Lambda Szonda Hibajelei Suzuki AN 650 Esetében
A lambda szonda (oxigén szenzor) elengedhetetlen része a korszerű motorvezérlő rendszereknek. A benzines modellekben jelentős ráhatása van a benzin-levegő keverék összetételére, ezért kiemelt jelentőséggel bír a motorvezérlő rendszerben.
Tapasztalatok szerint az Otto-motorral szerelt autók egy része csökkent működőképességű, vagy rosszabb esetben teljesen működésképtelen szondával üzemel. Legalább ekkora a száma azoknak az eseteknek, amikor téves hibabehatárolás miatt, vagy kósza ötletnek engedve tökéletesen működő szondát cserélnek le és dobnak ki.
A működésképtelen lambda szonda jelentős túlfogyasztást okozhat, a benzinben túl dús keverék ráadásul lemossa a hengerfalról az olajfilmet, ami rendellenes motorkopáshoz vezet. A benzinnel felhígult motorolaj kenési problémákat okozhat. A dús keverék miatt a katalizátor hatékonysága drasztikusan leesik, a környezetet feleslegesen terheljük.
Cikkünkben részletesen tárgyaljuk a lambda szonda hibajeleit, a lehetséges okokat és a javítási lehetőségeket.
A Lambda Szonda Működése
Alapértelmezésben un. "feszültségugrás-szondákról" beszélünk. A szabályzószonda a motor és a katalizátor közé van beépítve. Mivel korrekt működése viszonylag magas hőmérsékleten indul el ("megszólalási hőmérséklet", kb. 350 Celsius fok), legtöbbször fűtőelemet is alkalmaznak. Az 1, vagy 2 vezetékesben nincs fűtőelem, a 3, 4, ill. több vezetékesben viszont igen.
A szonda a kipufogógázok oxigéntartalmának függvényében változtatja a feszültségét, pontosabban feszültséget generál. Szegény keveréknél 0-0,3V, dúsnál 0,7-0,9V körüli ez az érték. (Ez a hagyományos, ún. Nernst szondára, és a planár szondára igaz).
Az ideális, sztöchiometrikus, lambda=1 értékű keverékösszetételhez közelítésre, illetve ebből a tartományból történő kilépésre - nagyon szűk mezőn, az ún. lambda ablakon belül - nagy feszültségváltozással válaszol. Ez teszi alkalmassá a motorvezérlő rendszerben betöltött kiemelt szerepére.
A keverék változására rendkívül gyorsan reagál: a szakirodalom a szonda reakcióidejét 100ms alatti értékben határozza meg. A vezérlőegység ennek alapján ha dús a keverék, szegényíti, ha szegény, akkor dúsítja azt, a befecskendező szelepek nyitási idejét változtatva.
A szokásos szabályozási sáv lambda értéke 0,97-1,03, ezt a tartományt nevezzük lambda ablaknak. Ilyenkor a szabályozás visszacsatolásos (closed loop).
Vannak a motornak olyan működési körülményei, amikor a keverékképzés - átmenetileg - eltér az ideálistól, a keverékképzés elhagyja a lambda ablakot. Ilyen a hidegindítás, a motor ilyenkor dúsabb keveréket igényel (és még a szonda sem érte el a megszólalási hőmérsékletet), ilyen a teljes terhelés állapota és a tolóüzem (motorfék).
Nem felmelegedett szonda, vagy vezetékszakadás esetén az ECU hardveresen egy alapértékkel (általában 0,45V körül) helyettesíti be a kiesett jelet. Ilyenkor a motor open loop üzemmódban működik.
Minek ez bele...? Egy lambdaszonda élete
A Lambda Szonda Típusai
Két fő típusa van a lambda szondáknak:
- Nernst-szonda: Belső felépítése bonyolultabb.
- Planár szonda: Lényegesen jobb tulajdonságokkal bír, mint a Nernst-szonda. Már 150 Celsius fokos kipufogógáz hőmérsékleten működik, így a "megszólalási ideje" rendkívül kicsi, 3-5 másodperc. Akár 930 fokos hőmérsékletet is elvisel, várható élettartama hosszú. A planár szonda mára teljesen kiszorította a Nerst-szondát a gyári, első beépítés tekintetében.
Az ábrán egy fűtött, 4 vezetékes szonda feszültségviszonyai láthatók. Felül, pirossal a szonda által generált feszültséget jelenítettük meg. Egy másik csatornán kékkel a szondafűtést vizsgálhatjuk. A bemelegedett szonda már nem igényli a folyamatos fűtést. Esetünkben a kb. 180 ms-os árammentes szakaszokat a kb. A fűtőbetét ellenállása szonda típusonként változó lehet.
A motorvezérlő rendszerek egy része érzékeny a fűtőbetét ellenállására: ha az eredetitől eltérő ellenállással bír a kicserélt lambda szonda, hibaüzenetet generálhat.
Mit tegyél, ha a Mazda 3 lambda szonda hibát jelez?
A hagyományos lambdszondák szakszerű ellenőrzése kizárólag oszcilloszkóppal lehetséges. A mindennapi gyakorlatban a legtöbb szerviz természetesen diagnosztikai készülékkel vizsgálja a lambdaszondákat, keverékkorrekciós értékeket.
Egy szonda általában 150-180 ezer km után kiöregszik, lelassul, a csúcstól-csúcsig feszültség értéke erősen lecsökken. Ilyenkor csak a csere segít. (Találkozni lehet 220ezer km-t futott, de még kielégítően működő szondával is.)
A fejlődés a lambda-szabályozásban (is) jól követhető. Először új kivitelű szondák jelentek meg (pl. planár). Jöttek a kocsitest független beépítési módok, majd egyes típusokba 5 Voltos szondákat szereltek.
Itt a katalizátor előtti szondának a funkciója változatlan, ez a szabályzószonda. A katalizátor után megjelent viszont a monitorszonda, aminek a feladata a katalizátor korrekt működésének ellenőrzése. Ha a monitorszonda amplitúdója adott körülmények között egy kritikus határt elér, az a katalizátor hatékonyságának csökkent állapotát jelzi.
A legújabb: az 5 ill. 6 vezetékes (ún. szélessávú) lambdaszonda. Extra széles működési tartományban dolgozik, 0,7-4 lambda érték között.
Szegény keverékes közvetlen befecskendezésű rendszereknél csakis ez jöhet számításba. Egyes autógyártók (pl. VW-Audi csoport) előszeretettel alkalmazza hagyományos, külső keverékképzésű motorjainál is, de a legtöbb részecskeszűrős dízelmotornál is megtaláljuk.
A nagyméretű szondacsatlakozó rejt még egy kalibráló ellenállást is, mely az ECU felé külön kivezetést kapott. Ez a magyarázat arra, hogy a szonda ugyan csak 5 vezetékes, a csatlakozótól az ECU-ig már 6 kábel fut.
A mindennapi diagnosztikában ezek közül három vezeték érdemel kiemelt figyelmet. A fűtésszálak vizsgálatának (Bosch szondánál: szürke-fehér) felmelegedett szonda esetén hasonló eredményt kell hoznia, amit az oldal első oszcillogramjának alsó részén, kék színnel látunk, mivel itt is szakaszos fűtésről van szó.
A szonda működését a "Szivattyúcella pozitív" kábel feszültségviszonyai mutatják. Megfelelő, lambda ablakon belüli keverékösszetételnél - és persze hibátlan szondánál - szinuszjelhez közeli, csúcstól-csúcsig kb. 0,6 Volt amplitúdójú jelsorozatot kapunk állandósult üzemben. (Mint a lenti ábrán is észrevehető, ezt a jelsorozatot ne a Nernst szondáknál megszokott 0 és 1 Volt közötti tartományban várjuk.)
Az eddig említettektől teljesen eltérő az ún. "ellenállás-ugrás" szondák működési módja. (Ezen a néven kevesen ismerik, beleértve a legtöbb alkatrész forgalmazót is. Az "5 Voltos, négyvezetékes szonda" jobban elterjedt megjelölés.) Itt a kerámiaelem titándioxidból készül, ennek a tulajdonsága, hogy az ellenállását az oxigénkoncentráció függvényében változtatja.
Itt az ECU által előállított feszültség csökkenésének a mértéke a szonda ellenállásától függ, ezt használja fel az ECU a keverék pillanatnyi összetételének pontos megállapításához. Meglehetősen magas a megszólalási hőmérséklete, ezen részben segít a szonda fűtés.
Nagyon kevés motornál találkozhatunk ezzel a szondatípussal, pl. a BMW, az Opel, a Volvo néhány típusán.
Hibajelek és azok okai
A motorvezérlő által küldött hibajelek két csoportra oszthatók:
- Pontosan meghatározza a hiba eredetét.
- Konstatál egy jelenséget, az azt kiváltó okot azonban már a szerelőnek kell megtalálnia.
A motorvezérlés több hibajelet is tárolhat. Az egyik leggyakoribb a katalizátor utáni, úgynevezett „monitor” lambdaszonda hibája. Ennek a szondának a feladata a katalizátorból távozó kipufogógáz károsanyag-tartalmának ellenőrzése, tehát keverékképzési, gyújtásidőzítési, azaz motorvezérlési jelekhez nem szállít adatokat, csak az említett feladatot végzi.
Egy másik jel egy jóval általánosabb gondról tájékoztat: hibás a keverékképzés.
A leggyakoribb okok:
- Hibás lambda szonda: A szonda nem megfelelően érzékeli a kipufogógáz oxigéntartalmát.
- Fals levegő: A motor fals levegőt szív, ami megváltoztatja a keverékképzést.
- Üzemanyagnyomás problémák: Az üzemanyagnyomás-szabályozó meghibásodása.
- Gyújtáshibák: Hibás gyertyák, kábelek vagy trafók.
- Katalizátor problémák: A katalizátor nem megfelelően működik.
A hibajelek megjelenésekor a "check engine" lámpa felvillanhat a műszerfalon.
Az Üzemanyagnyomás-Szabályozó Hibái
A tökéletes égéshez a levegő és az üzemanyag arányának hajszálpontosnak kell lennie a hengerekben - ezt hívjuk sztöchiometrikus keveréknek (benzin esetében kb. 14,7:1). Ebben a kényes egyensúlyozásban kulcsszerepe van az üzemanyagnyomás-szabályozónak.
Ha ez a szabályozó kezd öregedni - bereped a membrán, beszorul a rugó, vagy egyszerűen csak tele lesz korommal és lerakódással -, azonnal borul minden.
Amikor beindítja az autót, az üzemanyagszivattyú (ami általában a tankban lakik) azonnal munkához lát: felpörög, és elkezd kiszivattyúzni egy pontosan meghatározott nyomással az üzemanyagot a tartályból.
Folyamatosan figyeli, hogy a szivattyú éppen hány bar nyomást küld a railbe, és ha ez több a kelleténél (általában 3-6 bar között van az érték típusonként), egyszerűen kinyit egy visszafolyó ágat, és a felesleges benzint vagy gázolajat szépen visszavezeti a tankba.
Tapasztalataink szerint egy hibás nyomásszabályozó pontosan ugyanolyan idegesítő, „hol megy, hol nem” tüneteket okoz, mint a piszkos injektorok, csak jóval olcsóbb és gyorsabb cserélni.
Az Üzemanyagnyomás-Szabályozó Hiba Jelei
A nyomásszabályozó első árulkodó jelei általában finomak, de egyértelműek, ha odafigyel az ember:
- A motor néha „köhint” egyet.
- Gyorsításkor lomhább a kelleténél.
- Többet kér a tankolásnál, mint korábban.
- A jármű dús, fekete füstöt ereget.
- A motorja dúsan működik, lassítás közben visszasülhet.
- A motor nem indul el.
- Az üzemanyagszivattyú hangos.
Ha ezeket észleli, ne várja meg, míg durvább lesz a helyzet (pl. hidegen egyáltalán nem indul, melegben fulladozik, vagy már a műszerfalon is villog a motorhibajelző).
Ha a vákuumcső közvetlenül az üzemanyagnyomás-szabályozóhoz csatlakozik, ha üzemanyag van benne, akkor probléma van. Az egyetlen módja, hogy biztosan megtudja, ha kikapcsolja a járművet, leveszi, és megnézi.
Ha túl sok benzint kap az autó (dús keverék), akkor az el nem égett benzin a kipufugón át távozik, és üzemmeleg állapotban képes berobbanni a kipufogóban.
Az üzemanyagnyomás-szabályozó nem csak „finomhangol”, hanem egyenesen életbevágó szerepe van abban is, hogy reggel, amikor elfordítja a kulcsot, a motor tényleg beinduljon.
Lehet, hogy kezdetben be tudja indítani a motort, de végül meghibásodik. Ha az üzemanyagszivattyú „zúgó” hangot hallat, akkor lehet, hogy elromlott. Mindkét esetben ugyanaz a vége: vagy túl sok, vagy túl kevés üzemanyagot kap a motor - és egyik sem jó hír.
Ha ilyet észlel, ne halogassa, mert a szivárgó benzin vagy gázolaj pillanatok alatt tüzet foghat a forró kipufogón. Az eredmény? És ami a legrosszabb: ezek nem csak kényelmetlenségek.
Szóval ha a diagnosztika ingadozó vagy hibás nyomásértéket mutat, vagy az autó „furán viselkedik”, ne hagyjuk tovább romlani. Egy új nyomásszabályozó csere pár tízezer forint és pár óra munka, de megspórolhatunk vele egy komplett motorfelújítást vagy egy katalizátor-csere számlát.
Ezután olyan problémák merülnek fel, amelyek miatt az autó másképp viselkedik és/vagy biztonsági kockázatot jelenthet.
Ha arra gyanakszik, hogy meghibásodott az üzemanyag nyomásszabályozó, megvizsgálhatja saját maga, vagy elviszi egy műhelybe, és átvizsgáltatja egy autószerelővel.
Javítási Lépések
A javítás a lambdaszonda cseréjével kezdődhet. Ehhez kézügyesség és speciális kulcs is szükséges, mivel az adott típusnál a tűzfal alja és a lefelé-hátrafelé tartó kipufogócső közötti szűk helyen kell keresni a szondát.
A szerelők a hibajelek törlése után, ha a probléma továbbra is fennáll, további vizsgálatokat végeznek.
Mivel tíz év feletti, közel 200 ezret futott autó volt az alany, számba vették, mi minden öregedhetett el. A gyújtást hibaokként kizárták, minthogy kevéssel előtte kapott az autó új gyertyákat, kábeleket és sortrafót.
Megoldásként felmerült, hogy falsot szívhat a motor, amire más jel is utalt. Átnézve feltűnt a szerelőknek a kartergáz-visszavezető csőrendszer már javítgatott, nem gyári állapota, a motorblokk felől repedésekkel. Mivel ez a rendszer összeköttetésben van a szívóoldali vákuumcsövekkel (onnan kap vezérlést), a cseréje mellett döntöttek.