Diagnostyka szerokopasmowych sond lambda | MOTOFAKTOR

Diagnostyka szerokopasmowych sond lambda

person Redakcja 12/10/2020

Firma NGK Spark Plug omawia jak prawidłowo przeprowadzić diagnostykę szerokopasmowych sond lambda.

Szerokopasmowe czujniki tlenu (zwane wide range, broad band lub wide band) mierzą szczątkową zawartość tlenu w spalinach i w porównaniu z sondami cyrkonowymi lub tytanowymi wykrywającymi tylko wartość λ=1 mogą zmierzyć szerszy zakres zawartości tlenu w spalinach odpowiadający większym dysproporcjom stosunku tlenu do paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej. Jej działanie wewnętrzne różni się od działania czujników standardowych.

 

Czujnik szerokopasmowy składa się z dwóch ogniw – jednego mierzącego, a drugiego pompującego. W pierwszym mierzona jest koncentracja tlenu w spalinach. Wartość pomiaru jest przez sondę podawana, jako sygnał napięciowy, który jest porównywany do napięcia referencyjnego o wartości 450 mV. Ta wartość odpowiada mieszance stechiometrycznej dającej wartość λ=1.

 

Jeśli wartość pomiaru odbiega od napięcia referencyjnego, to ogniwo pompujące dostarcza dodatkową ilość jonów tlenu do ogniwa pomiarowego lub pobiera jony tlenu z tego ogniwa. Operacja ta trwa tak długo, aż osiągnięty zostanie odczyt równy z wartością 450 mV. Wartość i polaryzacja napięcia potrzebna do osiągnięcia napięcia referencyjnego odpowiada koncentracji tlenu w mieszance paliwowo-powietrznej.

Ilustracja 1. Identyfikacja szerokopasmowej sondy lambda NTK. Źródło: NGK/NTK

Przykład diagnostyczny: VW PASSAT VII 1.6 TDI 88 kW

W przykładowym samochodzie szerokopasmowa sonda lambda znajduje się za silnikiem i jest zamontowana za turbosprężarką, ale przed katalizatorem (w instrukcji serwisowej pozycja tej sondy opisana jest jako “Pre-cat” lub “Front”).

Ilustracja 2. Umiejscowienie sondy lambda. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 3. Złącze sondy zlokalizowane jest w komorze silnika z lewej strony obok zbiornika płynu hamulcowego. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 4 i 5. Czujnik ma 5 przewodów, ale wiązka na samochodzie przy wtyczce – 6. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 6. Widok wnętrza wtyczki po stronie instalacji elektrycznej. Źródło: NGK/NTK

Uwaga: Czujnik ma 5 przewodów, ale wtyczka ma 6 styków. Dwa styki są wewnętrznie połączone opornikiem. W tym przypadku to styki 1 i 2. (Uwaga: pozycja poszczególnych przewodów i styków w złączu może się różnić w zależności od producenta i modelu samochodu, ale kolory przewodów i ich funkcje są takie same).

Ilustracja 7. Na ilustracji przedstawiono 5 przewodów sondy lambda z samochodu o przebiegu około 30 000 km. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 8. Widok wtyczki od strony czujnika. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 9. Zasilanie obwodu podgrzewania. Źródło: NGK/NTK
Ilustracja 10.Oporność obwodu podgrzewania. Źródło: NGK/NTK

Kontrola obwodu zasilania

Aby skontrolować, czy obwód podgrzewania jest zasilany, konieczne jest wpięcie wtyczki czujnika do instalacji elektrycznej pojazdu. Miernik powinien być ustawiony do pomiaru napięcia stałego “DC”. Przy włączeniu zapłonu, ale wyłączonym silniku napięcie między masą pojazdu (czarny przewód multimetru), a stykiem 5 (czerwony przewód multimetru) powinno wskazywać wartość napięcia akumulatora.

Kontrola oporności podgrzewania

Ten test należy przeprowadzić przy wyłączonym silniku i wyjętych kluczykach ze stacyjki. Po odpięciu złącza czujnika należy ustawić multimetr na pomiar oporności w zakresie do 200Ω. Aby dokonać pomiaru należy podłączyć czarny przewód multimetru do styku 3, a czerwony przewód multimetru do styku 5 po stronie czujnika. Jeśli nieznana jest poprawna wartość oporności można przyjąć, że dla większości sond szerokopasmowych oporność obwodu podgrzewania zawiera się w przedziale od około 2,5 do 4Ω.

Kontrola obwodu kontroli podgrzewania

Aby mieć wgląd w kontrolę obwodu podgrzewania sondy należy podłączyć dodatni terminal oscyloskopu do styku 3, a ujemny do masy przy włączonym zapłonie i silniku pracującym na biegu jałowym.

Jak pokazano na ilustracji 11. obwód wykazuje ujemną charakterystykę roboczą odpowiadającą 2% przy częstotliwości 100 Hz (Wykres przedstawia wartość 98,1%, jako normalne warunki pracy do obliczania wartości sygnału).

Ilustracja 11. Cykl pracy i charakterystyka częstotliwości obwodu podgrzewania. Źródło: NGK/NTK

Monitorowanie sygnału czujnika

Jak wcześniej wspomniano, sondy szerokopasmowe mogą mierzyć zakres od bardzo ubogiego do bardzo bogatego stosunku powietrza do paliwa w mieszance (AFR). To czyni je idealnymi do stosowania w silnikach Diesla z wtryskiem Common-Rail oraz w silnikach benzynowych z wtryskiem bezpośrednim, czyli tam, gdzie często spotyka się mieszanki mocno zubożone.

 

Sondy te muszą być monitorowane za pomocą testera diagnostycznego, mimo, że za pomocą multimetru można skontrolować pracę podstawowych układów. Jednak przy kontroli prądu pompowania niemożliwe jest diagnozowanie multimetrem ze względu na bardzo małe wartości prądu (standardowe multimetry nie są w stanie dokładnie mierzyć natężeń na poziomie 1-2 mA). Takie pomiary dokonywane są w silnikach pracujących z wartościami lambda na poziomie od 0,8 do 2,5.

Kontrola prądu pompowania testerem diagnostycznym

Za pomocą diagnostyki szeregowej możemy kontrolować prąd pompowania, jako wartość dodatnią lub ujemną. Niektóre testery mogą przedstawiać wartość prądu pompowania już przeliczoną na równowartość wartości λ mieszanki. Przez polaryzację dodatnią lub ujemną można określić, czy silnik pracuje na mieszance ubogiej, czy bogatej. W tym przykładzie należy się odnieść do charakterystyki przedstawiającej “równowartość λ” na wykresie, gdzie przedstawiona jest zależność prądu pompowania od wartości λ.

 

Polaryzacja dodatnia prądu pompowania – mieszanka uboga
Polaryzacja ujemna prądu pompowania – mieszanka bogata

Ilustracja 12. Wykres funkcji prądu pompowania w zależności od wartości λ. Źródło: NGK/NTK

W praktyce wartość lambda oraz prąd pompowania szybko zaczynają się przemieszczać w stronę wartości negatywnych (przy przyspieszaniu, przyciśnięciu pedału przyspieszenia). Przy hamowaniu silnikiem lub nagłym zdjęciem nogi z pedału przyspieszenia wartość lambda i prądu pompowania przechodzi na stronę dodatnią wykresu (mieszanka uboga).

Główne przyczyny nieprawidłowych sygnałów sondy lambda

Nieprawidłowy sygnał z szerokopasmowej sondy lambda może mieć wiele przyczyn i nie zawsze musi być związany z uszkodzeniem samej sondy. Sygnał może być odczytywany jako nieprawidłowy przez kompensację, jaką wykonuje sonda na skutek błędnych sygnałów z innego miejsca. Przykłady:

 

  • Nieprawidłowy odczyt wartości z przepływomierza masowego powietrza powodują nieprawidłowe wysterowanie czasu wtrysku,
  • Problemy z pompą paliwa lub wtryskiwaczami,
  • Nieszczelności w układzie dolotowym (tak zwane “lewe” powietrze),
  • Problemy z układem zapłonowym,
  • Zły stan ogólny silnika,
  • Uszkodzenie zaworu EGR lub jego nieprawidłowa praca.

 

Więcej informacji technicznych NGK dostępnych jest TUTAJ.

 

Artykuł sponsorowany przez NGK Spark Plug

Zobacz podobne

Szanowny Czytelniku

Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (ogólne rozporządzenie o ochronie danych) informujemy Cię o przetwarzaniu Twoich danych.

Administratorem danych jest Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28. Chodzi o dane, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług, w tym stron internetowych, newsletterów i innych funkcjonalności udostępnianych przez Proautomotive Sp. z o.o., głównie zapisanych w plikach cookies i innych identyfikatorach internetowych, które są instalowane na naszych stronach przez nas oraz naszych zaufanych partnerów. Gromadzone dane są wykorzystywane wyłącznie w celach: świadczenia usług drogą elektroniczną wykrywania nadużyć w usługach pomiarów statystycznych i udoskonalenia usług

Osoba, której dane dotyczą, ma prawo dostępu do danych, sprostowania i usunięcia danych, ograniczenia ich przetwarzania. Osoba może też wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych. Wszelkie zgłoszenia dotyczące ochrony danych osobowych prosimy kierować na adres biuro@motofaktor.pl lub pisemnie na adres Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28 z dopiskiem "ochrona danych osobowych".

Więcej o zasadach przetwarzania danych osobowych i przysługujących Użytkownikowi prawach znajduje się w Polityce prywatności.

Zapisz się na newsletter główny

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

 

To był tydzień!

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

 

Strefa Ciężka

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).