Sonda lambda

gruby · Wysłany: 20:24:05 06-03-2014 Temat postu: Sonda lambda

Sonda Lambda
Stosowane powszechnie reaktory katalityczne,
obniżające zawartość substancji toksycznych w
spalinach silników spalinowych, spełniają dobrze swoje
zadanie tylko w ściśle określonych warunkach.
Najmniejsze stężenie węglowodorów i tlenków węgla
otrzymuje się , spalając ubogie mieszanki, tzn. przy
dużych wartościach współczynnika nadmiaru powietrza
lambda, zaś najmniejszy udział tlenków azotu przypada
na zakres spalania mieszanek bogatych – małe
wartości lambda. Dopuszczalny z punktu widzenia
poziomu emisji kompromis osiąga się w okolicy lambda
= 1 +/- 1%, tzn. wtedy, gdy w czasie spalania na 1 kg
paliwa przypada 14,7 kg powietrza. Jest to tzw.
stosunek stechiometryczny. Konieczność zachowania
stechiometrycznego stosunku paliwa z powietrzem
wymaga stałej regulacji składu mieszanki
doprowadzanej do cylindrów. Ma to miejsce w pętli
sprzężenia zwrotnego, której najważniejszy element
stanowi czujnik ilości tlenu w spalinach, zwany sondą
lambda.
Zasada działania
Sonda lambda jest umieszczona w przewodzie
wylotowym, pomiędzy silnikiem a reaktorem
katalitycznym. W budowie i działaniu wykorzystuje ideę
ogniwa galwanoelektrycznego. Jedna aktywna część
sondy tkwi w strumieniu spalin, druga ma kontakt z
otaczającym ją powietrzem. Gazem odniesienia jest
powietrze na zewnątrz układu. Zawartość tlenu w
produktach spalania zależy od składu mieszanki paliwa
z powietrzem. W temperaturze powyżej 300 st. C
materiał ceramiczny wkładu sondy otoczy jest
platynowymi elektrodami staje się przepuszczalny dla
jonów tlenu. Przepływ jonów powstanie napięcia między
elektrodami, które jest miarą stężenia tlenu w spalinach.
Przy współczynniku nadmiaru powietrza równym 1,
wartość napięcia zmienia się skokowo o 450 do 500
mV. Sygnał elektryczny jest przesyłany do
mikroprocesora sterującego pracą silnika, ten zaś
odpowiednio koryguje parametry wtrysku paliwa.
Parametry pracy
Sonda lambda funkcjonuje prawidłowo w zakresie
temperatur 300 do 850 st.C. Musi być więc z jednej
strony chroniona przed obciążeniami cieplnymi, z drugiej
zaś usytuowana jak najbliżej silnika jak najbliżej silnika,
podgrzewana spalinami albo specjalnym elementem
grzejnym. To ostatnie rozwiązanie jest dziś najczęściej
spotykane i zapewnia uzyskanie właściwej temperatury
pracy po 20 do 30 s od uruchomienia silnika. Pomiar
stężenia tlenu wykonywany jest ok. 100 razy w ciągu
sekundy, korekcja składu mieszanki ok. 300 razy na
min. Stała czasowa (szybkość reakcji) czujnika wynosi
50 do 100 ms.
Diagnostyka sondy lambda
1. Sprawdzić, czy złącze wielostykowe sondy lambda nie
jest skorodowane lub uszkodzone.
2. Sprawdzić, czy styki są prawidłowo połączone z sondą
lambda i znajdują się na swoim miejscu w złączu
wielowtykowym.
3. Zdjąć gumowy kapturek zabezpieczający z sondy
lambda.
4. Podłączyć ujemna końcówkę pomiarową woltomierza
(testera) do masy silnika.
5. Odnaleźć zaciski. Zależnie od układu są to: masa
grzałki sondy lambda, zasilanie grzałki sondy lambda,
sygnał sondy lambda, masa sondy lambda.
6. Podłączyć dodatnią końcówkę pomiarową woltomierza
(testera) do przewodu przymocowanego do zacisku
sondy lambda.
7. Zgodnie z ogólnymi zaleceniami wskazania analizatora
spalin powinny mieć następujące wartości:
a) zawartość CO- zgodnie z danymi pojazdu,
b) zawartość CH- mniej niż 50 ppm
c) zawartość CO2- większa niż 15%,
d) zawartość O2- mniej niż 2%,
e) współczynnik lambda – 1,0 +_ 0,03.
8. Uruchomić silnik i rozgrzać do temperatury normalnej
pracy.
9. Podwyższyć prędkość obrotową silnika do 3000 obr./
min na 30 sekund. Spowoduje to wzrost temperatury
sondy lambda, co powinno spowodować zmiany
napięcia sygnału wyjściowego.
10. Utrzymywać prędkość silnika na poziomie 2500 obr./
min. Jeśli silnik pracuje na biegu jałowym przez dłuższy
czas, sonda lambda może wystygnąć i zmiany napięcia
sygnału wyjściowego mogą ustać.
11. Sprawdzić, czy zmienia się sygnał wyjściowy sondy
lambda.
Sprawdzanie grzałki sondy lambda
Sprawdzić czy na zacisku zasilania napięcie ma wartość
nominalnego napięcia akumulatora.
a) Brak napięcia – sprawdzić podłączenie wstecz do
wyłącznika zapłonu.
b) Sprawdzić podłączenie masy do grzałki sondy
lambda
Sygnał wyjściowy z sondy lambda
Warunki
Silnik pracuje (gorący, 2500 obr/min.)
Przepustnica w pełni otwarta
Paliwo odcięte
Częstotliwość próbkowania
Napięcie
0,2 do 1,0 V
1,0 V (stałe)
0 V (stałe)
1 sekunda (około)
Próbkowanie sygnału z sondy lambda
We wszystkich pojazdach z katalizatorem pracującym w
pętli zamkniętej jest kontrolowana obecność tlenu w
układzie wydechowym w celu utrzymania współczynnika
lambda na poziomie 1,0 +- 0,03. Próbkowanie sygnału z
sondy lambda ma zasadnicze znaczenie dla
prawidłowego działania układu wtrysku. Sprawdzenie
próbkowania jest bardzo ważne.
a. Podłączyć odpowiedni oscyloskop lub woltomierz do
przewodu próbkowania sondy lambda.
b. Zwiększyć prędkość obrotową silnika do 2500...3000
obr. / min na okres 3 minut w celu nagrzania sondy
lambda i uaktywnienia katalizatora.
c. Pozostawić silnik na szybkim biegu jałowym i sprawdzić
próbkowanie sondy lambda.
d. Napięcie sondy lambda powinno się zmieniać od około
200mV do 800mV 8 do 10 razy na 10 sekund, czyli z
częstotliwością 1 Hz.
Brak próbkowania sondy lambda
a. Sprawdzić kody usterek w układzie samodiagnostyki.
Jeżeli jest uszkodzona sonda lambda, urządzenie
sterujące przejdzie do pracy w trybie otwartym lub
podstawi stałe napięcie o wartości 0,45 V w celu
ustalenia wartości współczynnika lambda = 1,0.
b. Sprawdzić obwód grzejnika sondy lambda ( tylko w
sondach z grzejnikiem, dwuprzewodowych,
trójprzewodowych i czteroprzewodowych).
c. Jeżeli jest uszkodzona grzałka sondy lambda, sonda
może nigdy nie osiągnąć temperatury pracy ( lub
osiągnąć ją tylko okazjonalnie).
d. Gwałtownie zwiększyć prędkość obrotową silnika:
ponieważ mieszanka jest bogata, napięcie sygnału z
sondy lambda powinno być duże.
e. Jeżeli wydech ma otwór kontrolny przed katalizatorem,
zmierzyć zawartość CO i CH. Jeżeli katalizator pracuje
sprawnie, niżej podane sprawdzenia nie będą tak
przydatne, gdy zawartość CO jest mierzona w rurze
wydechowej.
f. Zwiększyć prędkość obrotową silnika do 2500...3000
obr/min na okres 3 minut w celu podgrzania sondy
lambda i uaktywnienia katalizatora.
g. Pozostawić silnik na szybkim biegu jałowym.
h. Przestawić system na pracę w układzie otwartym przez
odłączenie złącza wielostykowego sondy lambda.
i. Silniki MPI: odłączyć przewód podciśnienia od
regulatora ciśnienia i zamknąć koniec przewodu.
j. Silniki SPI: ścisnąć przewód powrotny paliwa od
regulatora ciśnienia do zbiornika paliwa.
k. Poziom CO powinien się zwiększyć, a napięcie sygnału z
sondy lambda ma mieć dużą wartość.
l. Przestawić układ na pracę w układzie zamkniętym przez
podłączenie złącza sondy lambda.
m. Zawartość CO powinna wrócić do normy, ponieważ
silnik reaguje na bogatą mieszankę. To dowodzi, że
sonda lambda i urządzenie sterujące potrafią uporać się
z bogatą mieszanką.
n. Silniki MPI: podłączyć przewód podciśnienia do
regulatora ciśnienia.
o. Przestawić system na prace w układzie otwartym przez
odłączenie złącza sondy lambda.
p. Wyciągnąć do połowy końcówkę pomiarową sondy
lambda lub odłączyć przewód podciśnienia, by
spowodować nieszczelność układu podciśnienia.
q. Poziom CO powinien wzrosnąć, a napięcie sygnału z
sondy lambda przybrać małą wartość.
r. Przestawić system na pracę w układzie zamkniętym
przez przełączenie złącza sondy lambda.
s. Zawartość CO powinna powrócić do normy, ponieważ
silnik reaguje na bogatą mieszankę. To dowodzi, że
sonda lambda i urządzenie sterujące potrafią uporać się
z ubogą mieszanką.
Pomiary zużycia paliwa i toksyczności spalin
Ze szkodliwości emitowanych do atmosfery gazów
spalinowych zaczęto zdawać sobie sprawę dopiero
wówczas, gdy skojarzono powstawanie zjawiska smogu
nad wielkimi miastami z rosnącym natężeniem ruchu
kołowego. Początkowo dostrzegano zresztą głównie
pogorszenie widoczności i przykry zapach, nie zdając
sobie dostatecznie sprawy z jego wpływu na zdrowie.
W drugiej połowie lat 60 w Kalifornii staraniem
tamtejszej Rady ds. Zasobów Powietrza, wprowadzono
przepisy regulujące zawartość szkodliwych substancji w
spalinach. Normy te z biegiem lat systematycznie
precyzowano i zaostrzano, rozszerzając m.in. ich zakres
obowiązywania nie tylko na samochody nowe, ale także
na te po określonym przebiegu. Warto zwrócić uwagę,
że to właśnie coraz surowsze regulacje prawne
wymuszały na przemyśle motoryzacyjnym doskonalenie
konstrukcji silników ( np. dostosowywanie ich do
spalania mieszanek ubogich, zastąpienie gaźnikowych
układów zasilania elektronicznie sterowanymi
systemami wtrysku paliwa, wprowadzenie recyrkulacji
spalin ) i rozwój sposobów oczyszczania wydalanych do
atmosfery spalin ( wprowadzenie w połowie lat 70
konwerterów katalitycznych podwójnego działania, a na
początku lat 80 potrójnego działania, współpracujących
z sondą lambda ).
W ślad za USA poszły w latach 70 kraje europejskie i
Japonia, opracowując własne limity i procedury
badawcze. Inne państwa przejmowały tamtejsze normy
np. Australia, Kanada, Nowa Zelandia i większość
krajów Ameryki Łacińskiej stosują procedury
amerykańskie, Afryka Południowa i niektóre kraje Azji –
europejskie. W Stanach Zjednoczonych wprowadzono
ponadto dodatkowe testy dla pojazdów z klimatyzacją i
uwzględniające dynamiczny styl jazdy kierowcy. W
ostatnich latach większy nacisk kładzie się na kontrole
stężenia CO2, z racji jego wpływu na tzw. efekt
cieplarniany, powodujący podwyższenie średniej
temperatury na kuli ziemskiej i zmiany klimatyczne.
Z pomiarem toksyczności spalin nierozerwalnie wiążą
się dziś pomiary zużycia paliwa. Pozostaje ono bowiem
w ścisłym związku z poziomem emisji, warunkując go
pod względem ilościowym ( więcej spalonego paliwa,
więcej zatrute środowisko ). Jakościowo ograniczeniu
zatrucia atmosfery sprzyja poprawa gazów wylotowych.
Różnice w stosowanych w poszczególnych krajach
procedurach badawczych wynikają z odmiennych
warunków (gęstość, dopuszczalne prędkości), typowych
dla danego regionu (USA, Japonia, E.

gruby · Wysłany: 20:27:37 06-03-2014 Temat postu:

Opis kolorów przewodów w sondzie lambda bmw e36

Czarny=sygnał, szary=masa, białe=grzałka.
Rezystancje grzałki można sprawdzić miernikiem,
powinna wynosić między 3, a 5 Ohm (w Japończykach
nawet 15 Ohm).