Bosch LSU 4.2 plačiajuosčio deguonies jutiklio tikrinimas

Pastaba: šiame techniniame aprašyme naudojamas Pico Technology automobilinis osciloskopas PicoScope 4425, todėl jis netinka kaip nurodymai jokiai kitai bandymo įrangai – nesvarbu, ar ją gamina Pico Technology, ar ne. Prijungus kitokią įrangą, galima sugadinti tą įrangą arba automobilio komponentus.

Šiame techniniame aprašyme nagrinėjami šie Bosch dalių numeriai:

• 0 258 007 200 (toliau – 7200 tipas)
• 0 258 007 057 (toliau – 7057 tipas)

Šis testas leidžia įvertinti Bosch LSU 4.2 deguonies jutiklio (prieš katalizatorių) veikimą priklausomai nuo oro ir degalų santykio, taikant įtampos kritimo (Volt Drop) metodą.

Pastaba: teisingas deguonies jutiklio veikimas priklauso nuo:

• jutiklio galiuko temperatūros;
• mechaninės variklio būklės;
• degalų kokybės;
• variklio temperatūros;
• išorinės jutiklio aplinkos (užterštumo);
• variklio valdymo sistemos vientisumo.

Toliau aprašytoje procedūroje daroma prielaida, kad visos pirmiau paminėtos sąlygos yra tvarkingos, o deguonies jutiklis veikia teisingai. Bet kokie atliekant šiuos testus nustatyti deguonies jutiklio veikimo sutrikimai nebūtinai reiškia paties deguonies jutiklio gedimą.

Dažnai deguonies jutiklis rodo nenuoseklias veikimo charakteristikas dėl degalų tiekimo arba mechaninių klaidų. Todėl gauti rezultatai yra ne priežastis, o giluminių sąlygų simptomai.

Todėl būtina įvertinti mechaninę variklio būklę ir valdymo sistemą PRIEŠ nurašant deguonies jutiklį. Visos šioje pagalbos temoje pateiktos skaitinės vertės yra tipinės ir netinka visiems variklių tipams.

Kaip atlikti testą

Prieš atliekant bet kokius matavimus su PicoScope, reikia išmatuoti kalibravimo rezistoriaus grandinės ir deguonies jutiklio kaitinimo elemento varžos vertes. Jei kuris nors iš šių matavimų skiriasi nuo nurodytos vertės, žiūrėkite Gedimų paieškos skyrių šio techninio aprašymo pabaigoje.

1. Kaip patikrinti deguonies jutiklio kaitinimo elementą

1. Atjunkite automobilio akumuliatoriaus neigiamą gnybtą.
2. Atjunkite deguonies jutiklio kištuką ir suraskite deguonies jutiklio 3 ir 4 kontaktus.
3. Multimetru išmatuokite ir užrašykite varžos vertę tarp deguonies jutiklio 3 ir 4 kontaktų (1 pav.). Gauta vertė: apytiksliai 3,5 Ω esant 20 °C.

• Jei gauta teisinga varžos vertė, pereikite prie 2.2 punkto žemiau.
• Jei gauta varžos vertė skiriasi nuo nurodytos, žiūrėkite Gedimų paieškos skyrių šio techninio aprašymo pabaigoje.

2. Kaip nustatyti deguonies jutiklio kalibravimo grandinės varžos vertę

Kalibravimo rezistorius gamybos metu įmontuojamas į deguonies jutiklio jungtį, kad būtų užtikrintas itin didelis jutiklio tikslumas esant visiems oro ir degalų santykiams. Todėl rezistorius / jungtis yra pritaikyti konkrečiam jutikliui ir negali būti keičiami.

Pastaba: kontaktų numeriai yra išspausti ant deguonies jutiklio jungties korpuso.

1. Atjunkite automobilio akumuliatoriaus neigiamą gnybtą.
2. Atjunkite deguonies jutiklio kištuką ir įstatykite 6 atitinkamus tarpinius (breakout) laidus, kad deguonies jutiklis per juos vėl būtų sujungtas su automobilio instaliacija (2 pav.).
3. Multimetru išmatuokite ir užrašykite varžos vertę tarp deguonies jutiklio 6 ir 2 kontaktų per tarpinius laidus (3 pav.). Gauta vertė: apytiksliai 38 Ω.
4. Jei gauta teisinga varžos vertė, atjunkite multimetrą ir prijunkite automobilio akumuliatorių.
5. Jei gauta varžos vertė skiriasi nuo nurodytos, žiūrėkite Gedimų paieškos skyrių šio techninio aprašymo pabaigoje.

3. Kaip prijungti PicoScope 4425

Patvirtinus varžos vertes, dabar galima prijungti osciloskopą ir įvertinti deguonies jutiklio veikimą:

1. Prijunkite tris matavimo laidus prie osciloskopo A, B ir C kanalų.
2. Prijunkite A kanalo mėlyną matavimo laidą prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 1 kontaktu, o juodą masės laidą – prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 5 kontaktu (taip fiksuojame matavimo elemento (Measurement cell) įtampą).
3. Prijunkite B kanalo raudoną matavimo laidą prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 6 kontaktu, o juodą masės laidą – prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 2 kontaktu (taip fiksuojame siurbimo elemento (Pump cell) įtampą).
4. Prijunkite C kanalo žalią matavimo laidą prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 3 kontaktu, o juodą masės laidą – prie tarpinio laido, sujungto su deguonies jutiklio 4 kontaktu (taip fiksuojame deguonies jutiklio kaitintuvo valdymo įtampą).
5. Prijunkite 20/60 A srovės reples prie osciloskopo D kanalo, atlikite Zero (nulinimą) ir apjuoskite reples aplink tarpinį laidą, sujungtą su deguonies jutiklio 4 kontaktu (taip fiksuojame deguonies jutiklio kaitintuvo srovę).
   Pastaba: patikrinkite, ar replės orientuotos teisinga kryptimi, kad osciloskopas rodytų teigiamą srovės vertę.
6. Paleiskite osciloskopo programinę įrangą paspausdami klaviatūros tarpo klavišą arba Go () mygtuką PicoScope programoje.
7. Užveskite variklį ir leiskite tuščiosios eigos sūkiams stabilizuotis. Deguonies jutikliui šylant signalo formoje gali būti triukšmo. Tai veikimo ypatybė, o ne gedimas.
8. Varikliui pasiekus tinkamą darbinę temperatūrą, kelis kartus trumpai staigiai atidarykite droselinę sklendę iki galo (WOT – Wide Open Throttle), stebėdami B kanalo signalą (siurbimo elemento įtampą). Staigūs droselio testai leis oro ir degalų santykiui trumpam padidėti, po to sumažėti, ir taip atskleis siurbimo elemento perjungimo funkciją.
9. Paspauskite Stop () mygtuką PicoScope programoje, kad sustabdytumėte fiksavimą ir galėtumėte analizuoti signalo formą.

1 signalo formos pavyzdys
Variklis tuščiąja eiga – WOT – tuščioji eiga

2 signalo formos pavyzdys
Su matematiniu kanalu

Visos signalo formų pavyzdžiuose nurodytos vertės yra tipinės ir netinka visų tipų varikliams.
A kanalas rodo deguonies jutiklio matavimo elemento įtampos vertę.
B kanalas rodo deguonies jutiklio siurbimo elemento įtampą.
C kanalas rodo deguonies jutiklio kaitintuvo grandinės valdymą impulso pločio moduliacija (PWM). D kanalas rodo srovę kaitintuvo grandinėje, kurią valdo C kanale matomas PWM signalas.
Matematinis kanalas rodo siurbimo elemento srovę, apskaičiuotą pagal formulę B kanalas / 38,7 Ω.

Signalo formos diagnostika

Konkrečias bandymo sąlygas ir rezultatus žiūrėkite automobilio techniniuose duomenyse

Tipinės vertės (varikliui esant tinkamos darbinės temperatūros):

1. Variklis tuščiąja eiga: deguonies jutiklio matavimo elemento įtampa turi išlikti beveik stabili ties 450 mV, nepriklausomai nuo variklio degalų tiekimo sąlygų.
2. Variklis tuščiąja eiga: deguonies jutiklio siurbimo elemento įtampa kyla ir krinta priklausomai nuo išmetimo sistemoje aptikto deguonies kiekio. Įprastomis veikimo sąlygomis įtampa išlieka fiksuota ties 0 V, o tai rodo teisingą stechiometrinį oro ir degalų santykį 14,7:1 (lambda 1,0).
   
   Siurbimo elemento įtampos ir srovės vertėms būdinga: lambda > 1,0 (liesas mišinys) – siurbimo elemento įtampa mažėja, srovė didėja (+)
   lambda < 1,0 (sodrus mišinys) – siurbimo elemento įtampa didėja, srovė mažėja (−)
   
3. Staigus WOT testas: rodo nedidelį siurbimo elemento įtampos padidėjimą WOT momentu (+30 mV), kai deguonies kiekis išmetimo sistemoje sumažėja dėl praturtinimo įsibėgėjant (deguonis siurbiamas į matavimo kamerą).
   
4. Degalų tiekimo nutraukimas stabdant varikliu: rodo siurbimo elemento įtampos kritimą (−158 mV), kai varikliui stabdant nutraukiamas degalų tiekimas. Todėl deguonies kiekis išmetimo sistemoje padidėja. (Deguonis išsiurbiamas iš matavimo kameros.)
   
   Siurbimo elemento įtampos perjungimas WOT ir stabdymo varikliu metu patvirtina, kad deguonies jutiklis veikia teisingai. Reakcija į variklio įsibėgėjimą ir lėtėjimą turi būti beveik akimirksniu, o tai patvirtina gerą deguonies jutiklio atsako laiką. Siurbimo elemento veikla paprastai matuojama miliamperinėmis replėmis, o ne registruojant įtampą. Kadangi siurbimo elemento grandinės varžos vertė žinoma iš 2 žingsnyje atlikto matavimo, užfiksuotą siurbimo elemento įtampą galime paversti srovės verte pagal Omo dėsnį (srovė = įtampa / varža) ir taip išvengti miliamperinių replių poreikio.
   
   Žiūrėkite 7 punktą žemiau ir 2 signalo formos pavyzdį, kur šiam skaičiavimui atlikti ir siurbimo elemento srovei kaip papildomai signalo formai parodyti naudojamas matematinis kanalas.
5. Variklis veikia: patvirtina didžiausią kaitintuvo grandinės srovę (1,6 A). Kaitintuvo srovės signalo forma turi atkartoti 6 punkte matomą PWM signalą.
   
6. Variklis veikia: patvirtina gerą deguonies jutiklio kaitinimo elemento PWM valdymą (>2 Hz), kai įtampa perjungiama nuo 0 V iki maždaug 13,5 V. Deguonies jutiklio jautriajam elementui reikia bent 300 °C darbinės temperatūros, todėl ji turi būti valdoma visą variklio darbo laiką, kad būtų užtikrintas efektyvus veikimas ir kartu išlaikytas kaitinimo elemento patikimumas.
   
   Pastaba: pasitaiko atvejų, kai PCM sustabdo deguonies jutiklio PWM valdymą (pradiniu WOT metu). Tai priklauso nuo gamintojo ir galiausiai padeda gerinti degalų sąnaudas bei emisijas mažinant automobilio elektros apkrovą.
   
   PCM taip pat gali keisti PWM valdymą įšilimo metu, kad esant įvairioms aplinkos sąlygoms būtų užtikrintas pakankamas vandens / kondensato pasišalinimas.
7. Signalo fiksavimas sustabdytas: pirmiau pateiktuose signalo formų pavyzdžiuose srovė per siurbimo elementą tiesiogiai nematuojama, bet matuojama įtampa, kuri taip pat kinta proporcingai srovei (B kanalas).
   
   Kadangi siurbimo elemento grandinės varža buvo išmatuota ir patvirtinta kaip maždaug 38,7 Ω, šią vertę galime įtraukti į 5-ąjį juodą matematinį kanalą ir B kanalu išmatuotą siurbimo elemento įtampą paversti srove pagal Omo dėsnį:
   
   Srovė = įtampa / varža. I = V / R
   
   Osciloskopui renkant duomenis iš B kanalo pastebėsite, kad kiekvieno ekrano fiksavimo pabaigoje atsiranda 5-asis juodas matematinis kanalas. Sustabdžius fiksavimą (paspaudus tarpo klavišą arba stabdymo mygtuką), matematinis kanalas pasirodys ekrane. Naudodami signalo formų buferį galite peržiūrėti savo įrašus ir matematiniame kanale išmatuoti siurbimo elemento srovę, kuri yra tiesiogiai proporcinga siurbimo elemento įtampai.

Matuojant plačiajuosčio deguonies jutiklio veiklą įtampos kritimo metodu kartu su Omo dėsniu, nebereikia brangių miliamperinių replių mažoms srovės vertėms nuo 0,5 mA iki 3,5 mA matuoti.

Daugiau informacijos

Bosch Lambda Sensor Universal (LSU) 4.2 plačiajuostis deguonies jutiklis

Šiuolaikiniai emisijų reikalavimai privertė griežčiau valdyti variklio valdymo sistemas visame sūkių ir apkrovų diapazone. Tradicinis deguonies jutiklis galėjo tiksliai aptikti stechiometrinį oro ir degalų santykį 14,7:1 (lambda 1,0), kai išėjimo signalas buvo maždaug 450 mV. Tačiau už stechiometrinio taško ribų tradicinis deguonies jutiklis pateikdavo arba sodraus mišinio signalą (900 mV), arba liesio mišinio signalą (100 mV), nenurodydamas, kiek tiksliai mišinys sodrus ar liesas. Todėl variklio valdymo sistema kompensuodavo koreguodama degalų tiekimą (uždaro kontūro valdymas) pirmyn ir atgal (sodrus / liesas), bandydama išlaikyti teisingą stechiometrinį oro ir degalų santykį. Taigi tradicinis deguonies jutiklis galėjo tiksliai veikti tik labai siaurame oro ir degalų santykių diapazone (14,7:1) – iš čia ir pavadinimas siaurajuostis (Narrowband) deguonies jutiklis.

Didesnio tikslumo, greitesnio atsako ir patikimumo poreikis lėmė siaurajuosčio deguonies jutiklio pertvarkymą į šiandien visų gamintojų naudojamą pramonės standartą – plačiajuostį (Wideband) deguonies jutiklį.

Plačiajuostis deguonies jutiklis dažnai vadinamas plataus diapazono (broadband) jutikliu arba oro ir degalų santykio jutikliu (AFR jutikliu) ir gali būti montuojamas tiek benzininiuose, tiek dyzeliniuose automobiliuose.

Pavadinimas „plačiajuostis“ kilo iš jutiklio gebėjimo tiksliai nustatyti oro ir degalų santykį plačiame diapazone nuo 10:1 iki 20:1 (20:1 – aplinkos oras), skirtingai nei siaurajuostis jutiklis, gebantis aptikti tik stechiometrinį 14,7:1 santykį.

Vis dėlto plačiajuostis deguonies jutiklis perima dalį siaurajuosčio jutiklio veikimo ypatybių matavimo elemento pavidalu. Matavimo elementas iš vienos pusės veikiamas atmosferos oro (atskaitos oro), o iš kitos – išmetamųjų dujų deguonies matavimo kameroje. Jei deguonies kiekis matavimo kameroje palaikomas nustatytame lygyje, plačiajuosčio deguonies jutiklio matavimo elementas siunčia į PCM 450 mV signalą (A kanalas).

Teisingo deguonies lygio palaikymas matavimo kameroje yra itin svarbus, kad matavimo elemento išėjimo įtampa esant visoms degalų tiekimo sąlygoms išliktų kuo arčiau 450 mV. Tai užtikrina siurbimo elementas.

Siurbimo elemento savybės yra tokios, kad, priklausomai nuo srovės dydžio ir krypties per siurbimo elementą (valdo PCM), deguonis gali būti įsiurbiamas į matavimo kamerą arba iš jos išsiurbiamas ir taip palaikoma 450 mV matavimo elemento išėjimo įtampa.

Todėl srovė per siurbimo elementą naudojama kaip tiesioginis ir tikslus oro ir degalų santykio rodiklis plačiame diapazone, priklausantis nuo deguonies kiekio išmetamosiose dujose.

Plačiajuosčio deguonies jutiklio kaitinimo elemento valdymas yra kritiškai svarbus teisingam jutiklio veikimui. Nekaitinami deguonies jutikliai galiausiai „užsikemša“ ir juos tenka keisti, o elektrocheminės reakcijos jutiklio viduje, užtikrinančios deguonies pernašą ir įtampos generavimą, tiesiog negali vykti, jei deguonies jutiklio temperatūra nepalaikoma.

Gedimų paieška

Deguonies jutiklio kaitinimo elementas

Jei 1 žingsnyje gauta deguonies jutiklio kaitinimo elemento varžos vertė skiriasi nuo nurodytos (apytiksliai 4,5 Ω esant 20 °C), pakeiskite deguonies jutiklį.

• Patikrinkite, ar nėra trumpojo jungimo tarp 3 ir 4 kontaktų bei likusių 1, 2, 5 ir 6 kontaktų. >1 MΩ.
• Patikrinkite, ar nėra trumpojo jungimo tarp 3 ir 4 kontaktų bei išorinio metalinio deguonies jutiklio korpuso (kėbulo masės) >1 MΩ. Jei gaunama mažesnė nei 1 MΩ varža, pakeiskite deguonies jutiklį.

Kalibravimo rezistoriaus grandinė

Jei 2 žingsnyje gauta kalibravimo rezistoriaus vertė skiriasi nuo nurodytos, išimkite tarpinius laidus (atjungę deguonies jutiklį ir automobilio akumuliatorių) ir išmatuokite deguonies jutiklio jungties viduje esančio kalibravimo rezistoriaus varžą tarp 6 ir 2 kontaktų. Ji turi būti maždaug 100–110 Ω (7 pav.). Jei gauta vertė nepatenka į nurodytą diapazoną, pakeiskite deguonies jutiklį.

Jei deguonies jutiklio kalibravimo rezistoriaus vertė teisinga, išmatuokite variklio laidų pynės varžą (atjungę deguonies jutiklį ir automobilio akumuliatorių) tarp 6 ir 2 kontaktų. Ji turi būti maždaug 62 Ω (8 pav.).

Jei gauta vertė skiriasi nuo nurodytos, patikrinkite laidų pynę tarp deguonies jutiklio jungties ir PCM: ar nėra nutrūkusių grandinių ar trumpojo jungimo su kėbulo mase, ar nėra trumpojo jungimo tarp 6 ir 2 kontaktų (atjungus akumuliatorių) ir ar nėra trumpojo jungimo su akumuliatoriaus pliusu (prijungus akumuliatorių ir išjungus degimą). Jei gauti rezultatai patvirtina, kad variklio laidų pynė tvarkinga, įtartinas yra PCM.

Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.