Широкополосный датчик кислорода AEM 30-4100

Откатал я только 50 тысяч после плановой замены переднего датчика кислорода и хоть согласно регламента ещё не пришло время его менять, но возникла необходимость его заменить на широкополосный датчик кислорода (ШДК) с индикатором качества сгорания топлива на приборной панели.

Сразу предупреждаю, текст не для профи и будет многа букав.

Широкополосный датчик кислорода лично я бы назвал самым полезным дополнительным прибором в машине, который показывает качество приготовления топливно-воздушной смеси (ТВС) и качество её правильного сгорания. И ежу понятно, что правильное приготовление ТВС влияет на расход, ускорение и другие моменты в вождении, которые водитель ощущает своей пятой точкой. А на приборе он это ещё и увидит воочию.

Особенно ШДК пригодится тем, кто ездит на газе (пропан-бутане), т.к. при переключении с бензина на газ можно легко проконтролировать качество заправленного газа и правильность настройки газовых мозгов, которые воруют информацию с бензинового мозга и управляют газовыми форсунками. Собственно поэтому я и решил его поставить.

Чтобы двигатель работал идеально, он должен получать в свои цилиндры такую топливно-воздушную смесь (ТВС), которая должна состоять из 1-й части топлива и 14,7 частей воздуха. Тогда ТВС сгорит без остатка и такое соотношение ТВС называется «стехиометрическим». Правильно создать эту стехиометрию и есть главная задача любого инжектора или карбюратора.

В нашем случае, на инжекторе, это происходит так: электронный блок управления двигателем (ЭБУ) с помощью датчиков во впускном тракте "видит" сколько воздуха поступает в двигатель и даёт команду форсункам впрыснуть ровно столько топлива, чтобы в итоге было соотношение 14.7:1 и тогда смесь сгорает без остатка, а в выхлопном коллекторе будет совсем немного несгоревшего кислорода.

Если ЭБУ посчитает нужным добавить мощность двигателю, то он начнёт обогащать и смешивать ТВС в пропорции 12:1, и тогда в выхлопе исчезнет несгоревший кислород, но появится несгоревшее топливо и такая смесь будет называться богатой.

А если ЭБУ захочет сделать двигатель более экономичным в определённые моменты, то он обеднит ТВС до пропорции 15.4:1 и в выхлопе появится значительное количество кислорода и такую смесь назовут бедной.

Кстати, при прогреве двигателя пропорция ТВС может быть гораздо ниже 12:1, я видел зимой и 8:1, т.к. холодное топливо не успевает полностью испаряться в цилиндрах и потому ЭБУ его льёт с избытком, чтобы итоговая стехиометрия испарившегося топлива с воздухом была 12,6:1.

Собственно вы это и сами сможете увидеть на любом сканере, который вы подключите к мозгам своей машины и найдёте там расчётную стехиометрию в параметре "Air/Fuel Ratio" или "AFR":

Написанное выше делает любой ЭБУ на любой машине согласно вот этого графика (если в ЭБУ никто не лазил своими кривыми ручонками):

Т.к. я сейчас подбираю хорошие свечи для газа и хочу визуально диагностировать пропуски зажигания или пропуски воспламенения в цилиндрах, то мне нужно постоянно видеть работу двигателя в виде конкретных цифр стехиометрии.

Для этого я купил широкополосный лямбда-зонд фирмы АЕМ 30-4100, в комплект которого входит собственно сам датчик и "мозги", которые на выносном циферблате показывают стехиометрию в цифровой и визуальной форме (в виде шкалы из светодиодов). Светодиоды я сразу поменял местами и теперь мне они показывают диапазон богатой смеси жёлтым цветом, оптимальный диапазон — зелёным, а бедную смесь — красным (т.к. это наиболее опасный режим работы — можно поймать детонацию или сжечь себе клапаны).

Циферблат я разместил прямо на приборной панели, чтобы он всегда был в поле периферического зрения.

Подключение ШДК к ЭБУ двигателя было осуществлено с помощью специального выхода для эмуляции сигнала узкополосной лямбды (Nernst Emulation), который оказался гораздо точней для работы ЭБУ, чем родной узкополосный датчик кислорода, т.к. переключение состояния богатая/бедная смесь происходят настолько быстро, что привычная всем синусоида датчика кислорода теперь сжалась по оси Y до значений 0,45-0,55 вольта.

Топливный баланс O2 из обычного пилообразного графика превратился в узкую змейку, т.к. ШДК намного быстрее реагирует на изменение смеси.

Было:

Стало:

Чтобы было ещё легче понять, как работает широкополосный датчик кислорода я снял несколько видео с его показаниями:

1. Двигатель работает на холостом ходу, впрыск на форсунках 2.2 миллисекунды, стехиометрия колеблется около 14,7, как и положено. Я програмно отключаю одну форсунку и можно увидеть как меняются показания ШДК. Он видит в выхлопе много несгоревшего кислорода (один цилиндр гонит воздух) и сразу показывает "бедную" смесь. При этом ЭБУ увеличивает впрыск на оставшихся форсунках до 2,6 миллисекунд, чтобы выровнять обороты холостого хода до заданных 750 об/мин и таким образом компенсировать неработающий цилиндр работой оставшихся трёх цилиндров.

2. Движение по трассе на круизе. ЭБУ задаёт при равномерном движении стехиометрию 14,7:1, что и показывает мой ШДК колеблясь от 14 до 15. Второй прибор в кадре показывает мгновенный расход в литрах в час (7,5 л/ч), чтобы оценить количество одномоментно сгораемого топлива (не путайте этот параметр с литрами на 100 км.) С 20-й секунды начинается плавное ускорение, ЭБУ меняет стехиометрию на 12,6:1 и диодный индикатор сразу уходит в жёлтую зону. Постепенно мгновенный расход вырастает до 20 л/ч на скорости 120 км/ч. Потом я отпускаю педаль газа, форсунки выключаются, из всех цилиндров в выхлопную трубу идёт чистый воздух и ШДК начинает показывать бедную смесь вне диапазона измерения.

P.S. Покатавшись с этим датчиком какое-то время, я увидел много интересных закономерностей в работе двигателя. А ещё я понял, что весь этот модный "чип-тюнинг" — это бессовестный развод на бабки. Уверяю, что никто не сделает лучше топливные карты, чем они были сделаны в заводской прошивке.

Чип-тюнинг это кристально чистое и незамутнённое наеб@лово. Снизить расход они точно не смогут. Смогут, разве что, увеличить расход там, где это совсем не нужно. На ютюбе есть отличное видео с красным пикапом, которому какие-то американские чип-тюнеры напрограммировали на мощностных режимах AFR ~ 10, вместо положенных значений = 12,0-12,6. В итоге умные люди вернули ему стоковую прошивку и мощность машины существенно увеличилась!