Широкополосный датчик кислорода своими руками

Широкополосный датчик кислорода (ШДК) LC-1 c аналоговым индикатором.

Другие магазины
INNOVATEMOTORSPORTS.COM
Автомобилистам

Так как по роду своей деятельности очень плотно занимаюсь настройкой карбюраторов, наконец-то решился к заказу очень дорогого, но необходимого прибора — широкополосного датчика кислорода (ШДК). Кому интересно — тыцяем. Широкополосный датчик кислорода предназначен для точной настройки карбюраторов по стихиометрическому составу смеси, которая, как известно, для бензина составляет 14.7 кг воздуха к 1 кг топлива. Сий нехитрый, но, блин, недешевый прибор заменяет собой одновременно а) индикатор качества смеси ИКС (свечка такая, с окошком, через которое видно цвет пламени) и б) жопомер — самый распростаненный в кругах автолюбителей измерительный прибор.

Так необходимый мне прибор был найден на Украине лишь на одном сайте www.turbo-garage.com.ua по цене в 340 вечнозеленых американских президентов, поэтому, пораскинув мозгами, пошел на сайт производителя, где сие чудо инженерной мысли стоит $209. Так как сайт напрямую в Украину не отправляет, хоть и принимает Палку, пришлось искать посредника в США. Доставка с комиссионными обошлась в $45, что в общей сложности вышло на $86 дешевле, чем заказывать на Украине.

Через 26 дней ОНО было у меня:

Цифирью обозначено: 1. Компакт с ПО, для снятия логов. 2. Кабель для подключения к компьютеру. 3. Контроллер широкополосной лямбды. 4. Датчик Bosh. 5. Гайка для вварки в «штаны» (выхлопной коллектор). 6. Кнопка «калибровка» и светодиод индикации. 7. Аналоговый индикатор и 8. Крепления индикатора к торпеде. Изначально разъем присутствует только на датчике лямбды, остальные провода просто висят в воздухе. Пришлось вооружиться паяльником и соединить их согласно схемы. Кроме этого, купил и припаял вилку прикуривателя, чтобы брать питание +12В непосредственно из прикуривателя. Индикатор представляет собой АЦП, который преобразует выход контроллера лямбды от 0.5 вольт (лямбда 0.5, соотношение воздух-топливо 7.4:1) до 5 вольт (лямбда 1.5, соотношение воздух-топливо 22.1:1). В принципе, можно использовать любой вольтметр, откалиброванный соответствующим образом. Для подключения самого лямбда-зонда разработчики прилагают в комплекте шайбу-переходник, которая вваривается в выходной коллектор (так называемые «штаны»), а в нее уже ввинчивается сам датчик. Наши умельцы пошли дальше, и особо не мудрствуя, засовывают сам датчик в выхлопную трубу, использую отрезок обычной трубы подходящего диаметра с вваренной шайбой-переходником:

Или как вариант посложнее и попрактичней, используется так называемая трубка Вентури:

Второй вариант более практичный, так как трубка не дает попадать на датчик конденсату, который может его убить, и не засасывает «забортный» воздух снаружи. Собственно такой вариант использую и я, приобрев трубку на одном сайте по цене 300 гривен (примерно 37 долларов). Настройка карбюратора проста — вкручиваем лямбда-зонд в трубку Вентури, вставляем трубку в выхлопную трубу и зажимаем винтом. Подаем питание на устройство. После прогрева датчика в течении 20-25 секунд можно заводить двигатель, который должен быть перед этим прогрет до рабочей температуры. Индикатор показывает истинное положение дел, то есть фактическое соотношение воздух-топливо в топливной смеси. Винтами качества и количества выставляем на карбюраторе стихиометрическое соотношение 14.7:1 и мануальные обороты. На этом настройка карбюратора на холостом ходу завершена. Дальше настройка происходит в движении, благо широкополосная лямда показывает соотношение топлива на всех оборотах работы двигателя, а трубка Вентури не дает датчику вывалиться из выхлопной трубы. На ходу настраивается переходная система и главная дозирующая система. Нужно добавить, что отстройка главной дозирующей системы на ходу дает потрясающие результаты — можно воочию наблюдать, как меняется смесь от богатой при разгоне до бедной при езде на высоких оборотах, и подобрать соответствующие жиклеры. К примеру — у меня, как и у многих «тюнингистов», длинный носик ускорительного насоса из второй камеры был загнут в первую прямо к щели дроссельной заслонки. Практика показала, что делать такое ни в коем случае нельзя — на высоких оборотах сильным разряжением начинает высасывать топливо из носика ускорительного насоса, превращая его в эконостат. Смесь была очень богатая, и при скорости 90 км/час и оборотах 2700 была 14.1:1, то есть сильно богатая. Правда, при этом на первой — второй передаче машина гребла из под-себя асфальт :) Заменил носик ускорительного насоса на одинарный от Нивы, смесь стала сразу 15.6:1 и расход топлива при езде по трассе упал почти на пол-литра! В заключении хочу добавить, что к покупке столь дорогого девайса привела производственная необходимость :) Автор ни в коей мере не призывает всех автолюбителей следовать его примеру.

Спасибо за внимание :)

Планирую купить +7 Добавить в избранное Обзор понравился +24 +56

Широкополосный датчик кислорода: устройство, принцип работы, неисправности. Широкополосный лямбда-зонд :

Ежегодно в мире ужесточаются экологические нормы. Сейчас каждый автомобиль укомплектован системой фильтрации отработавших газов. И если на дизельных моторах эту функцию выполняет сажевый фильтр и система SCR, то на бензиновых все несколько иначе. Здесь используется каталитический нейтрализатор. Именно он преобразует вредные металлы в экологически чистые оксиды. Однако его работа и эффективность зависима от электроники. Так, в конструкции автомобиля можно встретить широкополосный датчик кислорода. Что это за элемент, как он работает, как устроен и можно ли его проверить своими руками? Ответы на эти вопросы узнаете в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Что это за элемент? Широкополосный лямбда-зонд – это устройство, которое отвечает за измерение количества кислорода в выхлопных газах автомобиля. Благодаря работе данного элемента обеспечивается наиболее правильное смесеобразование и, как следствие, оптимальная и стабильная работа двигателя на всех его режимах. Процесс управления концентрацией кислорода в газах называют лямбда-регулированием.

Сам название «лямбда» происходит от греческого символа λ. В автомобилестроении данным символом обозначается коэффициент остатка воздуха в горючей смеси.

Где находится?

Устанавливается широкополосный лямбда-зонд в выхлопной системе. В зависимости от типа автомобиля, в конструкции может использоваться один или несколько таких датчиков. Так, первый устанавливается до катализатора, второй – после него. Внешне его можно увидеть не всегда. Например, на «Калине» первых поколений данный элемент расположен в районе днища. А начиная со второго поколения кислородный датчик (лямбда-зонд) монтируется прямо в выпускной коллектор, доступ к которому осуществляется из-под капота. Но в любом случае данный элемент будет выглядеть как некая форсунка, что торчит из трубы со жгутом проводов.

Отметим, что на старых автомобилях использовался не широкополосный датчик кислорода, а двухточечный. Он имеет простую конструкцию. Был заменен ввиду необходимости более точных показаний. Ведь чем правильнее смесь, тем более оптимальной будет работа двигателя в разных режимах и нагрузках. Кстати, некоторые устанавливают широкополосный датчик кислорода с показометром. Обычно это цифровой «будильник», который показывает соотношение бензина и воздуха в смеси в режиме реального времени. Зачастую используется для диагностики неисправностей авто. На заводе такой элемент не устанавливается.

Устройство

Конструкция данного механизма предполагает наличие следующих элементов:

Металлический корпус с резьбой.
Электрический нагреватель.
Наконечник.
Защитный экран.
Токопроводящий контакт.
Уплотнительная манжета для провода.
Изолятор.

В основе механизма лежат два чувствительных электрода. Внешний имеет платиновое напыление, благодаря которому электрод сильно чувствителен к кислороду. Внутренний же изготовлен из циркония. Устанавливается датчик таким образом, чтобы сквозь него проходили отработанные газы. Внешний электрод улавливает О2, после чего измеряется потенциал между двумя наконечниками. Чем он выше, тем больше кислорода в системе.

Широкополосный датчик кислорода являет собой усовершенствованную конструкцию двухконтактного механизма. Отметим, что потенциал разницы измеряется под воздействием определенной силы тока.

Как это работает?

Алгоритм действия данного элемента основывается на поддержке определенного напряжения. Оно составляет 0,45 В. Это стабильный показатель между двумя электродами датчика.

При снижении концентрации О2, напряжение между керамическим элементом возрастает. это свидетельствует о наличии обогащенной смеси. Данный сигнал моментально поступает в электронный блок управления. Последний на основаниях этих сигналов создает ток определенной силы на исполнительных устройствах (в том числе на форсунке). Та, в свою очередь, впрыскивает больше (или меньше, в зависимости от показаний) бензина в камеру. Если смесь бедная, датчик сигнализирует об этом ЭБУ таким же образом.

Важная особенность

Стоит отметить, что работа чувствительных наконечников возможна только при достижении температуры в триста градусов Цельсия. Рабочий диапазон керамических электродов составляет от трехсот до тысячи градусов. Но как тогда действует элемент «на холодную»? Ранее на двухконтактных устройствах сигнал формировался от иных датчиков (расхода воздуха, положения заслонки и числа оборотов коленвала). Усредненное значение лямбды поступало на блок и тот формировал готовую смесь. Правда, значения эти были не всегда верными. Это не гарантировало оптимальную и стабильную работу двигателя внутреннего сгорания.

Поэтому в новом поколении датчиков (широкополосного типа) используется специальный подогреватель. Его функция – повысить температуру наконечников. Это необходимо, чтобы устройство включилось в работу сразу же после холодного старта двигателя. При достижении температуры в триста градусов, керамический элемент становится твердым электролитом, который пропускает сквозь себя ионы кислорода, скопившиеся на платиновой электродной сетке.

Нагревательный элемент расположен внутри корпуса датчика и питается принудительно от бортовой сети автомобиля.

Значение лямбды и связь с ДВС

Исходя из всего вышесказанного можно сказать, что работа стабильная работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без широкополосного датчика. Именно этот элемент формирует сигнальные значения для ЭБУ, который впоследствии корректирует горючую смесь. Электронный блок является связующим звеном, который не только принимает импульсы, но и подает опорное напряжение 0,45 В на датчик. В зависимости от нагрузки двигателя внутреннего сгорания, режима его работы и рабочей температуры электроника подбирает наиболее оптимальное соотношение воздуха и топлива в смеси.

Считается, что идеальное соотношение – это 14,7 частей кислорода на одну часть бензина. При таком условии значение лямбды будет равно единице. Но не стоит забывать о таком значении, как коэффициент избытка воздуха. Если лямбда показывает выше единицы, значит, смесь будет обедненной. В таком случае в цилиндр поступит больше кислорода. Ежели лямбда ниже одного, значит, ЭБУ будет формировать обогащенную смесь. Так, в цилиндры поступит больше топлива, чем обычно.

Ресурс

Это довольно хрупкий элемент в автомобиле. Замена лямбда-зонда может понадобиться уже через 50 тысяч километров. Но как правило, на таком пробеге изнашиваются датчики отечественных авто. Если говорить об иномарках, замена лямбда-зонда может наступить через 100-120 тысяч километров. Точных цифр никто не регламентирует, поскольку ресурс зависит от многих факторов (вплоть до содержания свинца в бензине).

Признаки

Как определить, что кислородный датчик (лямбда-зонд) требует замены? Узнать это очень просто. Поскольку датчик будет неисправен, на электронный блок заведомо поступят ошибочные сигналы и данные. В результате мотор будет работать нестабильно. Причиной тому является неправильно сформированная топливовоздушная смесь. Неисправность кислородного датчика широкополосного типа сопровождается:

Увеличением расхода топлива.
Нестабильными оборотами на холостом ходу.
Неконтролируемым нагреванием катализатора. после остановки мотора, он может потрескивать.
Изменением концентрации СО в газах. Выхлоп будет более едким и неприятным на запах.
Появлением лампы «Проверьте двигатель» на панели приборов.
Снижением разгонной динамики.
Провалами (рывками) при попытке набрать скорость.

Если появился хотя бы один из вышеперечисленных симптомов, это повод произвести детальную проверку широкополосного датчика кислорода.

Причины неисправности

Почему данный механизм может выходить из строя? Первая причина – это естественный износ. Если пробег автомобиля составил более 50 тысяч километров, ресурс механизма может подойти к концу. Но также датчик ломается по другим причинам:

При обрыве проводов, что идут на датчик. В таком случае сигнал попросту не поступит на ЭБУ.
При механическом повреждении. Многие датчики устанавливаются в районе днища. Если автомобиль проехал через глубокое препятствие, возможно повреждение измерительного элемента. При малейшей деформации разрушается гальванический элемент широкополосного датчика кислорода.

При перегреве датчика. Это может произойти из-за неполадок в топливной системе автомобиля. Обычно это некорректный угол зажигания либо неправильный тюнинг двигателя (например, не та прошивка ЭБУ при чип-тюнинге).
При загрязнении чувствительного элемента. Если закоксовывается верхний слой с платиновым покрытием, ионы не будут улавливаться широкополосным датчиком. Что это может быть? Обычно загрязнения происходят из-за попадания масла в камеру сгорания. данная копоть затем обволакивает стенки выпускного коллектора, а также наконечника датчика. Еще загрязнения могут происходить из-за использования некачественного бензина, который содержит много свинца.

При разгерметизации корпуса. Такое бывает редко, но данную неисправность не следует исключать.
При попадании антифриза в цилиндры двигателя. это происходит из-за пробоя прокладки головки блока. В результате газы приобретают характерный белый цвет. Помимо этого, меняется и концентрация кислорода в выхлопе. Простыми словами, датчик начинает «сходить с ума». ЭБУ готовит неправильную смесь.

Разбираем контакты

В отличие от двухконтактного датчика, широкополосный имеет несколько иное устройство.

К нему подводится целая колодка с проводами. За что отвечает каждый из них? Ниже мы расскажем о распиновке широкополосного датчика кислорода:

Пин-1. Отвечает за ток ионного насоса. Напряжение на этом контакте должно составлять не менее 10 микроампер.
Пин-2. Отвечает за массу. Допустимое отклонение – не больше 100 mV.
Пин-3. Отвечает за работу гальванического элемента (сигнал Нернста). В отключенном разъеме уровень напряжения должен составлять порядка 0,45 В. При подключенном разъеме данная цифра находится в пределах 1 В.
Пин-4 и 5. Эти контакты отвечают за напряжение на подогревателе. Управляется подогреватель широкополосного датчика путем широтно-импульсной модуляции. В случае отказа подогревателя, при компьютерной диагностике будут следующие коды ошибок: РОО36 и РОО64.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, как работает кислородный датчик, как устроен и почему он выходит из строя. Как видите, устроен широкополосный элемент гораздо сложнее, чем двухконтактный. Тем не менее именно такой тип позволяет точно контролировать и правильно готовить топливно-воздушную смесь, не возлагаясь на усредненные параметры. В случае выхода из строя элемент нужно срочно заменить.

Где находится датчик кислорода, мы уже знаем (до и после каталитического нейтрализатора либо в районе выпускного коллектора). При замене могут возникнуть трудности. Резьба часто прикипает, а открутить датчик можно только с использованием универсальных смазок типа ВД-40.

Создание контроллера ШПЛЗ для контроля смеси своими руками.

Итак, так как я занимаюсь автотюнингом, меня иногда посещают мысли, по изготовлению мелких поделок для своего проекта. Например, задался целью, сделать на коленке контроллер для широкополосного лямбда-зонда. Рассказывать для чего это — не буду, в Интернетах и так много информации по этим приблудам. На рынке, существуют множество контроллеров, в том числе и с показометрами, но цель у нас другая: необходимо сделать мелкий проект, который можно внедрять в любые поделки. В моём случае — для подключения к MegaSquirt.

Сразу скажу, я не претендую на авторство, я просто взял всеми известный контроллер от открытого проекта Waltech WBO2, который доработал немецкий коллега, точнее уменьшил и убрал лишнее.

Ничего трудного, в сборке и поиске деталей нет, схема отлажена и работоспособна.

Прошивку для контроллера, можно скачать с официального сайта Waltech.

Ну а тут, можно заказать печатную плату недорого, я для Вас уже добавил проект, достаточно просто заказать на свой адрес и оплатить. Вроде около 15$ за 3 платки.

В приложении, всё необходимое для изготовления печатной платы, перечень деталек и естественно, принципиальная схема.