О стехиометрии, лямбда-регулировании и адаптациях.

[Kira]

Стехиометрия.
Упрощённо это понятие о идеальном соотношении компонентов для прохождения химической реакции. Для интересующихся деталями есть яндекс.
В случае реакции горения бензина в воздухе нужно 14.7 частей воздуха на 1 часть бензина. Если воздуха будет меньше, бензин сгорит не весь, образуется копоть и т.д. Если воздуха будет больше, бензин будет гореть крайне неохотно, а то и вообще не загорится. Поэтому задача системы управления двигателем - постоянно поддерживать стехиометрический состав смеси на любой высоте, в любую погоду, при любых оборотах и нагрузках. Для чего в памяти блока управления есть соответствующие карты - таблицы, в которых написано на какой срок открывать форсунки в зависимости от нагрузки, оборотов и показаний датчиков. Но ничто не вечно под Луной. В силу различных причин постепенно меняются и характеристики датчиков, и состояние двигателя, порой нестабильны и показатели топлива. Чтобы избавить от необходимости частых подрегулировок, логично решили, что блок управления должен сам приспосабливаться к подобным переменам.

Лямбда-регулирование.
Лямбда-зонд или датчик кислорода — штука, которая мерит количество несгоревшего кислорода в выхлопе. Грубо, это батарейка, работающая без кислорода. Нет кислорода - она выдаёт 900мВ, появляется кислород - перестаёт работать, на выходе 0В. Но работает она только прогревшись до 350+ градусов, поэтому снабжена собственным обогревателем. Блок управления постоянно её опрашивает и по результату меняет продолжительность удара током по форсункам, что приводит к обеднению или обогащению смеси и, соответственно, появлению или исчезновению кислорода в выхлопе.
Чтобы блок не обманывался когда видит с холодной (а потому не работающей) лямбды 0мВ и не уводил смесь в обогащение, он постоянно подаёт на неё напряжение 450мВ, которые нагретая работающая лямбда легко перебивает. Холодная лямбда не может просадить эти 450мВ и блок понимает что она пока не работает. По этой же причине блок не сразу увидит, что лямбда (сам датчик, а не обогреватель) - отсоединен, ибо он его не может проверить как резистор или ишо как, поэтому ошибка на обрыв сигнала формируется не сразу а с большой задержкой.
Таким образом, если напряжение на лямбде больше 0,45В, блок счтает, что кислорода в выхлопе мало (смесь богатая), а если меньше 0,45В - много (смесь бедная). Он пытается добиться, чтоб смесь была стехиометрическая или коэффициент λ был равен единице. Но, учитывая дискретный характер работы лямбды(широкополосные датчики мы не рассматриваем), этого сделать невозможно в принципе, поэтому λ постоянно колеблется около единицы.
В общем случае процесс можно представить в следующем виде:


Есть одно исключение - PMS Siemens дает напряжение на лямбду почти 1500мВ вместо 450.

Какое-то представление о исправности лямды может дать диагностика. На прогретом двигателе после не менее двух минут работы на ХХ скачки напряжения на лямбде должны быть не менее 300мВ и должны происходить несколько раз в секунду.
Но наверняка можно судить о её работоспособности только глянув на осциллограммы её работы.

Признаки уставшей лямбды:


Зелёный - исправная.
Синий - снижена амплитуда сигнала.
Красный - задержка реагирования на изменения состава смеси.
Чёрный - датчик умер окончательно.
Здесь реальные осциллограммы различных исправных и не очень лямбд.

Адаптации.
Это поправки к картам впрыска, упомянутым в первом абзаце. Числа, которые прибавляются или на которые умножается заложенное в памяти блока управления время открытия форсунки. Адаптации бывают кратковременные и долговременные. Долговременных три или две. На ХХ, на частичных нагрузках и на полной нагрузке.
Теперь  том, откуда они берутся. Посмотрим на рисунок.


Зелёная линия - время открытия форсунок. Синяя - напряжение на датчике кислорода. По горизонтальной оси время работы двигателя.
Упрощённо, масштаб не соблюдён, цифры взяты от балды, но некоторое представление о процессе он всё же даёт.
Начнём с отметки "А". Всё, что было раньше обсуждать не будем, это прогрев мотора и лямбды. Итак, датчик кислорода нагрелся до рабочей температуры, включилось лямбда-управление и смесь регулируется продолжительностью впрыска топлива на основании напряжения на лямбде. Теперь возьмём дрель и сделаем дырку в воздуховоде. Это соответствует отметке "Б" на рисунке. Воздуха стало всасываться больше, смесь остаётся бедной, что и показывает блоку управления лямбда.  Блок управления по привычке пытается подкорректировать это и увеличивает время впрыска, но корректировки оказывается недостаточно. Лямбда-регулирование отключается (переходит в открытый цикл). Тогда блок управления начинает понемногу добавлять время впрыска. После нескольких таких добавлений лямбда снова показывает богатую смесь (отметка "В") и всё возвращается на круги своя (закрытый цикл), только среднее время впрыска увеличилось. Что можно увидеть при помощи диагностики.



21 O2S (lamda) control before TWC (в процентах) как раз и есть эта самая адаптация. Она называется кратковременной, поскольку оперативно реагирует на изменения показаний датчиков и не сохраняется после выключения зажигания.
В некоторый момент времени (раз в несколько десятков минут) блок управления проверяет её, отключив вентиляцию бака и прочее, могущее на неё повлиять и переписывает её в долговременную адаптацию, которая не стирается даже после отключения аккумулятора. После этого кратковременная адаптация обнуляется, и диагностика снова покажет 0%. Зато изменится долговременная 26 Self-adaptation СТР (idle).



Примерно так же работает и другая долговременная адаптация  25 Self-adaptation Partial load factor, только уже не на ХХ, а на частичных нагрузках. И табличные значения не суммируются со значением адаптации, а умножаются на него. Например, фактический расход воздуха 150 кг/ч, сканер прочитал значение коррекции 1,10 (плюс 10%). Это значит что для вычисления времени впрыска используется значение 165 кг/ч  (150*1,1=165).

[hfmscаn]

Хорошая тема, респект автору.

Добавлю про HFM систему.
адаптации на ней на холостом ходу выражаются в кг\ч, называется idle speed air. диапазон изменения от -3.5кг до +3.5кг.
В крайних значениях адаптации ЭБУ формирует ошибку по адаптации смеси на ХХ 049 или 050.
Как это работает - для примера ДМРВ показывает расход 7 кг\ч, а адаптация idle speed air имеет значение +3кг\ч,
в этом случае любой сканер покажет расход воздуха на холостом ходу 10 кг\ч (7+3), и это же значение будет использовано для расчета времени открытия форсунок.
Если выполнить сброс адаптации ( reset adaptation ) то поле idle speed air примет значение 0, показания ДМРВ будут отображаться "как есть", но корректор состава смеси O2 sensor conrol достигнет величины +25% и вызовет ошибку 035 "бедная смесь".

нередко встречается ситуация на w202 (рестайл) c мотором 111 , ДМРВ плоская фишка - умирает расходомер, ЭБУ фиксирует ошибку на него 009\010, и считает расход воздуха по дросселю, но дроссель обычно грязноват (имеет повышенный угол открытия на ХХ) что приводит к расчету повышенной величины расхода воздуха (например реально 10 кг\ч, а по дросселю считает 13 кг\ч). В последствии это приведет к тому что адаптация idle speed air примет значение -2...-3.5кг\ч но система будет работать нормально. установка нового расходомера приводит к тому, что он начинает показывать честный расход воздуха, например 10кг\ч, но с учетом адаптации например -3 кг\ч, ЭБУ будет считать расход воздуха 7кг\ч что мало, это приводит к тому что корректор смеси O2 sensor control % достигает величины +25% и появляется ошибка 035 "бедная смесь". Из этой ситуации, как правило, можно выйти только через сброс адаптации, после чего двигатель начинает нормально работать

[Groda_Pavel]

К вопросу про долговременные адаптации. К примеру заменил человек умирающий дмрв, но адаптации при этом не сбросил. Станут ли они со временем на нужное значение или нет?

[hfmscаn]

К вопросу про долговременные адаптации. К примеру заменил человек умирающий дмрв, но адаптации при этом не сбросил. Станут ли они со временем на нужное значение или нет?

на этот вопрос нет однозначного ответа. чаще встанут на место, изредка нет. все зависит от того насколько сильно они уплыли...
если они не встанут, то это будет сопровождаться ошибкой на смесь (бедная или богатая)..
в общем случае диагност когда видит параметры - сразу может сказать нужно сбросить или нет.