Ce este Sonda lambda ?

Ce este Sonda lambda ?


Ce este sonda lambda reprezinta  un senzor care măsoară conținutul de oxigen în fluxul gazelor de evacuare a unei mașini.

Prin intermediul valorii lambda obținută, sistemul de control al motorului reglează amestecul de combustibil-aer. În fereastra lambda dreaptă, un convertor catalitic cu trei căi poate reduce emisiile de oxizi nocivi de azot, hidrocarburi și monoxid de carbon cu mai mult de 90%. Explicăm în detaliu cum funcționează.

Sonda lambda, sarcina și principiul de bază

Sonda lambda măsoară cantitatea de oxigen rămasă în gazele de eșapament după ardere și trimite un semnal analogic, electric la unitatea de comandă a motorului. Acolo este interpretat și utilizat împreună cu alți parametri pentru formarea amestecului,  cantitatea de injectare pentru combustibil este controlată. Deoarece sonda lambda reglează în mod indirect raportul dintre aer și combustibil, se mai numește și o sonda de control. În vehiculele moderne, sonda de comandă este completată cu o sondă de comandă sau o sondă de diagnosticare în spatele convertorului catalitic.

De unde senzorul lambda își trage numele?

Sonda lambda își poartă numele deoarece măsoară raportul aerului de combustie λ (lambda). Astfel, raportul de masă al aerului și combustibilului unui proces de combustie este descris în teoria arderii. De la λ, de ex. procesul de combustie, temperaturile, încărcătura poluantă sau eficiența derivată. În tehnologia gazelor de eșapament a automobilelor, λ = 1 înseamnă că este disponibil cât mai mult aer necesar pentru arderea completă a combustibilului. Acesta este denumit amestec stoichiometric. Desigur, acest raport diferă în funcție de combustibilul utilizat. În timp ce, pentru arderea unei părți din etanol sunt necesare nouă părți de aer, iar benzina este de aproximativ 14,7 părți. Deci, gazul are nevoie de mai mult aer decât etanolul pentru a arde complet.

Care este valoarea lambda corectă?

Acestei întrebări nu i se poate da un răspuns la modul general, deoarece valoarea lambda afectează trei variabile țintă diferite ale unui motor: puterea, consumul și impactul asupra mediului. Pentru a înțelege contextul, ar trebui să definim mai întâi câțiva termeni. Dacă valoarea lambda este mai mică de 1, se numește un amestec bogat, deoarece nu este ars tot combustibilul. Cu un exces de aer, valoarea lambda este mai mare decât 1, dar se vorbește despre un amestec slab, deoarece este mai mult aer disponibil decât este necesar pentru combustie. Fereastra lambda (lambda este cuprinsă între 0,97 și 1,03) este intervalul ideal pentru catalizatorul în care se obține cea mai mare performanță de curățare. Pot fi făcute următoarele afirmații despre valoarea lambda:

 

  • λ = 0,85 – putere maximă, consum mare, nociv pentru mediu
  • λ = 1,00 – echilibru între consum și performanță, ecologic
  • λ = 1,10 – consum redus de combustibil la pierderi de putere și probleme cu catalizatorul

Sonda Lambda și convertorul catalitic asigură aer curat

Deoarece arderea combustibililor, de asemenea poluanți dăunători mediului și parțial toxici, convertoarele catalitice cu trei căi au fost obligatorii în Germania din 1993. Acestea reduc proporția de hidrocarburi, oxizi de azot și monoxid de carbon din gazele de eșapament cu mai mult de 95%. Reacțiile chimice complexe pe plăcile din platină, paladiu și rodiu transformă convertorul catalitic al vehiculului în apă inofensivă, dioxid de carbon, azot și oxigen. Sarcina sondei lambda este de a oferi condiții optime, deoarece numai dacă raportul de amestecare este corect, catalizatorul rulează în fereastra lambda, procesele chimice pot converti majoritatea poluanților.

Diferențe în proiectarea probelor lambda

1. Sonda de salt al tensiunii – sonda de dioxid de zirconiu – lambda

Senzorii de salt de tensiune sunt denumiți și sonde Nernst conform Walther Nernst și lucrează cu dioxid de zirconiu ca membrană. La temperaturi ridicate (cel puțin 300 de grade Celsius cu ceramică YSZ, dar uneori și 600-700 grade Celsius), acest material poate conduce ioni de oxigen electrolitic. Senzorii de pe interiorul sondei pot măsura acum diferența de concentrație a oxigenului dintre gazul de eșapament și aerul de referință. Aerul de referință este, în mod normal, aerul înconjurător, care, în funcție de proiectarea sondei, este de asemenea furnizat separat, pentru a evita murdărirea și rezultatele incorecte ale măsurătorilor datorate vaporilor de CO2, CO, apă, ulei sau combustibil. Există, de asemenea, sonde care nu necesită aer suplimentar și, în schimb, să creeze o referință fără oxigen în cadrul senzorului ca referință. Așa-numita tensiune a sondei este în intervalul optim lambda = 1 între 200mV și 800mV (optim aproximativ 450mV). Dacă Lambda crește cu un amestec slab (prea mult aer), tensiunea scade. Pentru un amestec bogat cu o lambda sub 1, tensiunea se ridică peste 800mV. În intervalul în jurul valorii de lambda = 1, curba de tensiune nu este liniară și scade brusc, în funcție de amestecul de aer-combustibil. Deși acest lucru nu permite controlul exact al amestecului de combustibil, ci un echilibru. Acest control lambda în două puncte crește cantitatea de combustibil imediat ce tensiunea scade sub 100mV până când tensiunea sondei crește la aproximativ 800mV. În medie, prin urmare, idealul de 450mV este obținut printr-o schimbare periodică dintr-un amestec bogat și slab.

2. Sonda de salt, de rezistență – sonda cu dioxid de titan – lambda

Chiar și sondele lambda cu ceramică semiconductoare din dioxid de titan sunt sonde de salt, dar mult mai puțin frecvente decât sondele Nernst. Dioxidul de titan are proprietatea ca rezistența electrică să se modifice proporțional cu conținutul de oxigen din gazele de eșapament. La o concentrație ridicată de O2, materialul senzorului are o rezistență ridicată și devine mai conductiv mai greu ca amestecul să devină. În tranziția de la amestecul bogat la cel slab, un salt caracteristic este de asemenea măsurabil. Sondele de rezistență nu necesită aer de referință și funcționează la o temperatură de funcționare de aproximativ 700 de grade Celsius.

3. Sonda lambda în bandă largă

Deoarece senzorii de salt duce la oscilație în jurul valorii de referință pe care lambda = 1, au fost dezvoltate sonde lambda în bandă largă. Nu numai că permit operarea în jurul punctului stoichiometric de operare lambda = 1, ci și măsurarea valorii exacte. Aceste informații pot fi de ex. să fie utilizate de injecția directă pe benzină, pentru a optimiza amestecul de combustibil la alte dimensiuni țintă. Dacă de ex. sarcina este scăzută, o valoare lambda poate fi ușor direcționată deasupra unuia pentru a economisi combustibil. Sondele lambda de bandă largă sunt mult mai complexe decât senzorii de salt și constau din mai multe straturi (pomparea de celule, canalul de difuzie, celula Nernst), precum și un sistem de încălzire integrat. Încălzirea este importantă deoarece sondele lambda pot fi utilizate la temperaturi sub 300 de grade Celsius, de ex. la pornirea la rece, lucrează foarte lent. Temperatura de funcționare optimă în funcție de model de la 550 la 700 de grade Celsius, timp în care sonda lambda în bandă largă poate opera chiar si intre 100 si 200 de grade Fahrenheit. Apropo, sondele lambda de bandă largă sunt, de asemenea, disponibile cu propriul controler, care prelucrează sonda și transmite semnalul la comanda motorului. Avantajul este că, de obicei, este posibil să se programeze diferite ieșiri de semnal în mod individual.

Cauzele și simptomele unei sonde lambda defecte

Ca orice componentă dintr-o mașină, un senzor lambda se poate defecta. Deseori, temperaturile prea mari sunt cauza defectului. Stresul chimic și solicitările mecanice, de ex. vibrația vehiculului poate de asemenea provoca daune. O sonda lambda defectă se manifestă inițial doar printr-un consum de combustibil semnificativ mai mare (aproximativ 15%!) Și are un impact mai mare asupra mediului, deoarece catalizatorul nu mai poate funcționa optim. De asemenea, sunt posibile scăpări de vapori de fum care ies din eșapament și, desigur, mesaje corespunzătoare printr-un sistem integrat de diagnoză a defecțiunilor din vehicul. Deoarece nu mai există măsurători ale gazelor de eșapament, comanda motorului va îmbogăți amestecul combustibil-aer în timpul funcționării . În cadrul unei inspecții tehnice RAR sau al unui test de emisii de gaze de eșapament, se poate constata dacă sonda lambda este defectă.

Continuați cu sonda lambda defectă sau schimbați imediat?

Având în vedere că motorul însuși, în afară de probabil uzura mai mare, nu este afectat de o sonda de lambda defectă, teoretic este posibil ca sa conducem autovehiculu fără a schimba sonda. Cu toate acestea, nu se recomandă ignorarea pur și simplu a unei sonde lambda defecte. Poate că doar un singur cablu a devenit slăbit sau sonda este înfundată și trebuie curățată! Schimbarea sondei lambda într-un atelier auto este relativ ieftină și costă între 40 și 200 de euro. Această investiție se combină rapid prin economii de combustibil. Oricine verifica și înlocuiește o sonda lambda defecta poate economisi bani suplimentari.

 

Related posts