Диагностика лямбда-зондов

Лямбда-зонды можно визуально проверить на предмет механических повреждений и отложений. Типичные визуально определяемые неисправности:

• 
  

  Рис. Зонд закопчен

  сильно закопченная защитная труба. Двигатель работает на слишком богатой смеси. Зонд следует заменить и устранить причину образования слишком богатой смеси;

• 
  

  Рис. Зонд замаслен

  белые или светло-серые отложения на защитной трубе. Двигатель сжигает масло и топливные присадки. Зонд следует заменить и устранить причину сгорания масла;

• механические повреждения из-за неправильного монтажа. Неправильный монтаж может стать причиной таких повреждений лямбда-зонда, что не будет обеспечиваться его нормальная работа. При монтаже нужно использовать рекомендованный специнструмент и, особенно, соблюдать предписанный момент затяжки;
• повреждения из-за свинца сегодня не могут возникнуть, так как этилированное топливо не продается.

Однако важнее анализа механических повреждений является знание сигналов лямбда-зондов. Интерпретировать сигналы можно путем их записи с помощью осциллографа. На основании характеристики сигнала можно сделать выводы о состоянии старения зонда. В ЭБУ записываются номинальные значения регулировочных характеристик зондов. Управляющая электроника в рамках внутренней проверки правдоподобности сравнивает фактические значения сигналов с заданными. При запуске двигателя все старые значения зонда удаляются из ЭБУ. Во время движения в заданном для диагностики диапазоне нагрузок и оборотов формируются минимальные и максимальные значения регулирующих процессов.

Рис. Зонд вышел из строя

Новый лямбда-зонд выдает на осциллографе изображенную на рисунке характеристику сигнала. Отклонения в сторону богатой и бедной смесей примерно одинаковы. Время реакции «бедная-богатая» и «богатая-бедная» составляет 300-500 миллисекунд. Неисправные зонды выдают почти постоянную характеристику сигнала. Типичными неисправностями являются механические повреждения, слишком большой уровень или низкое качество масла. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.

Рис. Ошибка амплитуды

У изношенных или старых лямбда-зондов амплитуда регулирования становится все меньше. Заданные значения напряжения больше не достигаются. Точное распознавание слишком богатой или слишком бедной смеси невозможно. Контур лямбда-регулирования не может выполнять свою функцию. У автомобилей с OBD в этом случае в память записывается неисправность.

Рис. Ошибка времени реагирования

У старых лямбда-зондов может значительно замедлиться реакция на изменения состава смеси. Текущий состав смеси определяется неточно. Система слишком инертно реагирует на необходимость обогащения или обеднения смеси. При превышении заданной предельной длительности распространения сигнала у автомобилей с системами OBD, в память записывается сбой.

Рис. Ошибка частоты регулирования

У старых лямбда-зондов слишком долго может длиться и частота регулирующих процессов. Время на полное регулирование (период) слишком велико, из-за чего необходимая реакция на изменения состава смеси оказывается недостаточно быстрой. Зонд слишком долго пребывает в диапазоне бедной или богатой смеси. В этом случае у автомобилей с OBD также в память записывается неисправность.

При всех проверках лямбда-зондов нужно обязательно соблюдать инструкции изготовителя. При замене зондов должны соблюдаться моменты затяжки (в зависимости от изготовителя в основном 40-60 Нм). При превышении момента затяжки может произойти механическое разрушение керамических элементов зонда. Точная проверка работоспособности лямбда-зонда посредством возмущающего воздействия и проверки контура регулировки не всегда возможна. При проверке контура регулировки возникает опасность того, что при неисправном лямбда-регулировании современные системы управления двигателями так быстро и точно регулируют топливовоздушную смесь путем точного определения нагрузки, что всегда достигается значение лямбда, равное 1.

Если измерение проводится мультиметром, то следует установить диапазон измерений 1 или 2 В. После запуска двигателя отображается значение 0,4-0,6 В, что соответствует опорному напряжению. Когда лямбда-зонд нагревается до рабочей температуры (двигатель тоже должен быть прогрет до рабочей температуры), напряжение начинает колебаться в диапазоне 0,1-0,9 В. Для измерения следует использовать только высокоомные аналоговые или цифровые мультиметры.

С помощью систем диагностики двигателей, имеющих функцию осциллографа, можно записывать характеристики сигналов зондов и использовать их для диагностики неисправностей. При ручной настройке на осциллографе следует выбирать диапазон напряжения 1-5 В и время 1-2 с. При проверке зондов из диоксида титана на дисплее отображается синусоидальное напряжение переменного тока. В характеристике сигнала можно оценивать три параметра: размах амплитуды в диапазоне напряжения максимум 0,9 В и минимум 0,1 В, время реакции и длительность периода в диапазоне частот 0,5-4 Гц, т.е. 0,5-4 раза в секунду. Обороты коленчатого вала двигателя при измерении в обоих случаях должны составлять 2000-2500 мин^-1.

При оценке нагрева можно проверить внутреннее сопротивление и электропитание нагревательного элемента. Для этого нужно отсоединить разъем лямбда-зонда. Затем со стороны лямбда-зонда омметром измеряется сопротивление на обоих проводах нагревательного элемента. Оно должно составлять 2-14 Ом. Если сопротивление превышает 30 Ом, значит нагревательный элемент неисправен. Со стороны жгута проводов автомобиля можно вольтметром измерить напряжение. Оно должно составлять более 10,5 В. В таблице показаны различные возможности подключения лямбда-зондов.

Таблица. Разъемы лямбда-зондов (см. инструкции изготовителя)

В рамках OBD происходит дальнейшая интерпретация характеристики сигнала лямбда-зонда при контроле функции катализатора. Путем сравнения характеристик сигнала управляющего и диагностического зондов можно сделать выводы об эффективности катализатора.

У V-образных и олпозитных двигателей с двухпоточной системой выпуска ОГ используется как минимум два лямбда-зонда. У каждого ряда цилиндров есть свой собственный контур регулировки состава смеси. Однако и у более крупных рядных двигателей для отдельных пар цилиндров устанавливается по одному лямбда-зонду (например для цилиндров 1-3 и 4-6). В новых системах с селективной (в отдельных цилиндрах) регулировкой смеси сигналы лямбда-зондов привязываются к сигналам зажигания. Регулирующая электроника на основе сигналов зонда может сделать выводы о составе смеси в предыдущем цилиндре и выполнить корректировки образования смеси и ее сгорания в следующем цилиндре. Для этого в современных 8-и 12-цилиндровых двигателях используется до четырех обогреваемых зондов, устанавливаемых перед катализатором, и столько же — за катализатором.