодата

Информацию по обслуживанию и ремонту автомобилей вы найдете в книге (книгах):
наверх