Широкополосный датчик кислорода своими руками

Широкополосный лямбда-зонд занедорого. Чуда не произошло

Лог я к сожалению не сохранил, но «сгенерировал» вам вот такую подделку:

Address 01: Engine Labels: 06A-906-033-BGU.lbl
Control Module Part Number: 06A 906 033 CA
Component and/or Version: SIMOS71 1.6l 2VG 5755
Software Coding: 0000071
Work Shop Code: WSC 01279 785 00200
VCID: 60CFC6A5B392304189-8034
3 Faults Found:

17589 — Linear O2 Sensor; Reference Voltage
P1181 — 006 — Open Circuit — MIL ON
Freeze Frame:
RPM: 608 /min
Bin. Bits: 00000100
Voltage: 0.000 V
Voltage: 0.440 V

17511 — Oxygen (Lambda) Sensor Heating; B1 S1
P1103 — 009 — Performance too Low
Freeze Frame:
RPM: 1056 /min
Mass Air / Rev.: 267.1 mg/str
Voltage: 1.940 V
Voltage: 14.28 V

19617 — Linear Oxygen (Lambda) Sensor B1 S1; Pump Current Wire
P3161 — 008 — Open Circuit — MIL ON
Freeze Frame:
RPM: 1216 /min
Bin. Bits: 00100000
Voltage: 5.000 V
Voltage: 0.080 V

Новый оригинальный широкополосник стоит весьма значительных денег, при этом датчик от именитого брэнда NTK только чуть дороже какого-нибудь M&D. Принципы такого ценообразования мне не совсем понятны, а кучу денег вываливать — задушила жаба, плюс — интересно же попробовать чего там китайцы изготовили.

Кратенький «экскурс в теорию», для тех кому это интересно. Лямбда-зонды предназначены для достижения правильной смеси, то есть соотношения воздух-топливо — они выдают блоку управления текущее содержание кислорода в выхлопе, на основании чего ЭБУ понимает текущее соотношение воздух-топливо и корректирует топливоподачу. Изначально они предназначались скорее для поддержания оптимальной смеси для работы катализатора. Первые лямбда-зонды были на основе диоксида циркония — это «керамический электролит». Суть работы лямбда-зонда: это батарейка которая работает на разности содержания кислорода по обе стороны от измерительного элемента. Эти лямбда-зонды достаточно примитивны, они по сути могут говорить только богатая смесь или бедная, соответственно коррекция смеси осуществляется «волнообразно» — богатая? бедним. бедная? обогащаем. и так всё время. Для работы лямбда-зондов требуется определенная температура. Первые шли без подогрева, потом начали делать и датчики с подогревом, что способствует более быстрому выходу на рабочий режим.

Потом появились лямбда-зонды на основе диоксида титана. Эти датчики также «ступенчатого типа», но работают на другом принципе — у них в зависимости от разности содержания кислорода в глушителе и на улице изменяется сопротивление. Баловалась такими датчиками фирма Сименс, применялись они на Опелях, БМВ и некоторых других марках в середине 90х — начале 2000х. Датчики дорогие, потому что редкие. Отличительная особенность — все провода разных цветов, обычно красный-черный-желтый-белый, бывают только 4-проводные. У циркониевых датчиков может быть один, два, три или 4 провода, в последних двух случаях два из них ВСЕГДА одного цвета.

Японцы баловались еще и датчиками обедненной смеси — штука в наших краях крайне редкая и экзотическая. От обычного циркониевого отличается тем, что может работать в том числе и в режимах переобедненной смеси, но на немного другом принципе — ток через датчик в режимах обедненной смеси зависит от концентрации кислорода. Поэтому в режиме нормальной смеси он работает как обычный датчик, а в режиме обедненной смеси на него подается напряжения и контролируется протекающий ток. Если я, конечно, ничего не путаю.

Ну и в итоге производители придумали широкополосные лямбда-зонды. Отличительная внешняя особенность — 5 проводов. Пара картинок: внутреннего устройства и графика зависимости тока от содержания кислорода (ниже опишу что это)

вот что пишет фирма NTK о принципе действия:

Широкополосные датчики имеют две ячейки — измерительную ячейку и ячейку накачки. С помощью измерительной ячейки измеряется содержание кислорода в отработавшем газе, находящемся в камере детекции и затем сравнивается с заданной величиной 450 мВ.

Если эта величина отличается, то ячейка накачки включает ток накачки, при этом в камеру детекции поступают ионы кислорода до тех пор, пока величина напряжения измерительной ячейки не будет снова соответствовать 450 мВ.

Этот ток накачки является измерительной величиной, которая почти линейно описывает точную лябда-величину смеси. При стехиометрической смеси эта величина равна нулю, поскольку частичное давление кислорода в камере детекции соответствует упомянутой заданной величине.

Теперь я поясню грубо и «на пальцах». Датчик отличается от «обычного» наличием ячейки накачки, которая перегоняет кислород извне в измерительную камеру. Вот значение (и направление) этого тока — и есть величина связанная с коэффициентом избытка воздуха λ. Напомню, что λ<1 это богатая смесь, λ>1 — бедная.

Общая идея работы такова: на проводе Vs поддерживается напряжение 450мВ, путём изменения тока накачки Ip. Величина и направление этого тока показывают состав смеси.

Чуть подробнее о типовой схеме включения: компаратор А сравнивает сигнал кислородной ячейки Vs с эталоном 450мВ и выдает результат на контроллер, который управляет источником тока В для поддержания Vs равного эталонным 450мВ. Этот ток (Ip) измеряется операционным усилителем С по падению напряжения на резисторе 62 Ом и включенном параллельно корректирующем резисторе. Значение этого тока и показывает коэффициент избытка воздуха λ. как они связаны — см график выше.

Широкополосники можно условно разделить на два типа — BOSCH и NTK. У них немного отличается конструкция, в частности, у бошевского датчика присутствует внешний калибровочный резистор, у NTK — нет его. Соответственно, и работа ЭБУ с датчиками тоже немного отличается. Кроме того заметно отличается распиновка датчиков, то есть поставить один вместо другого просто так не получится. Внешне проще всего отличить по цветам проводов: у условного боша будет серый-белый-красный-желтый-черный, у условного нтк — серый-белый-синий-желтый-черный

На этом теоретическую часть я думаю можно закончить и перейти к сути обзора.

Я, как вы знаете, молодец, и конечно же не могу без косяков и приключений. поэтому я при выборе датчика заказал «бош», чему был «страшно рад» (кстати, обзор на аналогичный датчик был). Поэтому был заказан уже правильный датчик, ну и вот он у меня в руках.

Самое сложное — выкрутить старый датчик. стоит он в глушителе и как правило значительно пригорает, что крайне затрудняет его выкручивание. А в данном конкретном автомобиле еще и подлезть к нему — нетривиальная задача. Но мне удалось открутить его прям из моторного отсека, потому что из ямы его и не видно даже толком…

Старый датчик:

Вместе с новым:

Ну и группенфото старого датчика с двумя новыми:

Внешний вид датчиков порадовал. Если бы на них написали бош и нтк — я б пожалуй поверил. Сложилось впечатление, что они, в отличие от оригинала, полностью из нержавейки. На разъеме правильного датчика даже «314» написали, как на оригинале. 😉 Единственное отличие — на оригинальном датчике на выходе есть гофра (на фото не видно, спряталась под кембрик), на китайском — провода выходят из датчика без неё. Длина провода как у оригинала.

Вкручиваем датчик, и идём подключать ноутбук и проверять работу.

Коррекции меняются, воздух-топливо меняется, лямбда работает, ошибки не появились.

Счастье однако длилось не долго. Через пару дней начали появляться ошибки по лямбда-зонду:

19058 — Linear Oxygen (Lambda) Sensor B1 S1 Pump Current Trim Circuit
P2626 — 000 — Open
Freeze Frame:
RPM: 1376 /min
Mass Air / Rev.: 87.2 mg/str
Voltage: 5.100 V
Bin. Bits: 00000100
(no units): 0.99
Voltage: 0.000 V

16514 — Oxygen (Lambda) Sensor B1 S1
P0130 — 000 — Malfunction in Circuit
Freeze Frame:

При этом на холостых всё работает отлично, и тесты датчик проходит, но в движении при сбросе газа — увы имеем вот такую картину с большим значением параметра A/F что вроде бы и правильно по логике, но неправильно с точки зрения ЭБУ, и как следствие — вышеприведенные ошибки

Таким образом можно констатировать, что широкополосные датчики — датчики непростые, и могут не работать нормально с некоторыми системами. При этом в данном конкретном случае датчик нормально работает на всех режимах кроме режима принудительного холостого хода (отсечки топлива при сбросе газа). При этом нельзя сказать что датчик работает совсем уж неправильно, но тем не менее такое его поведение не нравится блоку управления и он зажигает лампочку.

На другом блоке управления, другом двигателе, другой машине — «китаец» может и прокатить. Но на двигателе BSE данный датчик работать не захотел. Точнее, с ним не захотел работать блок управления двигателем. Кстати, не исключено что с другой прошивкой — будет работать нормально. Мне же придётся таки купить оригинал (ну, точнее, как «придётся купить оригинал» — собственно, оригинал куплен и установлен, и с ним всё
ок уже пару месяцев)… А эти датчики — я при случае опробую на других машинах, но уже с большой осторожностью, благо знаю что возможны «подводные камни».

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.

rusefi.com

An attempt to build an Engine Control Unit based on stm32.

• About rusEFI
• Source code
• Issue Tracker
• Change Log
• Online

• Unanswered topics
• Active topics
• Search

• Board indexRussian SubforumЖелезо
• Search

Широкополосный лямбда зонд + контроллер

• Jump to page:

Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by KOT » Tue Feb 25, 2014 8:45 am

rus084 contributor
Posts: 678 Joined: Sun Dec 01, 2013 1:40 pm Location: Russia , Stavropol

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by rus084 » Tue Feb 25, 2014 9:58 am

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by KOT » Tue Feb 25, 2014 10:03 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Tue Feb 25, 2014 10:07 am

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by KOT » Tue Feb 25, 2014 10:50 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Tue Feb 25, 2014 2:03 pm

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Tue Feb 25, 2014 2:10 pm

meXanicus contributor
Posts: 314 Joined: Sat Dec 21, 2013 2:42 pm Location: Russia, Rostov-na-Donu

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by meXanicus » Tue Feb 25, 2014 2:44 pm

to:puff там еще есть выходы +5в ШДК для подключения к «показометру» или к ЭБУ если в нем есть поддержка данной фичи и +1в УДК для подключения к ЭБУ в место родного УДК

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Tue Feb 25, 2014 2:55 pm

2800р (ebay 65 долларов? фиг там! от 3600 без стоимости доставки!)
и всё равно по числу контактов не сходится! или каждый логический — со своей землей?

meXanicus contributor
Posts: 314 Joined: Sat Dec 21, 2013 2:42 pm Location: Russia, Rostov-na-Donu

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by meXanicus » Tue Feb 25, 2014 3:02 pm

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by KOT » Wed Feb 26, 2014 10:41 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Wed Feb 26, 2014 12:49 pm

Sergey89 contributor
Posts: 839 Joined: Wed Sep 25, 2013 5:30 pm Location: Russia, Velikiy Novgorod

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by Sergey89 » Mon May 12, 2014 4:39 pm

Начал рисовать схему для STM32.

Для управления током накачки можно использовать встроенный ЦАП.

acab provoker
Posts: 263 Joined: Wed Dec 18, 2013 7:27 pm Location: Minsk, BY

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by acab » Thu May 22, 2014 1:30 pm

Друзья, может быть, если не трудно, стоит делать работу сразу с двумя ШПЛ зондами? Ведь было бы круто контролировать смесь каждой головы (V-образные движки), ну или когда секвентал или попарный впрыск. А не сразу всё.

Кстати, для тех кто искал коннектор — подходит от VAG 1J0 973 733, стоит понты.

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by _dx » Thu Jun 05, 2014 7:14 pm

Я как-то тоже хотел спаять, но на определенном этапе понял, что всё это пустая трата времени. Купил LC-1 http://www.ebay.com/itm/Innovate-LC1-Wideband-DB-52mm-Gauge-Kit-O2-Sensor-LC-1-Green-Display-/300785993980
Покупал почти год назад у нас в Украине. Экрана этого в комплекте не было, обошелся в районе 150$
Как мне объяснили многие тюнингаторы, прошедшие через этап паяния подобных вещей — с точностью LC-1 этим поделкам не сравниться.
У нас даже какая-то шарашкина контора по похожим схемам паяла показометры и продавала их по выгодной цене, покупали, сравнивали. Ну никакого сравнения с LC-1 это всё не выдерживало и близко.
Показания плывут от температуры, калибровка сбивается со временем. Реально просто показометр.

Если говорить о поддержке широкополосника мозгами, то где-то видел готовый фирменный модуль, который можно встраиваь в свои решения. Найду, скину ссылку.

Но если у кого-то получится сделать что-то реально работающее с приемлимой точностью — дайте знать! Но, честно говоря, я не очень то в это верю.

acab provoker
Posts: 263 Joined: Wed Dec 18, 2013 7:27 pm Location: Minsk, BY

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by acab » Tue Sep 16, 2014 5:57 pm

Друзья, схема достаточно большая Walltech контроллера. Может быть проще использовать схему Sigma? Она компактнее и проще. Меньше выходов использует у процессора.

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Tue Sep 16, 2014 6:29 pm

Maxi Sr Consultant
Posts: 786 Joined: Wed Oct 23, 2013 4:25 pm

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by Maxi » Wed Sep 17, 2014 12:06 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Wed Sep 17, 2014 6:59 am

Maxi Sr Consultant
Posts: 786 Joined: Wed Oct 23, 2013 4:25 pm

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by Maxi » Wed Sep 17, 2014 9:32 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Wed Sep 17, 2014 9:53 am

meXanicus contributor
Posts: 314 Joined: Sat Dec 21, 2013 2:42 pm Location: Russia, Rostov-na-Donu

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by meXanicus » Thu Sep 18, 2014 5:04 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Mon Sep 29, 2014 3:00 pm

AndreyB Site Admin Posts: 12028 Joined: Wed Aug 28, 2013 1:28 am Location: Jersey City Github Username: rusefillc Slack: Andrey B

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by AndreyB » Thu Oct 02, 2014 1:51 am

У меня есть плата waltech, я планирую к ней подпаяться и начать программировать под rusEfi с нуля. Я официально ничего во всём этом не понимаю, пожалуйста помогите мне с разжёвыванием всего с нуля. Начну насиловать эту тему

LSU — это что? Lambda Sensor Universal? Кто-то знает?
У меня как раз датчик 4.2, но я так понял бывают еще другие? 4.9 кажется где-то видел?

Читаю статью http://www.waltech.com/open-source-designs/wbo2_report/ — это кстати относительно свежак — и очень хочу понять, что же такое блин nernst?

AndreyB Site Admin Posts: 12028 Joined: Wed Aug 28, 2013 1:28 am Location: Jersey City Github Username: rusefillc Slack: Andrey B

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by AndreyB » Thu Oct 02, 2014 2:07 am

Would IRL3803 — транзистор нагревательного элемента — будет ли управляться 3мя вольтами?

pump driver — насос? как мы это по-русски назовём? аналогичный вопрос — как будут дела с прямым управлением от stm32? Или заводить 5 вольт через TC4427?

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Thu Oct 02, 2014 9:35 am

Sergey89 contributor
Posts: 839 Joined: Wed Sep 25, 2013 5:30 pm Location: Russia, Velikiy Novgorod

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by Sergey89 » Thu Oct 02, 2014 10:58 am

pump driver — это драйвер тока накачки. Этот драйвер должен изменять ток через помпу в заданных пределах. Разный ток соответствует разному составу смеси. У нас кстати в stm32f4 есть полноценный ЦАП, который можно использовать вместо программной эмуляции через ШИМ. Но портабельность кода уже будет определяться наличием ЦАП у другого МК.

AndreyB Site Admin Posts: 12028 Joined: Wed Aug 28, 2013 1:28 am Location: Jersey City Github Username: rusefillc Slack: Andrey B

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by AndreyB » Thu Oct 02, 2014 11:19 am

puff contributor
Posts: 2888 Joined: Mon Nov 11, 2013 11:28 am Location: Moskau

Re: Широкополосный лямбда зонд + контроллер

Post by puff » Thu Oct 02, 2014 11:31 am

Sergey89 contributor
Posts: 839 Joined: Wed Sep 25, 2013 5:30 pm Location: Russia, Velikiy Novgorod

Знакомимся с широкополосным лямбда-зондом: назначение, функционал. Innovate MTX-L, процесс установки

Широкополосный лямбда-зонд является незаменимым помощником, необходимым прибором для настройки работы мотора. Чтобы иметь первичное понимание, скажем, что прибор является устройством, измеряющим кол-во кислорода в отработанных газах. Его устанавливают в выпускном тракте. Разберемся же, что означает название данного прибора. Под термином «широкополосный» подразумевается, что диапазон измерений распространяется за рамки штатных значений. Для штатного (то есть узкополосного) кислородного датчика характерна работа в диапазоне 0-1 Вольт (как правило, это 0.1-0.9). Узкополосным датчиком выполняются замеры в рамках диапазона 0.9-1.1 Лямбды, это соответствует смеси 13.18-16.10 AFR. А вот Innovate широкополосным датчиком выполняются замеры в рамках диапазона 7.4 — 22.4 AFR (что соответствует диапазону 0-5 вольт). Как уже стало понятно, существует значение Лямбда. И существует значение AFR. Это разные системы измерения одного и того же значения. 1 Lambda = 14.7 AFR. Как мы уже могли понять, узкополосным датчиком измеряется диапазон 13-16 AFR, и сначала может показаться, что этого достаточно, чтобы настроить атмосферный — 1.5 мотор. Однако есть и два существенных «но»! На скорости 8000 RPM мотором совершается 1 оборот за 7.5 мс. При этом узкополосная лямбда срабатывает на 100-300 мс, это соответствует приблизительно 600 RPM. Узкополосной лямбдой точно обрабатываются лишь очень низкие обороты, а на оборотах повыше будет присутствовать инерционная погрешность. Широкополосной лямбдой измеряется приблизительно 8 мс, это соответствует примерно 7500 RPM (и это еще далеко не предел). Так, на сток лямбде возможна корректная отстройка только холостого хода.

Устройство Innovate MTX-L

Компании Innovate Motorsports является производителем узкоспециального оборудования, назначение которого — настраивание топливно-воздушной смеси. Основой стали высококачественные датчики Bosch, оснащенные контроллерами марки Innovate быстрого действия. Особую популярность снискали модели LC-1, LC-2 и, разумеется, MTX-L. Bosch 0 258 007 351 – это номер лямбды, которая включена в комплект MTX-L, Gauge O2 Sensor – это монитор состояния AFR, доп. кабель удлинитель является базой комплекта MTX-L. Bosch 0 258 007 351 является кислородным датчиком, который относится к продукции премиум-класса, предназначенной для машин типа Bentley Continental GT, несмотря на то, что ставился на WAG VolksWagen Phaeton. Располагает 5 проводами. Подключение самого датчик выполняется прямо к монитору MTX-L. При подаче напряжения на собранный MTX с лямбдой, результат буде заметен в любом случае. Дальше возможно подключение либо одного из каналов контроллера к мозгу, либо симуляции узкополосной лямбды 0-1, либо же широкополосного канала.

Комплектация Innovate MTX-L на базе BOSCH

Новое место в коллекторе

Когда устанавливается широкополосный зонд, обязательно соблюдать несколько правил. Прежде всего, Лямбду нужно устанавливать до катализатора. Потом не стоит устанавливать ее в хвосте выхлопной системы, потому что это приведет к тому, что отклик будет очень долгим. Также не ставьте очень близко к ГБЦ во избежание лишнего перегрева. Как правило, установку выполняют на расстоянии приблизительно 50 см от верхнего фланца выпускного коллектора.

Процедура установки MTX-L

Прежде всего, широкополосная лямбда понадобится исключительно после того, как будет установлен мозг, который можно настроить — OBD1. Отстегивать просто так 200 долларов за датчик как-то не логично. Во-вторых, существует спорный вопрос, какое подключение лучше: лямбды напрямую к ПК, либо же к ECU. Общим решением было определено, что лучше выполнять подключение к ECU, а после выполнять считывание параметры по даталогу. Именно так все и работает: датчиком подается сигнал на контроллер, затем контролером подается на ECU, а от ECU через даталог – уже в сам компьютер. Да, цепочка выглядит достаточно длинной. Однако дело в том, что при подключении лямбды к ECU, возникнет сигнал, синхронизированный с ним. Системе необходима связка.

Затем, если старый кислородный датчик не откручивался – лучше выполнить прогревание мотора, а затем осторожно открутить кислородный датчик. Если этого не сделать, есть вероятность, что открутится лишь часть датчика. Воспользуйтесь для этой цели либо ключом на 22, либо разрезным ключом на 22, либо же инструментом спец. Назначения Jonnesway AI010033. Дальше рекомендуется выполнить смазывание резьбы (исключительно резьбы!) медной смазкой, это позволит избежать прикипания лямбды к коллектору.

Затем возле мозга на расстоянии приблизительно 10-20 см от коннектора D14 (третья фишка, в нижнем ряду, 5 справа) отрезаем провод, который идет к лямбде, и зачищаем его. Здесь находится вход в мозг от датчика кислорода. Теперь посмотрите за аккумулятором, буквально под ним будет расположена резиновая заглушка с проводами, рекомендовано именно через нее проложить удлинитель MTX-L. Подготовительный этап окончен. Кабель-удлинитель имеет очень большую длину, вы можете бросить его в пространстве под капотом, а можете переместить в салон машины. Сразу отметим чрезмерную тугость клипсы между лямбдой и удлинителем, учитывайте это. Выполняете подключение лямбды к удлинителю, удлинителя к контроллеру в салоне авто. Далее у контроллера есть 3 провода. Из них на 2 нанесена маркировка In и Out – это относится к программированию контроллера, пока мы не будем этого касаться.

Как подключают MTX-L к ECU

Для начала отметим, что необходимо соблюдать меры предосторожности: работа лямбды проходит в коллекторе, и при работе мотора температура и коллектора, и лямбды достигает 700 градусов. Также избегайте использование лямбда-зонда в качестве заглушки. Если выполнить установку широкополосного зонда без его подключения, то при отсутствии прогрева и питания лямбда-зонд долго не проработает. У третьего кабеля, который идет от контроллера, есть 5 проводов. В табличке, приведенной ниже, можно посмотреть подключения:

Как калибруется MTX-L широкополосного датчика

Выполнять калибровку нужно для определения пределов значений, который измеряются. Важное условие – это чистота лямбда-зонда и его нахождение на воздухе, а не в коллекторе выпускного тракта. Выполните отключение лямбды от MTX-L монитора, это будет удобнее сделать в салоне, подкапотное пространство – не лучший вариант. Не подключая лямбду, выполните включение зажигания (не запускайте мотор). Вследствие этой процедуры произойдет стирание старых значений, на мониторе вы увидите ошибку E2, это свидетельствует об отсутствии лямбда-зонда. Все в порядке, нужно оставить на минуту монитор при включенном зажигании, после чего нужно выключить зажигание. Если вы видите ошибка E9 Innovate MTX-L, это означает, что напряжение низкое, такое может быть при незаведенном моторе.

Заново выполните подключение лямбды к монитору MTX-L и затем нужно включить зажигание. На мониторе появится надпись «htr», это значит «Heater» (то есть нагрев), процедура нагревания широкополосного датчика. Когда будете включать в первый раз, надпись поменяется на «CAL» – это означает первичную калибровку. По истечении 30-60 секунд MTX-L должен отобразить значение на датчике. Как правило, это 22.4. Каждый раз вначале включения будет выполняться нагревание, а затем уже значение датчика кислорода, независимо от того, какая температура у коллектора. По окончанию калибровки нужно будет выключить зажигание и выполнить установку лямбды в выпускной коллектор. Можно проводить отключение лямбды от MTX-L монитора и при этом не терять калибровку, для этого нужно только не выключать зажигание.

Продукция Innovate по номерам

• 3812 – номер переходника с 4 pin на AudioJack 2.5мм
• 3846 – номер 4 pin кабеля
• 3728 – номер держателя лямбда-зонда на выхлопной трубе
• 3838 – номер болта заглушки с бочонком для «заваривания» в трубу под лямбду в нештатное место
• 3729 – номер HBX-1 доп. защиты лямбды при работе свыше 900 градусов
• 3828 – номер 550 см удлинителя кислородного датчика
• 3764 – то же самое, что и 3838
• 3737 – номер датчика BOSCH LSU 4.2 — OEM 0258007351
• 3840 – номер 4 pin кабеля с разъемом DB-9, ComPort-RS232
• 3810 – номер 240 см удлинителя кислородного датчика
• 3843 — номер 90 см удлинителя кислородного датчика

Файлы, а также инструкции

Как настраивать в CROME

Итак, лямбду подключили, AFR отображается. Каким образом это используется для настройки? Тут не обойтись без прошиваемого OBD1 мозг. Для работы в нем понадобится P30 база (база P28 не подойдет). Сначала следует отключить проверку целостности прошивки (Plugins-Enhancements-Remove Checksum Routine) и включить даталог (Plugins-Enhancements-Quick Datalogger +RTP). Эти действия необходимы для даталога. Также нужно выполнить настройку самого CROME под лямбду. Для начала важно отметить, что CROME является крайне нестандартной программой. Вместо точек используем запятые 14.7->14,7. Суммарно решается для операционки Windows: открываем Панель управления->Язык и региональные стандарты->Доп.параметры ->Разделитель целой и дробной части установить как . (обязательно как точку)! Переходим к File-Settings. В первом окошке «General» нужно установить галку Air-Fuel Ratio – будет переводиться напряжение в AFR. Во вкладке «Tuner Logging» нужно заполнить значения так, как показано на картинке. В левой таблице идет сравнение напряжения и выдается AFR. Правая часть таблички ответственная за то, на каких оборотах, на какой передаче, при каких температурных показателях ОЖ снимать значения. Тут предоставляется полная картина, по мере приобретения опыта вы сами будете понимать, что нужно будет мерить, а что не нужно.

ExTuner: ШДК контроллер + EGT. Тюнинг по выхлопным газам

Мы не остановились на программировании ЭБУ в режиме реального времени и решили начать расширять свою узкую специализацию в области устройств для тюнинга систем управления ДВС, и следующим продутом стал ExTuner — система измерения и мониторинга параметров состава воздушно-топливной смеси (A/F Ratio) и температуры выхлопных газов (EGT), а также дополнительные функции, такие подключение большинства датчиков для мониторинга дополнительных параметров (например давления наддува, температуры ОЖ, масла и т. д.); эмуляция сигнала узкополосного датчика кислорода (0-1В); поддержка последовательного протокола Innovate (LC-1/LM-1,2) для возможности вывода показаний AFR в любое ПО, которое поддерживает данный протокол и другое.

Предыстория. На что было уделено внимание при создании

На разработку данного девайса ушло более года, когда сроки релиза были намечены уже через пол года после написания первой строки кода. Почему? Дело в том, что большая часть времени ушло на создание грамотного контроллера широкополосного датчика кислорода (далее ШДК), а именно было уделено большое внимание точности показаний и надежности. Дело в том, что изначально точность системы контроллера ШДК базировалась на основе использования внутреннего калибровочного сопротивления датчика, сопротивление которого подбирается при производстве, зависящее от индивидуальных особенностей датчика, и при работе, контроллер автоматически учитывает данное сопротивление для корректировки показаний. Данный подход является самым простым, но со своими нюансами, о которых мы расскажем далее.

ШДК контроллер устройства

В процессе эксплуатации датчик «стареет» и при использовании в качестве эталона калибровочного сопротивления, показания начинают отличаться от истинных, в силу необратимых процессов в чувствительном элементе датчика, которые также могут быть вызваны «отравлением» датчика слишком богатой смесью. Также, мы не добились точных и адекватных показаний даже новых датчиков, производства Bosch, похоже в последнее время производитель начал экономить на процессе подбора точных параметров калибровочного сопротивления каждого датчика при производстве.
В качестве эталона мы использовали Innovate LM-2 известной американской компании, который имеет запатентованные алгоритмы контроллера AFR.
Было протестировано около десятка датчиков Bosch LSU 4.2 и 4.9, как новых так и с пробегом, которые были установлены в одной среде выхлопной трубы тестового автомобилях. Первой проблемой с которой мы столкнулись — значительное отклонение показаний от LM-2, причем характер отклонения значительно отличался на разных датчиках, даже в рамках одной версии (4.2 либо 4.9), поэтому просто «подогнать» значения каким-то универсальным коэффициентом было бы невозможно, что могло быть приемлемо из маркетинговых соображений.
Мы добивались не просто показаний, которые были бы приемлемы на уровне бюджетных «показометров», а показаний, которые выглядят на фоне известного бренда практически неотличимыми. Но этого удалось добиться только тогда, когда мы реализовали собственный алгоритм калибровки, используя в качестве эталона воздух.
Проделав исследования и многочисленные тесты, мы можем с уверенностью ответить за показания нашего устройства!

На это, а также тестирование ушла значительная часть времени разработки всего проекта.

Система диагностики. Не просто «показометр»

Вторым шагом в подходе к разработке, была реализована система диагностики состояния датчика кислорода и основных систем устройства. Широкополосный датчик кислорода весьма не простой по структуре, представляющий собой электрохимическую систему состоящую из узкополосной ячейки Nernst; ионного насоса кислорода (pump) и нагревательного элемента. При этом, стоит отметить, что выход датчика из строя не всегда очевиден — ШДК может продолжать работать при значительном изменении в свойствах его структуры, что может повлиять на показания! Об одной из причин таких явлений мы рассказывали выше. Также ухудшением работы датчика могут послужить перегревы и механические удары.
По этим соображениям было принято решение о внедрении системы диагностики датчика кислорода и не только, которая постоянно отслеживает параметры датчика, и при их отклонении устройство предупреждает об этом в виде отдельных кодов на дисплее, каждому из которых соответствует описание и методы решения.

Контроль температуры выхлопных газов

Каждому опытному тюнеру известно, что контролировать температуру выхлопных газов во время настройки является более важной задачей, чем это может показаться на первый взгляд.
Измерение температуры выхлопных газов более тривиальная задача. Для этого мы используем готовый контроллер компании Maxim Integrated для термопар К-типа с компенсацией температуры «холодного спая». Диапазон температур вполне достаточный для большинства решений — от 0 до 1024 °C, с погрешностью +-2 градуса.

Эмуляция Innovate Serial Protocol

Для того, чтобы «подружить» устройство с различными сторонними программами для тюнинга, мы решили использовать открытый последовательный протокол Innovate, который доступен практически в любой современной программе, которая использует показания AFR. Конечно, вы можете осудить нас за это, и сказать что мы просто «украли» наработки у других, но с другой стороны мы имеем и свой протокол для работы с собственным софтом ExTuner Utility, который также доступен сторонним разработчикам, но чтобы другие разработчики могли его использовать или добавить к существующим программам, на это уйдут годы.
Для подключения к ПК используется обычный USB интерфейс.

ExTuner Utility

Как и для эмуляторов CobraRTP мы разработали отдельную утилиту. На момент написания статьи ExTuner Utility позволяет: