Lambda sensor

emner:

Lambda sensor
Varmeelement
Mål ved lambdasensoren
Lambdaværdier i en homogen og lagdelt forbrændingsproces
Brændstoftrim

Lambdasonde:
Enhver moderne bil med benzinmotor og EOBD har 1 eller 2 lambdasensorer monteret i udstødningen. Ofte en kontrolsensor før katalysatoren (en bredbåndssensor) og en kontrolsensor efter katalysatoren (springsensor). Hvis der kun er én lambdasensor til stede (til katalysatoren), er det i de fleste tilfælde en springsensor. Springsensoren kaldes også en zirkoniumsensor. Billedet nedenfor viser de forreste og bageste lambdasensorer på cylinderbank 1 (nummer 1 og 2) og cylinderbank 2 (nummer 3 og 4).

Lambdasensoren kontrollerer sammensætningen af luft og brændstof i udstødningsgasserne. Data fra målingerne sendes til motorstyringsenheden. Lambdasonden er nødvendig for at katalysatoren kan fungere, fordi den arbejder med en blanding, der jævnligt skifter mellem mager og rig. Kontrolsonden "kontrollerer" i det væsentlige blandingens sammensætning; motorstyringsenheden modtager måledata fra kontrolsonden og justerer indsprøjtningen i overensstemmelse hermed. Hvis blandingen var for mager, sprøjtes mere brændstof ind. Hvis blandingen er for fed, vil injektionstiden for injektoren blive forkortet for at gøre blandingen slankere igen.

Når et køretøj er udstyret med to sensorer, registrerer springsensoren iltindholdet i udstødningsgasserne efter katalysatoren; Dette kontrollerer, om katalysatoren har omdannet udstødningsgasserne korrekt. Hvis katalysatoren er defekt (f.eks. hvis interiøret er defekt eller blot på grund af ældning), vil springsensoren genkende den dårlige funktion af katalysatoren. Motorfejllampen tændes derefter. Når bilen er aflæst, kommer der en fejlkode med information om, at katalysatoren ikke fungerer korrekt. En lambdasonde holder ofte omkring 160.000 km. Når en lambdasensor bliver forældet, kan måleresultaterne blive påvirket, uden at en motorfejllampe tænder.

Indsprøjtningssystemets side forklarer, hvordan blandingens sammensætning påvirker udstødningsgasserne, effekt og brændstofforbrug.

Lambdasonden sammenligner udstødningsgasserne med udeluften. Det er derfor vigtigt, at udelufttilførslen i sonden ikke er tilstoppet. Når dette hul er lukket, og der ikke kan komme mere luft (blå på billedet nedenfor) ind i sensoren, vil sensoren ikke fungere.

Varmeelement:
Moderne lambdasensorer er udstyret med et internt varmeelement. Dette varmeelement sikrer, at lambdasensoren kan begynde at måle så hurtigt som muligt efter koldstarten. Lambdasonden fungerer kun, når udstødningsgasserne har nået en temperatur på cirka 350 grader Celsius. Ved intern opvarmning af lambdasensoren kan det måles, hvornår udstødningsgasserne har nået halvdelen af den oprindeligt nødvendige temperatur. I stedet for blot et par minutter, kan du nu løbe i en lukket sløjfe-situation på få sekunder.

Bredbåndssensor:
Bredbåndssensoren har et større måleområde end springsensoren. Selv under fuld belastning, når blandingen er fed, registreres det korrekte luft/brændstofforhold og sendes til ECU'en. Ikke alene er målenøjagtigheden høj, men sensoren er hurtig og kan modstå høje temperaturer (op til 950-1000°C). Billedet nedenfor viser skemaet af bredbåndssensoren.

Bredbåndssensoren skal være mindst 600°C for at fungere korrekt. Derfor bruges et varmelegeme (mellem forbindelserne AF), der varmer sensoren op efter en kold motorstart. Bredbåndssensoren består af en konventionel zirconiumsensor og en pumpecelle. Føleren placeres mellem tilslutningerne D og E, og pumpecellen er placeret mellem C og E. Udgangsspændingen for zirkoniumsensoren afhænger af lambdaværdierne:

Arm: 100 mV;
Rig: 900 mV.

Pumpecellen i bredbåndssensoren forsøger at holde spændingen konstant på 450 mV ved at pumpe ilt til eller fra udstødningen. I en rig blanding er iltindholdet lavt, så pumpecellen skal pumpe meget ilt for at holde spændingen på 450 mV. Med en mager blanding pumper pumpecellen ilten væk fra målecellen. Dette ændrer strømningsretningen, der bruges af pumpecellen.

Den strøm, der genereres under pumpning, måles. Strømningens højde og retning er et mål for det aktuelle luft/brændstofforhold. Styreenheden (delen til højre for den stiplede linje på billedet ovenfor) styrer pumpecellen. Spændingen i punkt 4 afhænger af den værdi, der transmitteres af iltmåleelementet. Denne spænding kommer til den negative forbindelse af op-forstærkeren i styreenheden.

Rig blanding: spændingen på den negative terminal på op-forstærkeren er højere end på den positive terminal. Forstærkeren er forbundet til jord, og udgangsspændingen vil falde. En strøm vil løbe fra E til C.
Mager blanding: spændingen på op-forstærkerens negative terminal er lavere end 2,45 volt, hvilket medfører, at forstærkeren tilsluttes 4 volt, og udgangsspændingen vil stige. En strøm vil løbe fra C til E. Strømningsretningen er vendt i forhold til den rige blanding.

Styreenheden kan bestemme strømstyrken ved at måle spændingsfaldet over modstanden ved tilslutning 3. Størrelsen af dette spændingsfald er målet for lambdaværdien. Derfor kan springsensorens spænding ikke kontrolleres med et multimeter for at sikre, at sensoren stadig fungerer korrekt.

Spring sensor:
Springsensoren har et begrænset måleområde. Ældre biler med kun lambdasensor til katalysatoren er ofte udstyret med springsensor som styresensor. Springsensoren genererer en spænding baseret på iltforskellen. Denne spænding er mellem 0,1 og 0,9 volt og kan måles med et multimeter.

Lambdaværdier i en homogen og lagdelt forbrændingsproces:

Homogen:
Med en homogen blanding er lambdaværdien overalt 1. Det betyder, at i en benzinmotor er forholdet mellem luft og brændstof 14,7:1 (14,7 kg luft med 1 kg brændstof). Hver motor kan køre homogent. Hvis berigelse finder sted, vil lambda-værdien falde, og hvis blandingen gøres slankere, vil lambda-værdien stige:

λ<1 = rig
λ>1 = Dårlig

En motor vil altid svinge mellem rig og mager for at holde katalysatoren i gang korrekt.

Lagdelt:
Motorer med direkte indsprøjtning kan køre i faser ved dellast. En lagdelt forbrændingsproces betyder, at der er forskellige luftlag i forbrændingsrummet, som bruges under forbrændingen. Tæt på tændrøret er lambdaværdien 1. Længere væk bliver lambdaværdien højere (slankere, så mere luft). Denne luft giver et isolerende luftlag. I en lagdelt proces er injektionstiden senere end i den homogene proces.
Ved hjælp af en lagdelt indsprøjtning kan spjældventilen åbnes helt, så den kvæler luften mindre. Fordi den opsugede luft afkvæles, møder den mindre modstand og kan derfor lettere suges ind. Fordi lambdaværdien i forbrændingsrummet med lagdelt indsprøjtning er mindre end 1 på grund af det isolerende luftlag, giver dette ingen problemer med forbrændingen. Under lagdelingsprocessen falder brændstofforbruget.
Ved fuld belastning kører motoren altid homogent. Dette giver et højere drejningsmoment end ved en lagdelt proces. Hvis motoren kører homogent, indsprøjtes brændstoffet tidligt. Motoren kører også homogent, når den kører væk fra stilstand. Der er så et højere startmoment, end hvis motoren skulle køre lagdelt

Brændstoftrim:
Brændstoftrim er dannet ud fra lambdasensorens data. Brændstoftrimningerne bruges i en benzinmotor for at opretholde det ideelle luft/brændstofforhold for fuldstændig forbrænding. Dette svarer til 14,7 kg luft til 1 kg brændstof og kaldes det støkiometriske blandingsforhold.

Brændstoftrim giver en korrektionsfaktor for at justere den grundlæggende mængde brændstof, der indsprøjtes, når det er nødvendigt. Der tages hensyn til slid og forurening af motordele, sensorer og aktuatorer. Ved hjælp af brændstoftrim holdes udstødningsgasemissionerne over hele bilens livscyklus inden for lovmæssige standarder.

For mere information besøg siden: Brændstoftrim.