Kontrola sprawności w układach wyposażonych w diagnostykę pokładową EOBD/OBDII
Mija 5 lat, od kiedy to każdy nowy, po raz pierwszy rejestrowany w Europie samochód z silnikiem benzynowym musiał być wyposażony w diagnostykę pokładową EOBD/OBDII.
Dziś fakt ten sprawia, że coraz częściej do serwisów trafiają samochody wyposażone w dwie lub więcej sond lambda. Znajdujemy je nie tylko przed, ale również za katalizatorem. Sonda lambda umieszczona przed katalizatorem podaje sterownikowi silnika sygnał wykorzystywany przez niego do regulacji składu mieszanki. Dlatego też potocznie nazywana jest regulującą. Na ogół jest to sonda cyrkonowa pracująca w zakresie 0-1V. Pozwala sterownikowi w przeważającej części czasu utrzymywać skład zbliżony do stechiometrycznego (l=1). Sonda lambda znajdująca się za katalizatorem (potocznie nazywana diagnostyczną) umożliwia sterownikowi kontrolę oraz ocenę sprawności zarówno katalizatora, jak i sondy znajdującej się przed nim (rys. 1).
Rys. 1.
1 – sterownik silnika
2 – sonda lambda przed katalizatorem – “regulująca”
3 – sonda lambda za katalizatorem – “diagnostyczna”
4 – katalizator
Poprawność funkcjonowania sondy przed katalizatorem jest kontrolowana przez sterownik silnika i bazuje na analizie jej sygnału napięciowego. Proces starzenia sondy powoduje, że z upływem czasu coraz wolniej reaguje ona na zmiany składu mieszanki (zmiany zawartości tlenu w spalinach), wskutek czego sterownik z pewnym opóźnieniem otrzymuje informację o konieczności zmiany składu mieszanki z bogatej na ubogą i odwrotnie (rys. 2).
Rys. 2 Linia ciągła – sygnał napięciowy nowej, sprawnej sondy lambda przed katalizatorem. Linia przerywana – sygnał napięciowy wyeksploatowanej sondy lambda przed katalizatorem.
W praktyce objawia się to szerszym zakresem zmian składu mieszanki i może prowadzić np. do odczuwalnego “falowania” prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym, przyspieszonego zużycia katalizatora, podwyższonej emisji substancji szkodliwych, podwyższonego zużycia paliwa itp. Postępujący proces starzenia sondy przed katalizatorem jest również przyczyną zmniejszenia amplitudy jej sygnału. Zjawisko to jest spowodowane podwyższonym napięciem sygnału sondy w zakresie mieszanek ubogich. Dla przykładu, wartość wspomnianego napięcia nowej, sprawnej, znajdującej się w temperaturze roboczej sondy lambda wynosi około 100 mV, sondy wyeksploatowanej może dochodzić do 400 mV. Tak więc, jeśli wartość napięcia dla mieszanki bogatej wynosi 900 mV, to amplituda sprawnej sondy wynosi około 800mV, a sondy wyeksploatowanej zmniejsza się do około 500 mV.
Diagnoza pokładowa EOBD, a sprawność sondy lambda przed katalizatorem
Poniżej przedstawione zostały przykłady parametrów sondy lambda przed katalizatorem, objętych nadzorem diagnostyki pokładowej EOBD:
a) sygnał napięciowy:
- maksymalne napięcie sygnału w zakresie mieszanek bogatych,
- minimalne napięcie sygnału w zakresie mieszanek ubogich,
- prędkość zmiany sygnału sondy przy zmianie składu mieszanki z ubogiej na bogatą,
- prędkość zmiany sygnału sondy przy zmianie składu mieszanki z bogatej na ubogą,
- pomiar długości okresu lub częstotliwości sygnału sondy,
b) pomiary elektryczne:
- test obwodów elektrycznych pod kątem przerw,
- test obwodów elektrycznych pod kątem zwarć (do “+” do “–”),
- pomiar rezystancji grzałki sondy,
- pomiar natężenia prądu zasilającego grzałkę.
W praktyce oznacza to, że jeżeli któryś z wymienionych wyżej parametrów będzie się znajdował przez określony czas lub będzie występował z określoną częstotliwością poza obszarem wartości dopuszczalnych, to w pamięci sterownika zostanie odnotowany błąd wskazujący na tę niepoprawność, a na desce rozdzielczej zostanie wysterowana kontrolka MIL. Sonda lambda umieszczona za katalizatorem, ze względu na swoją lokalizację, znacznie wolniej ulega procesowi starzenia. Dlatego też oprócz wykorzystania jej do kontroli sprawności katalizatora, sterownik wykorzystuje jej sygnał również do sprawdzenia i korekcji wskazań sondy znajdującej się przed katalizatorem. Konieczność taka ma miejsce podczas częściowego wyeksploatowania sondy przed katalizatorem. Utrzymywany wtedy przez sterownik silnika średni skład mieszanki ma tendencję do przesuwania się poza l=1 w kierunku mieszanek ubogich lub bogatych. Wskazania sondy za katalizatorem umożliwiają wówczas wychwycenie tej nieprawidłowości i sprowadzenie składu mieszanki z powrotem do stechiometrii.
Ocena sprawności katalizatora z wykorzystaniem tzw. diagnostycznej sondy lambda
Katalizator jest uznawany za uszkodzony, jeżeli średnia wartość współczynnika dopalania węglowodorów (HC) zmniejszy się w takim stopniu, że ich emisja do środowiska przekroczy wartość dopuszczalną przez normę EOBD.
Sprawność samego katalizatora jest ściśle związana z jego zdolnością gromadzenia tlenu (pojemnością tlenową). Właśnie ona jest wyznacznikiem jego sprawności. Do jej pomiaru wykorzystywana jest sonda lambda umieszczona za katalizatorem. Sygnał napięciowy emitowany przez tę sondę ma wygładzony charakter. Możemy zaobserwować jego sinusoidalny przebieg, jednak jego amplituda jest bardzo niewielka w odniesieniu do sondy przed katalizatorem (Rys. 3).
Rys. 3 Linia ciągła – sygnał napięciowy sondy lambda przed katalizatorem. Linia przerywana – sygnał napięciowy sondy lambda za sprawnym katalizatorem o dużej pojemności tlenowej.
Miarą sprawności katalizatora jest stosunek amplitudy sygnału sondy za katalizatorem do amplitudy sygnału sondy przed katalizatorem. Im wyższa wartość tego stosunku, tym mniejsza jest sprawność katalizatora.
Wygładzenie sygnału sondy za katalizatorem i zorientowanie jego wartości w okolicach napięcia komperatora (około 0,45V) wynika z ilości tlenu wskazującej na bardzo niewielkie odchyłki składu spalonej (dopalonej) mieszanki od składu stechiometrycznego. Naturalnie tlen znajdujący się przed katalizatorem i dostający się do jego wnętrza wraz ze spalinami jest wykorzystywany do dopalania węglowodorów i tlenku węgla. W przypadku dużej intensywności tych procesów, za katalizatorem możemy zaobserwować spadek ilości tlenu powodujący wzrost napięcia sondy lambda powyżej napięcia komperatora (Us>0,45V np. Us=0,6-0,7V, gdzie Us – napięcie sygnału sondy).
Napięcie to zdecydowanie zmienia swoją wartość (Us<<0,45, Us~0v) podczas hamowania silnikiem. Wtedy to czas otwarcia wtryskiwaczy jest bardzo ograniczany lub równy zeru, a silnik “wpompowuje” do układu wydechowego praktycznie czyste powietrze. Następuje intensywne napełnianie katalizatora tlenem. Zjawisko to ma również swoją złą stronę – duża ilość powietrza powoduje intensywne schładzanie katalizatora. Dlatego też w nowszych rozwiązaniach podczas hamowania silnikiem dąży się do ograniczania czasu otwarcia wtryskiwaczy, a nie całkowitej eliminacji ich wysterowania.
Artur Chrust
Mija 5 lat, od kiedy to każdy nowy, po raz pierwszy rejestrowany w Europie samochód z silnikiem benzynowym musiał być wyposażony w diagnostykę pokładową EOBD/OBDII.
Dziś fakt ten sprawia, że coraz częściej do serwisów trafiają samochody wyposażone w dwie lub więcej sond lambda. Znajdujemy je nie tylko przed, ale również za katalizatorem. Sonda lambda umieszczona przed katalizatorem podaje sterownikowi silnika sygnał wykorzystywany przez niego do regulacji składu mieszanki. Dlatego też potocznie nazywana jest regulującą. Na ogół jest to sonda cyrkonowa pracująca w zakresie 0-1V. Pozwala sterownikowi w przeważającej części czasu utrzymywać skład zbliżony do stechiometrycznego (l=1). Sonda lambda znajdująca się za katalizatorem (potocznie nazywana diagnostyczną) umożliwia sterownikowi kontrolę oraz ocenę sprawności zarówno katalizatora, jak i sondy znajdującej się przed nim (rys. 1).
Rys. 1.
1 – sterownik silnika
2 – sonda lambda przed katalizatorem – “regulująca”
3 – sonda lambda za katalizatorem – “diagnostyczna”
4 – katalizator
Poprawność funkcjonowania sondy przed katalizatorem jest kontrolowana przez sterownik silnika i bazuje na analizie jej sygnału napięciowego. Proces starzenia sondy powoduje, że z upływem czasu coraz wolniej reaguje ona na zmiany składu mieszanki (zmiany zawartości tlenu w spalinach), wskutek czego sterownik z pewnym opóźnieniem otrzymuje informację o konieczności zmiany składu mieszanki z bogatej na ubogą i odwrotnie (rys. 2).
Rys. 2 Linia ciągła – sygnał napięciowy nowej, sprawnej sondy lambda przed katalizatorem. Linia przerywana – sygnał napięciowy wyeksploatowanej sondy lambda przed katalizatorem.
W praktyce objawia się to szerszym zakresem zmian składu mieszanki i może prowadzić np. do odczuwalnego “falowania” prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym, przyspieszonego zużycia katalizatora, podwyższonej emisji substancji szkodliwych, podwyższonego zużycia paliwa itp. Postępujący proces starzenia sondy przed katalizatorem jest również przyczyną zmniejszenia amplitudy jej sygnału. Zjawisko to jest spowodowane podwyższonym napięciem sygnału sondy w zakresie mieszanek ubogich. Dla przykładu, wartość wspomnianego napięcia nowej, sprawnej, znajdującej się w temperaturze roboczej sondy lambda wynosi około 100 mV, sondy wyeksploatowanej może dochodzić do 400 mV. Tak więc, jeśli wartość napięcia dla mieszanki bogatej wynosi 900 mV, to amplituda sprawnej sondy wynosi około 800mV, a sondy wyeksploatowanej zmniejsza się do około 500 mV.
Diagnoza pokładowa EOBD, a sprawność sondy lambda przed katalizatorem
Poniżej przedstawione zostały przykłady parametrów sondy lambda przed katalizatorem, objętych nadzorem diagnostyki pokładowej EOBD:
a) sygnał napięciowy:
- maksymalne napięcie sygnału w zakresie mieszanek bogatych,
- minimalne napięcie sygnału w zakresie mieszanek ubogich,
- prędkość zmiany sygnału sondy przy zmianie składu mieszanki z ubogiej na bogatą,
- prędkość zmiany sygnału sondy przy zmianie składu mieszanki z bogatej na ubogą,
- pomiar długości okresu lub częstotliwości sygnału sondy,
b) pomiary elektryczne:
- test obwodów elektrycznych pod kątem przerw,
- test obwodów elektrycznych pod kątem zwarć (do “+” do “–”),
- pomiar rezystancji grzałki sondy,
- pomiar natężenia prądu zasilającego grzałkę.
W praktyce oznacza to, że jeżeli któryś z wymienionych wyżej parametrów będzie się znajdował przez określony czas lub będzie występował z określoną częstotliwością poza obszarem wartości dopuszczalnych, to w pamięci sterownika zostanie odnotowany błąd wskazujący na tę niepoprawność, a na desce rozdzielczej zostanie wysterowana kontrolka MIL. Sonda lambda umieszczona za katalizatorem, ze względu na swoją lokalizację, znacznie wolniej ulega procesowi starzenia. Dlatego też oprócz wykorzystania jej do kontroli sprawności katalizatora, sterownik wykorzystuje jej sygnał również do sprawdzenia i korekcji wskazań sondy znajdującej się przed katalizatorem. Konieczność taka ma miejsce podczas częściowego wyeksploatowania sondy przed katalizatorem. Utrzymywany wtedy przez sterownik silnika średni skład mieszanki ma tendencję do przesuwania się poza l=1 w kierunku mieszanek ubogich lub bogatych. Wskazania sondy za katalizatorem umożliwiają wówczas wychwycenie tej nieprawidłowości i sprowadzenie składu mieszanki z powrotem do stechiometrii.
Ocena sprawności katalizatora z wykorzystaniem tzw. diagnostycznej sondy lambda
Katalizator jest uznawany za uszkodzony, jeżeli średnia wartość współczynnika dopalania węglowodorów (HC) zmniejszy się w takim stopniu, że ich emisja do środowiska przekroczy wartość dopuszczalną przez normę EOBD.
Sprawność samego katalizatora jest ściśle związana z jego zdolnością gromadzenia tlenu (pojemnością tlenową). Właśnie ona jest wyznacznikiem jego sprawności. Do jej pomiaru wykorzystywana jest sonda lambda umieszczona za katalizatorem. Sygnał napięciowy emitowany przez tę sondę ma wygładzony charakter. Możemy zaobserwować jego sinusoidalny przebieg, jednak jego amplituda jest bardzo niewielka w odniesieniu do sondy przed katalizatorem (Rys. 3).
Rys. 3 Linia ciągła – sygnał napięciowy sondy lambda przed katalizatorem. Linia przerywana – sygnał napięciowy sondy lambda za sprawnym katalizatorem o dużej pojemności tlenowej.
Miarą sprawności katalizatora jest stosunek amplitudy sygnału sondy za katalizatorem do amplitudy sygnału sondy przed katalizatorem. Im wyższa wartość tego stosunku, tym mniejsza jest sprawność katalizatora.
Wygładzenie sygnału sondy za katalizatorem i zorientowanie jego wartości w okolicach napięcia komperatora (około 0,45V) wynika z ilości tlenu wskazującej na bardzo niewielkie odchyłki składu spalonej (dopalonej) mieszanki od składu stechiometrycznego. Naturalnie tlen znajdujący się przed katalizatorem i dostający się do jego wnętrza wraz ze spalinami jest wykorzystywany do dopalania węglowodorów i tlenku węgla. W przypadku dużej intensywności tych procesów, za katalizatorem możemy zaobserwować spadek ilości tlenu powodujący wzrost napięcia sondy lambda powyżej napięcia komperatora (Us>0,45V np. Us=0,6-0,7V, gdzie Us – napięcie sygnału sondy).
Napięcie to zdecydowanie zmienia swoją wartość (Us<<0,45, Us~0v) podczas hamowania silnikiem. Wtedy to czas otwarcia wtryskiwaczy jest bardzo ograniczany lub równy zeru, a silnik “wpompowuje” do układu wydechowego praktycznie czyste powietrze. Następuje intensywne napełnianie katalizatora tlenem. Zjawisko to ma również swoją złą stronę – duża ilość powietrza powoduje intensywne schładzanie katalizatora. Dlatego też w nowszych rozwiązaniach podczas hamowania silnikiem dąży się do ograniczania czasu otwarcia wtryskiwaczy, a nie całkowitej eliminacji ich wysterowania.
Artur Chrust
Komentarze (1)