Lambda sonda

[Stratos]

LAMBDA SONDA - zatvorena petlja kontrole emisije izduvnih gasova


Lambda sonda je senzor koncentracije kiseonika u izduvnim gasovima.

U motoru s unutrašnjim sagorevanjem, do sagorevanja dolazi usled elektricnog paljenja smeše goriva i vazduha, pri cemu se hemijska energija goriva pretvara
u toplotnu energiju, a toplotna energija u mehanicki rad.Benzin je mešavina ugljovodonika, koji sadrže atome ugljenika (C) i vodonika (H), povezane na razne
nacine (parafinski i aromatski spojevi).
Glavni produkti sagorevanja benzina su: ugljen dioksid (CO2), vodena para (H2O), ugljen monoksid (CO) i mali procenat nesagorelih ugljovodonika (HC) i
azotnih oksida (NO). Ova poslednja dva sastojka mere se u milionitim delovima (ppm). Od posmatranih gasova koji zagaduju okolinu jedino se
ugljen monoksid javlja u vecim kolicinama.Azotni oksidi (NOx) su mešavina oksida - azotnih dioksida (NO2), azotnih monoksida (NO). Od svih azotovih oksida
95% otpada na azot monoksid (NO).

Za potpuno sagorevanje jednog kilograma benzina potrebno je 14,7 kilograma vazduha i to je optimalan stehiometrijski odnos gorivo/vazduh (14,7 : 1).
Inace, lambda sonda meri lambda faktor,koji predstavlja odnos izmedu stvarne i teoretski optimalne kolicine vazduha u smesi.
Kada je koeficijent lambda faktora manji od jedinice,smesa je bogata,a kad je veci,smesa je siromašna.

Kataliticki konverteri se koriste za uklanjanje ugljenmonoksida i ugljovodonika iz izduvnih gasova, što se postiže hemijskom reakcijom - oksidacijom.
Uz prisustvo katalizatora (platine, rodijumaa ili paladijumaa) ugljenmonoksid oksidira u ugljendioksid, a ugljovodonici u ugljendioksid i vodenu paru.
Kancerogeni azotovi oksidi se redukuju u inertni azot. Katalizatori su hemijski elementi koji olakšavaju i ubrzavaju hemijsku reakciju,
ali ne ucestvuju u njoj.

Kako bi se procenat zagadivanja sveo na najmanju mogucu meru, u sistem ubrizgavanja je ukljucen senzor kiseonika-lambda sonda.
Lambda sonda reaguje na kolicinu kiseonika,kojeg u izduvnim gasovima kod optimalnog sagorevanja u motoru ima od 0,2 do 0,4% zapreminski.
Izlazni signal senzora (elektricni napon) kao važan podatak prima upravljacka jedinica ECU i radi finu regulaciju kolicine goriva.
To radi na nacin da upravlja vremenom otvorenosti benzinskih dizni-brizgaca i na taj nacin povecava ili smanjuje kolicinu goriva u motoru.
Kada sistem ispravno radi lambda odnos se krece u granicama od 0,97 do 1,03 (jedinica, uz odstupanje od tri posto).
Podatak koji sonda daje o kolicini kiseonika u izduvnim gasovima omogucava ECU jedinici proveru stalne korekcije u realnom vremenu
(bogata i siromašna smjesa). Na taj nacin smeša vazduha i goriva je uvek blizu optimalne, stehiometrijske vrijednosti.
Sonda je smeštena na prednjem delu izduvnog sistema a ispred katalizatora, a njen aktivni deo je u struji izduvnih gasova.

Lambda sonda se sastoji od keramickog tela napravljenog od materijala na bazi cirkonijum dioksida, prekrivenog tankim slojem platine.
Spoljni deo sonde izložen je struji izduvnih gasova,dok je unutrašnji deo u dodiru s okolnim vazduhom. Rad sonde bazira se na tome što pri temperaturama
višim od 300°C spomenuti keramicki materijal postaje vodljiv za ione kiseonika. U tim uslovima, ako je procenat kiseonika na dve strane sonde
(unutrašnja i spoljna) razlicit, izmedu dva kraja dolazi do promene napona, koji je indikator za mjerenje razlicite kolicine sadržanog kiseonika
u dva okruženja (na strani okolnog vazduha i na strani izduvnih gasova).
Pri temperaturama nižim od 300°C keramicki materijal nije aktivan, pa sonda ne šalje iskoristive signale.Kako bi se brzo postigla radna temperatura,
sonda je opremljena elektricnim grejacem koji skracuje vreme potrebno da bi keramika postala ionski provodljiva.
Time se omogucava ugradnja sonde u hladnija podrucja izduvnog sistema i skracuje samo vreme zagrevanja sonde na radnu temperaturu.

Lambda sonda je efikasna samo kad je lambda odnos (faktor vazduha) 1±0,03,dakle od 0,97 do 1,03. Zbog toga motor treba uvek da radi sa stehiometrijskim
odnosom. Izuzetak je rad u prznom hodu i kod punog gasa, kad je lambda sonda iskljucena,tj. vrednost sa nje se ne uzima u obzir.

Ispravnosti lambda sonde može se proveriti. Najbolji nacin je ispitivanje osciloskopom, jer se jasno vide trenutni napon, oscilovanje napona u jedinici
vremena i vremenska baza.
Upravljacka jedinica (ECU) ima mogucnost permanentne dijagnostike lambda sonde (kod savremenih vozila) i u slucaju zastoja u radu sonde pali kontrolnu
lampicu kao znak upozorenja, jer neispravan sistem ubrizgavanja ima za posledicu trajno oštecenje katalizatora. Kad se utvrdi da lambda sonda ne radi,
prvi zadatak je ispitati sve moguce uzroke koji mogu blokirati rad sonde: propuštanje vazduha na usisnom kolektoru, stanje svecica i visokonaponskih kablova,
korektnost faziranja motora (odnos radilica/bregasto vratilo) i položaj senzora GMT, zazor ventila, kompresija motora, pritisak goriva u sistemu za
napajanje gorivom.

Na kraju, kao uzrok otkazivanja ostaje sama sonda. Lambda sonda se ne može obnoviti cišcenjem ili doradom/popravkom.
Vek trajanja sonde zavisi od stanja svih ranije pomenutih faktora.
Na tržištu postoje i zamenske sonde koje mogu biti dobre, medutim originalna sonda je uvijek bolji izbor.
Prilikom zamene lambda sonde vecina vlasnika ili servisera automobila ugraduje zamenski proizvod, koji je upola jeftiniji od originalnog,
zbog toga se dalje ne treba štedeti nego je preporucljivo ugraditi najbolju zamensku lambda sondu.

[Stratos]

Re: Lambda sonda

U principu,postoje dva tipa lambda senzora:
-Uskopojasne lambda sonde iliti narrow band senzori po mogućnosti detekcije kvaliteta izduvnih gasova koji se po osnovnom materijalu za izradu nazivaju i cirkonijumski (zirkonium) senzori
-Širokopojasne lambda sonde iliti wide band senzori po mogućnosti detekcije kvaliteta izduvnih gasova koji se po osnovnom materijalu za izradu nazivaju i titanijumski (titanium) senzori

Poprečni presek uskopojasne lambda sonde:

Grafik signala uskopojasne sonde:


Poprečni presek širokopojasne sonde:

Grafik signala širokopojasne sonde:


Ova dva tipa senzora se nemogu menjati jedan sa drugim jer im se princip rada razlikuje,pa samim tim i ECU koji obrađuje podatke mora biti naučen da radi sa odgovarajućim tipom senzora.
Istini za volju,postoje i napredni ECU koji prepoznaju obadve vrste signala,ali neću sada o njima.

[Stratos]

Re: Lambda sonda

Šta uraditi kada se dijagnostikuje loš signal na lambda sondi i/ili kodiranje DTC i signalizacija ček lampice na instrument tabli?
Jedan uvaženi kolega,na ovo pitanje,konstatuje da je velika većina zamenjenih lambda sondi sigurno ispravna.Posebno ako automobil koristi i pogon na gas.
Često se desi da i posle zamene lambda sonde za novu,a posle vrlo kratkog vremena,ponovo dođe do istih simptoma i dijagnostičkih zaključaka tj da je i druga sonda "crkla".Šta reći,osim privid lošeg dijagnostičara.
Pravilan pristup problemu u ovakvim slučajevima je od prilike po sledećem uputstvu:

Ispravnosti lambda sonde može se proveriti. Najbolji nacin je ispitivanje osciloskopom, jer se jasno vide trenutni napon, oscilovanje napona u jedinici
vremena i vremenska baza.
Kad se utvrdi da lambda sonda ne radi,
prvi zadatak je ispitati sve moguce uzroke koji mogu blokirati rad sonde: ožičenje senzora kao i eventualno napajanje električnog grejača lambda senzora kao i ispravnost samog grejača lambda senzora, propuštanje vazduha na usisnom kolektoru, stanje svecica i visokonaponskih kablova,
korektnost faziranja motora (odnos radilica/bregasto vratilo) i položaj senzora GMT, zazor ventila, kompresiju motora, pritisak goriva u sistemu za
napajanje gorivom.

Na kraju, kao uzrok otkazivanja ostaje sama sonda. Lambda sonda se ne može obnoviti cišcenjem ili doradom/popravkom.

[Stratos]

Re: Lambda sonda

Ova tema bi bila okrnjena kada se nebismo osvrnuli na činjenicu da priča o zatvorenoj petlji kontrole izduvnih gasova ima još jedan značajan momenat.
Naime,ECU (motorni kompijuter) u određenim režimima rada motora zanemaruje signal koji dobija na obradu od lambda sonde.
Neki od tih režima su:

-Režim hladnog starta,jer je tada potrebna bogatija smeša za uspešno startovanje,pa ECU na osnovu podataka sa senzora temperature rashladnog sredstva motora dozvoljava veći protok goriva kroz brizgaljke/dizne.

-Režim naglog ubrzavanja broja obrtaja motora,jer je tada potrebna veća količina goriva da bi se razvila veća snaga motora,jer naglim pritiskanjem pedale gasa naglo se otvara leptir gasa koji dozvoljava veći dotok vazduha u motor pa je sa većim dotokom vazduha potrebna i veća količina goriva da bi smeša ostala u neophodnim granicama a takođe i zbog činjenice da je neophodno dodatno obogatiti smešu u ovom režimu da bi bila nešto bogatija od "normalne".ECU ovaj režim registruje preko senzora položaja leptira gasa i dodatno obogaćuje smešu povećanjem protoka goriva kroz dizne/brizgaljke.

-Režim maksimalne snage motora,jer je za postizanje najveće snage motora potrebna nešto bogatija smeša od idealne,pa ECU prema podatcima dobijenim sa senzora položaja leptira gasa dodatno povećava protok goriva kroz brizgaljke/dizne.

-Režim kočenja motorom,jer u tom režimu ECU prema dobijenom signalu sa senzora položaja leptira gasa zatvara protok kroz dizne sve dok broj obrtaja motora ne padne ispod (oko) 1800 rpm iliti obrtaja u minuti a u cilju poboljšanja ekonomije motora i samog vozila kroz smanjenje potrošnje goriva...

Ovaj prikaz rada sistema kontrole zatvorene petlje rada motora preko senzora viška kiseonika u izduvnim gasovima maksimalno je uprošćen u smislu korišćenih termina kao i u smislu objašnjenja samog procesa elektronske obrade podataka dobijenih sa senzora rada motora.Realan sistem zatvorene petlje kontrole kvaliteta izduvnih gasova preko lambda sonde(i) je višestruko komplikovaniji i u smislu broja senzora koji se koriste na savremenim sistemima za kontrolu rada motora,i u smislu koplikovanosti obrade podataka sa tih senzora.Recimo senzori za merenje protoka vazduha,pritiska u usisnoj grani,temperature motora,temperature u****nog vazduha,broja obrtaja motora
Namera je sabiranje informacija o ovom sistemu u jednoj temi kao i pokušaj približavanja principa rada sistema neprofesionalnim interesentima za ovu "problematiku".

Molim,izvolite se priključiti šaljivivim i ozbiljnim komentarima prema afinitetu.

Napomena autora: Tekst u ovom i prethodnim (i onima koji,eventualno,slede) postovima u ovoj temi je čisto informativnog karaktera i namenjen je neprofesionalnim (što se ove problematike tiče) konzumentima foruma i nije preporučljivo koristiti ga u profesionalne svrhe.

[Stratos]

Re: Lambda sonda

Hajde da pokušamo da demistifikujemo signal sa lambda sonde pogledom na ekran osciloskopa:















Napomenuo bih da su naizmenično postavljeni snimci signala sa neispravne a zatim ispravne lambda sonde na motorima na kojima je to jedina neispravnost.

Lako je uočljivo da se radi o snimcima signala sa cirkonijumske uskopojasne lambda sonde,kao što je i lako uočljivo da je za snimanje ovakvog signala neophodan osciloskop zbog karakteristika nivoa i naponskih promena.
Svaki drugi metod,kao što je merenje voltmetrom i sl. je krajnje nepouzdan metod i na nivou je nagađanja za korišćenje u preciznoj analizi ispravnosti rada same lambda sonde zbog brzine snimanja i (bilo analognog ili digitalnog) prikaza snimljene karakteristike.
Snimanje karakteristika signala lambda sonde dijagnostičkom opremom takođe može biti nepouzdano iz razloga što dijagnostička oprema na monitoru prikazuje podatak koji "vidi" ECU (motorni kompijuter) a ne stvarni podatak signala sa lambda sonde a neretko se događa da se stvarna i vrednost koja je iščitana dijagnostičkom opremom ne podudaraju. Razlozi nepodudaranja signala mogu biti i banalni,kao što je oksidiran kontakt ili "šupalj auspuh" ili neki skriveniji.