Лямбда регулювання, каталізатор і ГБО

Як це з'явилося і навіщо потрібно лямбда регулювання? Введення.

У зв'язку з жорсткою конкуренцією і посиленням екологічних норм автовиробники змушені постійно вдосконалювати свої автомобілі. Двигуни, оснащені карбюратором, уже не забезпечували бажаної економічності, екологічності та потужності автомобіля. Це обумовлено неможливістю точного налаштування карбюратора на різних режимах. Тому виробники при першій можливості впровадили електронну систему управління уприскуванням під управлінням 8-ми бітного мікропроцесора з тактовою частотою 4 мгц в 1979р. Це сталося через 8 років після появи першого в світі 4-х бітного мікропроцесора 4004. На даний момент система управління двигуна є досить складною в плані кількості датчиків і виконавчих механізмів, складних математичних моделей записаних у вигляді програми блоку управління.

Перехід на більш точну систему управління став можливим не тільки благодаля появи мікропроцесора. Пригодився і досвід побудови автоматизованих систем на промислових підприємствах накопичений десітелетіямі. На той момент у ВНЗ вже давно з'явився предмет, без якого вже немислима автоматизація процесів - Теорія автоматичного управління (ТАУ). ТАУ - це наука, яка дозволяє прорахувати рівень і швидкість впливу відразу на деяку кількість елементів управління для отримання передбачувано точного результату у відведений час. На підставі ТАУ для промисловості була створена і теорія управління двигуном....

У процесі розвитку електронних систем управління двигуном поліпшувалася їх точність, а разом з ними і характеристики двигунів. Для того, що б слідувати все більш жорстким економічним та екологічним параметрам, збільшується кількість вузлів системи керування двигуном, поліпшується точність їх виготовлення, збільшується обчислювальна потужність блоків управління двигуном для того, що б використовувати більш точні і складні моделі управління та математику.

 система управления двигателем

Так як механічні елементи системи мають допуски виготовлення і властивість зношуватися, то знадобився датчик, який міг би прояснити реальну картину по співвідношенню повітря - паливо. Так з кінця 1970-х років в автомобілях почали застосовувати датчики кисню (лямбда зонди).

Познавательная книга по теории управления.

Навіщо потрібен лямбда зонд? (датчик кисню)

Влияние состава смеси на экономичнось и мощность двигателя Лямбда зонд дозволяє постійно відслідковувати кількість кисню у вихлопних газах і вводити коригування вприскування палива для досягнення кращої економічності та екологічності двигуна.

Цирконієвий лямбда зонд

Найпоширеніший варіант - цирконієвий лямбда зонд, який видає сигнал про бідну чи багату суміші. Якщо суміш багата - лямда зонд видасть напругу більше 0,45В, якщо бідна - менш 0,45В. Поняття бідної і багатої суміші пов'язано із співвідношенням маси всмоктуваного в циліндри двигуна повітря до маси палива. Умовно співвідношення виражається числом лямбда (рівень надлишку кисню). Наприклад, при числі λ (лямбда) = 1, співвідношення маси повітря до маси бензину складає 14,7 кг повітря / 1 кг бензину, що є найбільш екологічним співвідношенням. Таку пропорцію ще називають "стехиометрической сумішшю".
Таким чином, в простій системі управління з лямбда зондом, склад паливно-повітряної суміші постійно коливається біля λ = 1. Це відбувається через те, що система управління намагається максимально наблизиться до λ = 1, а чутливий елемент цирконієвого лямбда зонда може показати тільки більше або менше.
Цирконієвий лямбда зонд має ще деякими важливими параметрами, які використовуються в більш просунутих системах управління з метою відповідності екологічним нормам євро-4 і вище. Наприклад, по внутрішньому опору чутливого елемента, вихідної напруги і зіставляючи ці параметри з іншими параметрами системи, можна судити про концентрацію шкідливих хімічних елементів у вихлопі (CH, CO, H2) і температурі чутливого елемента датчика кисню. Таким чином, системою управління можуть бути вжиті заходи щодо поліпшення екологічних показників мотора.

Широкосмуговий лямбда зонд

Існують 2 основних типи широкосмугових лямбда зондів, які відрізняються за принципом зчитування інформації.

  1. 4-х дротовий. Використовується на автомобілях Toyota, Lexus, Subaru, Suzuki.
  2. 5-ти дротовий (можливий 6-й дрот для калібрувального резистора) має додаткову камеру - кисневий насос. Використовується зазвичай на німецьких автомобілях.

У цих датчиків кисню є загальна особливість - вони не просто показують бідну або багату суміш, а здатні виміряти склад суміші у великому діапазоні. Це дозволяє більш точно утримувати необхідний склад суміші. Так само стає можливим утримувати склад суміші λ не дорівнює 1. Це може знадобитися на перехідних режимах або часткових навантаженнях, що дозволяє домогтися кращої економічності і поліпшити інші показники.

Принцип роботи цих датчиків докладно описаний у багатьох джерелах. Тому зупинятися на ньому ми не будемо.

Задній лямбда зонд (за каталізатором)

Для того, що б зрозуміти сенс заднього лямбда зонда, коротко зупинимося на роботі каталізатора. Автомобільний каталізатор - пристрій, який перетворює вихлопні гази до відносно нешкідливого стану. Головним чином в каталізаторі догорає недогорілі в моторі паливо (2CO + O2 → 2CO2) і розкладання оксиду азоту (2NOX → XO2 + N2), який виходить при температурах горіння вище покладеного і надлишку кисню. Реакції в нейтралізаторі можливі при його температурі приблизно від 300 до 800 градусів. Так само на ефективність його роботи і термін служби сильно впливає склад паливно - повітряної суміші, який утримується переднім лямбда зондом. Якщо горюча суміш буде багатшими, то впаде ефективність нейтралізації СО і СН, якщо біднішими - NOX

Датчик B1S2Для того, що б автомобіль завжди відповідав нормам Євро-3 і вище, у вихлопну систему за каталізатором був впроваджений контролюючий датчик, який "підказує" водієві про вихід з ладу каталізатора. У цьому випадку на панелі приладів загоряється індикатор Check engine, а мотор переходить в аварійний режим роботи.

Для ще більшої ефективності каталітичної реакції, в автомобілях з нормами євро-4 і вище, використовуються і свідчення заднього лямбда зонда B1S2. У таких автомобілях показання використовуються не тільки для діагностики, але й для більш точної корекції паливної суміші для того, що б збільшити ефективність нейтралізації газів.

Робота заднього лямбда зонда

Каталізатор проводить розкладання оксиду азоту на азот і кисень. Відбувається і зв'язування вільного кисню з недогорілим паливом (з СО отримуємо СО2). У каталізаторі так само протікає безліч інших складних реакцій.
Як випливає з описаного вище, вміст кисню за каталізатором помітно менше, ніж його зміст до каталізатора. Здатність каталізатора накопичувати і віддавати кисень визначає інерційність зміни вмісту кисню після каталізатора. Тому основним показником справного каталізатора є переважно напруга з заднього лямбда зонда більш 0,6 В навіть якщо напруга переднього лямбда значний час тримається на низькому рівні.

Работа второго лямбда зонда

На сучасних автомобілях задній лямбда B1S2 впливає так само і на паливні корекції. Тому ефективність каталізатора безпосередньо впливає на витрату палива. При зниженні ефективності каталізатора витрата палива зростає. Це відбувається через те, що кількість кисню, який може використовувати каталізатор зменшується, а система намагається утримати його зміст, додаючи палива за каталізатором.
Ознакою нормальної роботи каталізатора з нормами євро-4 і вище є утримання напруги на задньому лямбда зонді в районі 0,6 ... 0,7 вольт на стабільних режимах роботи. При цьому, паливні корекції по заднім B1S2 і переднім B1S1 лямбда зондам повинні бути близько 0%. При неправильної роботі каталізатора паливні корекції по заднім і переднім датчикам можуть сильно відрізнятися від нуля.

Але не тільки напругу від лямбда зонда і його динамічні характеристики впливають на роботу системи управління сучасного двигуна. Так як показання лямбда зонда залежать від складу інших компонентів у вихлопних газах - система управління може побічно визначати їх концентрацію. Так само система може побічно визначати і температуру каталізатора, яка приблизно дорівнює температурі лямбда зонда. Від температури лямбда зонда залежить внутрішньо опір його чутливого елемента і стеля формованого напруги. По верхній і нижній полиці напруги ЕБУ може побічно судити про концентраціях інших домішок.
Виходячи з вищеописаного, випливає, що сучасні системи управління двигуном вміють не тільки утримувати концентрацію кисню за каталізатором. Додатково утримується температура каталітичного нейтралізатора в необхідному діапазоні, побічно відстежується і утримується зміст інших домішок за каталізатором.

На жаль, каталізатор має обмежений ресурс. І в той момент, коли автовласник стикається з проблемою каталізатора, у нього є вибір - придбати новий каталізатор або вирішити проблему іншим способом. Наша людина дивлячись на димлячі труби заводів і вартість каталізатора, звичайно ж шукає альтернативний варіант. На сучасних автомобілях обдурити блок управління зовсім не просто, так як в процесі бере участь безліч параметрів з вузьким коридором. Тому народні методи у вигляді проставок і резисторів з конденсаторами вже не годяться. Навіть якщо ці методи і працюють не деяких автомобілях, то неминуче зростає витрата палива. Зважаючи на це, виробники емуляторів каталізатора постійно вдосконалюють алгоритми емуляції для найбільш точного відтворення всіх необхідних параметрів. У сучасному емуляторі каталізатора емулюються близько 10 різних параметрів: напруги на різних режимах, динамічні параметри, кількість запасеного кисню, ефективність каталізатора, внутрішній опір датчика, імпеданс, час відсічення, реакція на маніпуляцію педалі газу, температура каталізатора, режим прогріву, швидкість реакції чутливого елемента , зміна ефективності каталізатора при зміні навантаження.

ГБО і каталізатор

Ми все частіше стикаємося з проблемами каталізаторів на автомобілях обладнаних газобалонним обладнанням. Зазвичай проблема викликана не каталізатором, а самим газобалонним обладнанням. Зверніть увагу - якщо автомобіль працює на бензині тривалий час без проблем - зверніть увагу на ГБО. ГБО 4-го поколения

Найчастіше зустрічаються три причини появи кодів несправності по каталізатору на автомобілях з газом:

  • Неправильне налаштування ГБО. рішення просте - налаштуйте ГБО;
  • нестабільний тиск газу в рампі форсунок. Зазвичай визванонеспособностью редуктора утримувати необхідний тиск. Помилки зазвичай з'являються, коли запас газу в балоні закінчується. Рішення - замінити редуктор або частіше заправлятися;
  • Часто зустрічається проблема - нестабільність роботи газових форсунок. Звичайними методами діагностувати неможливо.

Проблема з газовими форсунками часто з'являється через нестабільність їх роботи, розкиду параметрів. Найбільш часто зустрічається залипання форсунок і розкид в продуктивності. Всі параметри визначалися нами спеціальним тестером газових форсунок.
Нагадаю, що сучасна система управління дуже вимоглива до параметрів всіх ланок, тому, навіть незначний розкид параметрів форсунок веде до непередбачуваних результатів. Через розкиду параметрів блок управління не може адекватно відкоригувати паливні корекції.
Найбільш ефективна робота двигуна, що працює на пропані можлива при більш ранньому вугіллі запалювання і більше бідної суміші із співвідношенням 15,5: 1 для пропану в порівнянні з сумішшю для бензину 14,7: 1. При снандартной схемою з ГБО 4-го та 5-го покоління управління сумішшю виробляється бензиновим блоком управління, газовий блок управління тільки вносить коригування для управління газовими форсунками.
У зв'язку з цим, суміш при роботі на газу утримується по бензиновим стандартам, що тягне за собою нештатну роботу каталізатора і більш швидке його руйнування.

Наші переваги

Будь набутий у нас товар ви можете повернути, якщо з яких-небудь причин він вам не підійшов або не сподобався.

На всю продавану нами продукцію ми надаємо гарантію терміном мінімум 1 рік (в залежності від виду товару).

Більшість пропонованих нами товарів здатне поліпшити характеристики автомобіля, не порушуючи гарантію на нього.

Більшу частину, пропонованих нами товарів, ми виробляємо особисто! Це дає можливість нашим клієнтам не тільки купувати продукцію за вигідними цінами, а й відразу з'ясовувати всі запитання по установці і використанню пристроїв.

up