ТЕМА: Широкополосный лямбда зонд.

Схема нагревателя:

Оригинальная схема для NTK датчика:

Выход "V out" и есть напряжение, которому по таблице соответствия найдем AFR и лямбду

Cхема для NTK датчика:

Изменения:
* исчезли R21 и R22, так как они не нужны (калибровочный резистор подключается в другое место)
* изменены номиналы резисторов R28=62 Om (было 100), R29=R30=22k (было 33.2k), R20=R10=200k (было 100k).
* теперь калибровочный резистор подключается параллельно R28.


CalR на печатке - это разъем типа джамера (нужен для проверки работоспособности).
Выводы резистора R4 поверх линейного регулятора LM317.
HOT+ подключить к HOT+, а HOT- подключить к HOT-.
Светодиод LED вывести на переднюю панель и не заводить двигатель до тех пор, пока он не загорится (в смысле светодиод, а не двигатель=).

Проверка контроллера для NTK датчика

Проверка по шагам:
Для проверки нужен цифровой мультиметр.
1. Не подключать +12 В к схеме управления нагревателем.
2. Не подключать датчик.
3. Убедиться, что R28=100 Ом (99...101).
4. Подать питание только на плату контроллера.
5. Измерить напряжение на оптопаре между ногами 1 и 2. Должно быть 0 вольт.
- Если это не так, то скорее всего подано еще +12 вольт на схему управления
нагревателем или же он неисправен (небольшой каламбур - буржуи писали).
Соединить минусовой провод вольтметра на землю контроллера.
6. Напряжение на микросхеме U5 нога 1 должно быть 8 вольт (7,6 В ... 8,4 В).
- Если нет: проверь R19, D9, C8 и C5. Возможно U5 дохлая.
7. Напряжение на микросхеме U4 нога 1 должно быть 4 вольт (3,8 В ... 4,2 В).
- Если нет: проверь U4, C6, R12, R13.
8. Напряжение в точке Vs/Ip должно быть таким же как и в пункте 7.
- Если нет: проверь R37 и С11.
9. Напряжение на D11 (1 или 3 нога) должно быть 2,5В (2,45 В ... 2,55 В).
- Если нет: проверь D11 и R23.
10. Напряжение на U4 нога 8 должно быть 2,5В (2,45 В ... 2,55 В).
Напряжения на ногах 9 и 10 микрухи U4 должны быть близки друг к другу и около 3,6В.
- Если нет: проверь R29, R30, R20 и R10.
11. Напряжение на U4 нога 7 должно быть 2,5В (2,45 В ... 2,55 В).
- Если нет: проверить джампер CalR, R10, R15, R21 и R22.
12. Напряжение на U3 нога 5 должно быть 7,9 ... 8,0 Вольт.
- Если нет: проверить ISO1 (оптопара), R38 и C12.
13. Напряжение на U3 нога 4 должно быть ~0 вольт.
- Если нет: проверить ISO1 (оптопара), U3, R38 и C12.
Теперь подключить минусовой вывод вольтметра к точке Vs/Ip
14. Напряжение на U4 нога 14 должно быть 0.45В (0.441 В ... 0.459 В).
- Если нет: на D8 нога 2 должно быть 1.235 В (1.21 В ... 1.26 В).
- Если и это не так, то проверяем R11, R14, R36, D8.
15. Напряжение на U4 нога 14 должно быть 2,75В.
Столько же на U3 нога 6 и нога 13.
16. Напряжение на U3 нога 12 должно быть -4 В.
17. Напряжение в точке Vs должно быть 2 В (1.9 В ... 2.1 В).
- Если нет: проверь R31, R32 и R35.
18. Напряжение на U2 нога 1 должно быть 2 В (1.9 В ... 2.1 В).
- Если нет: проверь U2.
19. Напряжение на U2 нога 8 должно быть 2,7 В.
- Если нет: проверь R18, C10, R33 и R34.
20. Напряжение на U2 нога 5 и нога 9 должно быть 0.45 В (0.441 ... 0.459 В).
- Если нет: проверь R18.
21. Напряжение на U2 нога 7 должно быть -3,4В.
- Если нет: проверь U2, R24, R33, R34, C7 и R17.
22. Напряжение на U3 нога 9 должно быть 0 вольт.
- Если нет: проверь R25, U3, D6 и D7.
23. Напряжение на Q4 нога 3 (коллектор) должно быть -3,5В.
- Если нет: проверь D10, R27 и Q4.
24. Напряжение в точке Ip должно быть около 0 Вольт (+/-0.1В)
- Если нет: проверь D6, D7, R26, R27, Q3, Q4 и R28.
Имитируем сигнал разрешения работы контроллеру со схемы управления нагревателем замкнув 3ю и 4ю ноги оптопары (или конденсатор С12).
Теперь подключить минус вольтметра обратно на землю контроллера.
25. Напряжение на U3 нога 5 должно быть меньше 0.1 Вольта.
- Если нет: проверь ISO1, C12 и R38.
Теперь еще раз подключить минусовой вывод вольтметра к точке Vs/Ip
26. Напряжение на U2 нога 13 должно быть 0.9 ... 1.2 Вольта.
- Если нет: проверь R39 и R40.
Отключить питание и подключить (подпаять) выключатель между U4 нога 14 и U2 нога 3. Замыкание выключателя приводит к началу медленного изменения напрежений, а размыкание - к быстрому сбросу до первоначальных значений.
27. Разомкнуть выключатель.
28. Дать +12 Вольт на контроллер.
29. Замкнуть выключатель.
30. Напряжение на U2 нога 1 должно быть 0.45 В (0.441 ... 0.459 В).
31. Напряжение на U3 нога 1 должно быть около 4 Вольт.
- Если нет: проверь R16, С13 и U3.
32. Разомкнуть выключатель.
33. Напряжение на U2 нога 8 должно быть около 2,7 Вольт.
34. Продолжая замерять напряжение на U2 нога 8 замкнуть выключатель. Напряжение должно медленно падать. Где-то через 2 минуты должно достичь -3,4 Вольта.
- Если нет: проверь C10, R18, R34 и U2.
35. Разомкнуть выключатель.
36. Напряжение в точке Ip должно быть около 0 Вольт.
Замкнуть выключатель. Напряжение должно упасть до около -2,7 Вольта и медленно расти до 2,4 Вольта.
Следующий тест проверяет ток ячейки и схему выходного напряжения. Нужен резистор 220 Ом 1 Ватт.
37. Разомкнуть выключатель.
38. Установить джампер на разъем CalR.
39. Подключить вышеупомянутый резистор между Ip и Ip/Vs. Подключить минус вольтметра к земле контроллера.
40. На выходе контроллера (точка Vout) должно быть 2,5 Вольта.
41. Замкнуть выключатель.
42. Напряжение резко упадет. После некоторой паузы будет медленно расти.
Пройдет около 1 минуты и 15 секунд прежде чем напряжение достигнет максимума.
Для резистора 220 Ом начальное напряжение около 1,5 Вольта, а конечное около 3,7 Вольта.
Отключить вольтметр. Снять джампер с разъема CalR. Отпаять выключатель. Разомкнуть контакты 3 и 4 оптопары ISO1.
Обязательно поставить по цепи +12 вольт предохранитель (на 3 ампера пойдет).

Теперь контроллер для датчика NTK готов к использованию (осталось только убедиться, что схема управления нагревателем работает).
Работоспособность проверяется без подключенного датчика. После 5-6 секунд после включения светодиод должен загореться.
С датчиком он загорится через более длительное время (до 1 минуты).


Чтобы переделать контроллер под LSU необходимо:
1. Заменить резистор R28 на 62 Ом (желательно 61.9).
2. Заменить резисторы R10 и R20 на 200k (желательно очень близкие по значению).
3. То же и для резисторов R29 и R30. Меняем на 22k.
4. Я еще поменял конденсатор С10 с 1мкф на 0.33мкф.
Теперь датчик LSU подключается к точкам Ip, Ip/Vs, Vs, RCal (не путать с джампер CalR!!!), HT+, HT-.
Самое главное - проверка. После подключения датчика и питания +12 В (с компа не подойдет - маловато) и когда загорится светодиод напряжение на выходе контроллера (на чистом воздухе без паров бензина, газа и т.п.) должно быть около 4 Вольт (3,98 ... 4,02).
4 вольта будет при условии, что на 10й ноге U4 2,5 Вольта. Главное не 4 Вольта (может быть и 4,07 В/2,57 В), а разница между ними в 1,5 Вольта.

По показаниям такая штука получилась:

где-то до 2000 об/мин врет (позже проанализирую и компенсирую), но когда выходим за 2000 об/мин (2500 и выше) показывает точно как газоанализатор, но намного быстрее. Да, кстати. Табличка стандартная:

AFR Vout
10,08 1,400
10,23 1,450
10,38 1,500
10,53 1,550
10,69 1,600
10,86 1,650
11,03 1,700
11,20 1,750
11,38 1,800
11,57 1,850
11,76 1,900
11,96 1,950
12,17 2,000
12,38 2,050
12,60 2,100
12,83 2,150
13,07 2,200
13,31 2,250
13,57 2,300
13,84 2,350
14,11 2,400
14,40 2,450
14,70 2,500
15,25 2,550
15,84 2,600
16,48 2,650
17,18 2,700
17,93 2,750
18,76 2,800
19,66 2,850
20,66 2,900

Выходной сигнал широкополосного лямбда зонда в отличие от двухуровневых зондов несёт сведения не только о направлении отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического, но и о его численном значении. Анализируя уровень выходного сигнала широкополосного лямбда зонда, блок управления двигателем рассчитывает численное значение коэффициента отклонения состава рабочей смеси от стехиометрического состава, что, по сути, является коэффициентом лямбда.

Для широкополосных зондов производства BOSCH выходное напряжение чувствительного элемента зонда (чёрный провод относительно жёлтого провода) изменяется в зависимости от уровня содержания кислорода в отработавших газах и от величины и полярности электрического тока, протекающего по кислородному насосу зонда (красный провод относительно желтого). Блок управления двигателем генерирует и подает на кислородный насос зонда электрический ток, величина и полярность которого обеспечивает поддержание выходного напряжения чувствительного элемента зонда на заданном уровне (450 mV).

Если бы двигатель работал на топливовоздушной смеси стехиометрического состава, то блок управления двигателем установил бы на красном проводе напряжение, равное напряжению на желтом проводе, и ток, протекающий через красный провод и кислородный насос зонда, был бы равен нулю.

При работе двигателя на обеднённой смеси, блок управления двигателем на красный провод подаёт положительное напряжение относительно желтого провода, и через кислородный насос начинает течь ток положительной полярности. При работе двигателя на обогащенной смеси, блок управления изменяет полярность напряжения на красном проводе относительно жёлтого провода, и направление тока кислородного насоса так же изменяется на отрицательное. Величина тока кислородного насоса, устанавливаемая блоком управления двигателем, зависит от величины отклонения состава топливовоздушной смеси от стехиометрического состава.

В электрическую цепь кислородного насоса включен измерительный резистор, падение напряжения на котором и является мерой уровня содержания кислорода в отработавших газах.

Кстати, чтобы не было ни у кого иллюзий по поводу работы широкополосного датчика кислорода... сам датчик (бошевский) это просто высокопрециссионная сдвоенная узкополосная лямбда с подогревом... одна половинка лямбды используется как обычно, как узкополосная - это снимаемый сигнал... вторая половинка работает по так называемому эффекту пампинга кислорода... он основан на обратном эффекте, то есть не вырабатыванию ЭДС под действием разности концентрации кислорода на разных электродах лямбды, а на перекачке кислорода от одного электрода к другому при приложенном к электродам напряжении... грубо говоря, лямбда это твердоэлектролитический перезаряжаемый источник ЭДС с небольшой натяжкой... так вот... половина датчика, которая используется как чувствительный элемент, используется как обычно, она показывает "богато" или "бедно"... если при этом не задействуется вторая половинка датчика (кислородная помпа), то работа аналогична обычной узкополосной лямбде - когда богаче 14.7, высокий уровень, когда беднее - низкий... но... если при этом подать напряжение на вторую половинку датчика, то она начнет подкачивать в область первой половины кислород из атмосферы... и тем больше кислорода, чем больше ток пампинга... что при этом происходит?... первая половинка получит дополнительный кислород из атмосферы в свою чувствительную зону и при той же концентрации кислорода в отработанных газах начнет переключаться с "богато" на бедно при более богатой смеси... пилообразно повышая ток "пампинга", ловим момент переключения чувствительной половинки с "богато" на "бедно" и по данным калибровки вычисляем, насколько "богато"... калибровка выполняется запоминанием уровня тока пампинга при работе датчика в атмосферный воздух как эталонное содержание кислорода... так вот... сам широкополосный датчик (как пример BOSCH LSU) без контроллера, (который работает по вышеописанному алгоритму и хранит калибровку данного датчика) мертв, точнее представляет из себя обычную узкополосную лямбду... широкополосные функции ему делает именно контроллер... контроллер LC-1 от innovate как раз и есть такой контроллер... по мимо управления зондом он еще выполняет функции эмуляции сигнала узкополосной лямбды и выдачу аналогового напряжения 0-5v в зависимости от богатости смеси, плюс, выдает во встроенный компорт лог-данные