Lambdasonde
Lambdasonden er nødvendig for å oppdage tilstedeværelsen av oksygen i eksosgassene og for å holde blandingsforholdet ( kg luft /kg drivstoff) innenfor det optimale effektivitetsområdet til kjøretøykatalysatoren .
Sonden kan brukes på alle kjøretøyer med motorer med positiv tenning (med bensin, etanol, gassforsyning) for å sikre støkiometrien til blandingen (via en reguleringssonde, plassert oppstrøms for katalysatoren) og for å utføre, via en sensor separat ( diagnostisk sonde), plassert nedstrøms for katalysatoren, kontroll av funksjonsstatusen til sistnevnte.
Operasjonsprinsipp
Lambdasonden er i stand til å oppdage oksygenkonsentrasjonen inne i avgassene. Gjennom sammenligningsmålingen av oksygenet tilstede i omgivelsesluften, detektert i den andre enden av sonden, oppnås indirekte oksygenmengden i avgassene [1] [2] .
Den greske bokstaven λ (lambda) indikerer forholdet mellom luft og drivstoff med hensyn til det støkiometriske forholdet til drivstoffet som brukes, der:
- λ = 1, når forbrenningen er støkiometrisk;
- λ <1, når det er et overskudd av drivstoff (fettblanding);
- λ > 1, når det er overskudd av luft (mager blanding).
Sonden overfører så informasjonen, via et elektrisk signal, til kontrollenheten (motorstyringsenhet ) som måler feilen på lambdaen og regulerer innføring av drivstoff og luft i forbrenningskammeret.
Det er to typer prober på markedet, som er forskjellige i typen respons de gir til ECU:
Lambdasonde HEGO (oppvarmet eksosgass oksygensensor)
Probeutgangen er av boolsk type (1 eller 0) for å indikere om vi er i fettblandingsområdet eller i magerblandingsområdet. Overgangen fra en situasjon til en annen skjer i en svært kort periode, men gir ingen faktisk informasjon om den reelle lambdaverdien, men kun en indikasjon på støkiometri. Disse sondene var de første som ble brukt til motorkontroll og gir et input til ECU for å berike blandingen når de finner verdien for den magre blandingen og magre når de finner verdien for fettblandingen.
Den ideelle driften av motoren er at utgangsverdien svinger med svært høy frekvens mellom null og én. HEGO-sonden brukes til lukket sløyfekontroll, for å sentrere så mye som mulig på en støkiometrisk lambda.
Lambdasonde UEGO (universell eksosgass oksygensensor)
Utgangen fra UEGO-sonden er en variabel strømverdi avhengig av lambdaverdien og kan brukes til å angripe andre lambdamål enn 1. Den virkelige utgangen fra sensoren er en aperiodisk eksponentiell kurve, som indikerer en langsom dynamikk som kan assosieres med et første ordenssystem; responsen til sonden vil derfor bli forsinket i forhold til plutselige variasjoner i blandingen som introduseres, og når opp til ca. 300 millisekunder. Systemet, hvis det ikke gjennomgår plutselige variasjoner, er egnet til å sentrere lambdaverdien presist, på hva som er mållambdaen.
Strukturen til UEGO-sonden består av en ikke-lineær sonde pluss et strømkontrollsystem i et målekammer.
- Kontrollsystemet måler oksygenionene i en målecelle.
- Hvis det er overskudd av oksygenioner, er blandingen mager og må trekkes ut av kammeret for å bringe lambdaen tilbake til 1. Hvis blandingen omvendt er fet, vil det være nødvendig å pumpe dem inn i kammeret.
- Fortegnet til strømmen måles som kan relateres til pumping, derfor negativ, eller til ekstraksjon, derfor positiv.
- Ved å sammenligne den med en referansestrøm kan vi vite hva den faktiske lambdaverdien er.
Bruke sonden
Målingen av oksygen i eksosgassene er avgjørende for motorkontroll for å sentrere injeksjonen på en viss drivstoffmasse som garanterer en viss mållambda. Lambdasonden brukes kun på motorer med positiv tenning på grunn av deres type dreiemomentregulering. Bensin-, etanol-, LPG-, metanmotorer etc ... må alltid opprettholde et støkiometrisk forhold da massen av luft som kommer inn i gassspjeldhuset varierer ; lambdaens konstans er derfor tilstanden som pålegges kontrollsystemet og som måles indirekte takket være sonden. På dieselmotorer reguleres dreiemomentet av kvalitet, det vil si ved å slippe inn en konstant mengde luft og variere mengden drivstoff som tilføres; dette gjør lambdasonden ubrukelig.
Lambdamål
Target lambda er lambdaen motoren må gå med under en viss turtall og belastningstilstand. Informasjonen om lambdamålet finnes i tredimensjonale kart lastet inn i kontrollenheten og hentet på testbenken. Mållambda-kartet vil hovedsakelig være flatet og med en verdi lik λ = 1 (støkiometrisk), med mulige avvik mot verdier på λ <1 mot høye hastigheter.
Den støkiometriske lambda-tilstanden garanterer, i forbindelse med bruk av en trivalent katalysator , total reduksjon av forurensninger (unntatt faste partikler). Kritiskiteten til produksjonen av forurensninger i bensinkjøretøyer oppstår derfor kun under oppvarmingsfasen av sonden og av motoren ved start.
Vi vil kanskje avvike fra en støkiometrisk tilstand i spesielle sportsapplikasjoner der svært høye hastigheter og belastninger oppnås, spesielt med superladede motorer. Lambda-fett lar de termisk belastede komponentene kjøles ned, takket være den latente fordampningsvarmen til drivstoffet, som ikke deltar i forbrenningen, men fjerner varme. Denne tilstanden hemmer funksjonen til den treverdige katalysatoren og tillater kun reduksjon av nitrogenoksider og lar uforbrente hydrokarboner og karbonmonoksid slippe fritt ut i miljøet . De nye forskriftene setter en stopper for denne praksisen kalt "komponentbeskyttelse", som reduserer ytelsen, men også forurensningene som slippes ut av en bestemt type kjøretøy.
Katalysatordiagnose
Katalysatoren , som enhver enhet om bord i kjøretøyet, er utsatt for aldring og tendensen til ikke lenger å kunne lagre riktig mengde oksygen for å oksidere HC (uforbrente hydrokarboner) og CO (karbonmonoksid).
- Under skrensene i magert oksid HC og CO, men jeg lot NOx passere uendret
- Under skrens i fett reduserer jeg NOx men lar HC og CO passere
Ceriumoksidene, under de korte oscillasjonene i fett på grunn av HEGO-sonden, fanger oksygen som deretter vil bli brukt til å oksidere HC og CO under skrens i magert. En høyfrekvent oscillasjon sikrer et minimum av forurensninger.
For å måle restkapasiteten til katalysatoren til å lagre oksygen, utfører jeg følgende prosedyre:
- Fase 1: Jeg tvinger en smøring av blandingen opp til 0,98, og tømmer katalysatoren fullstendig for oksygen.
- Fase 2: den matematiske modellen for å tømme katalysatoren i kontrollenheten beregner tiden jeg må holde meg på λ = 0,98 for å konsumere oksygenet fullstendig.
- Fase 3: Jeg tvinger en mager hæl med λ = 1,02 og jeg starter en stoppeklokke i kontrollenheten. Stoppeklokken vil bli stoppet når den magre passasjen faktisk er målt med λ = 1,02.
Gitt fylletiden kan vi, med hensyn til den initiale fylletiden, oppnå restkapasiteten til å lagre oksygen.
Typer av sonder
Sonderne er forskjellige avhengig av typen keramisk materiale som brukes: zirkoniumdioksid og titandioksid . Zirkoniumoksid- og titanoksidsensorene er ikke utskiftbare, både for størrelsen og de forskjellige kontrollstrategiene som brukes til å evaluere sensorsignalet.
Zirkoniumdioksid lambda-sonde
Den ytre overflaten av zirkoniumdioksidelementet er i direkte kontakt med avgassene, mens den indre overflaten er i direkte kontakt med atmosfæren . Begge overflatene er belagt med et tynt lag platina . Oksygenet i ionisk form krysser det keramiske laget og lader platinalaget elektrisk som deretter oppfører seg som en elektrode : det elektriske signalet som genereres samles opp av tilkoblingskabelen som forlater sensoren . Referanseluften som kreves for driften av denne typen sonde ble tatt, i de første sondene, gjennom hull laget i sondens kropp; mens i nyere sensorer, forsynes det samme vanligvis gjennom de elektriske kablene til sonden. Det er derfor av grunnleggende betydning at sondekablene ikke er bøyd og at sondekoblingen holdes fri for urenheter (for å unngå skade på sonden, er det derfor absolutt nødvendig å unngå å sprøyte eller på annen måte avsette smøremiddel på koblingen. , vaskemiddel eller dielektrisk).
Zirkoniumdioksidelementet blir permeabelt for oksygenioner ved en temperatur på omtrent 300 ° C. Når oksygenkonsentrasjonen er forskjellig på de to sensoroverflatene, genereres en spenning på grunn av de spesielle fysiske egenskapene til zirkoniumdioksid. Med en mager blanding er signalspenningen lav mens den med en rik blanding er høy.
Den typiske endringen i signalstyrke oppstår når luft -til - gass- forholdet er 14,7 til 1 (14,7 deler luft til 1 del bensin) og kalles lambda 1 . Dette forholdet regnes også som en indeks for fullstendig forbrenning (derav navnet på lambdasonden ).
Luft-bensinblandingskontrollsystemet styres av lambdasonden som begynner å fungere over 300 °C. Det følsomme elementet krever en viss oppvarmingstid og av denne grunn har de fleste lambdaprober en keramisk motstand inni som ved oppvarming reduserer aktiveringstiden betydelig.
Lambdasensor med titandioksid
Titandioksidelementet genererer ikke en spenning som zirkoniumelementet . I titandioksidelementet varierer den elektriske motstanden i forhold til oksygenkonsentrasjonen. Ved lambda 1 ( støkiometrisk forhold ) er det en betydelig endring i motstand.
Ved å påføre en passende spenningsverdi på titansonden er det mulig å måle en utgangsstrøm som er relatert til konsentrasjonen av oksygen i avgassene. I motsetning til zirkonium-typen, krever ikke titan-typen referanseluft, og derfor er dimensjonene til det følsomme elementet mindre.
Merknader
- ^ Alt om lambdasensorer ( PDF ), på beru.com , BERU. Hentet 26. september 2013 (arkivert fra originalen 27. september 2013) .
- ^ Gjør det selv: lambdasensor, diagnose og erstatning ( PDF ), på xoomer.virgilio.it , Shark Racing Club. Hentet 26. september 2013 .
Relaterte elementer
Andre prosjekter
Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer om lambdasensor
