Μαθήματα:
- Ανιχνευτής λάμδα
- Θερμαντικό στοιχείο
- Μετρήστε στον αισθητήρα λάμδα
- Τιμές λάμδα σε μια ομοιογενή και στρωματοποιημένη διαδικασία καύσης
- Διακοσμήσεις καυσίμου
Ανιχνευτής λάμδα:
Κάθε σύγχρονο αυτοκίνητο με βενζινοκινητήρα και EOBD έχει 1 ή 2 αισθητήρες λάμδα τοποθετημένους στην εξάτμιση. Συχνά ένας αισθητήρας ελέγχου πριν από τον καταλύτη (αισθητήρας ευρείας ζώνης) και ένας αισθητήρας ελέγχου μετά τον καταλύτη (αισθητήρας άλματος). Εάν υπάρχει μόνο ένας αισθητήρας λάμδα (για τον καταλυτικό μετατροπέα), αυτός είναι στις περισσότερες περιπτώσεις ένας αισθητήρας άλματος. Ο αισθητήρας άλματος ονομάζεται επίσης αισθητήρας ζιρκονίου. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τους μπροστινούς και πίσω αισθητήρες λάμδα της συστοιχίας κυλίνδρων 1 (αριθμοί 1 και 2) και της συστοιχίας κυλίνδρων 2 (αριθμοί 3 και 4).
Ο αισθητήρας λάμδα ελέγχει τη σύνθεση του αέρα και του καυσίμου στα καυσαέρια. Τα δεδομένα από τις μετρήσεις αποστέλλονται στη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Ο αισθητήρας λάμδα είναι απαραίτητος για τη λειτουργία του καταλυτικού μετατροπέα, επειδή λειτουργεί με ένα μείγμα που αλλάζει τακτικά μεταξύ άπαχου και πλούσιου. Ο ανιχνευτής ελέγχου ουσιαστικά «ελέγχει» τη σύνθεση του μείγματος. η μονάδα ελέγχου κινητήρα λαμβάνει τα δεδομένα μέτρησης από τον αισθητήρα ελέγχου και προσαρμόζει ανάλογα τον ψεκασμό. Εάν το μείγμα ήταν πολύ άπαχο, εγχέεται περισσότερο καύσιμο. Εάν το μείγμα είναι πολύ πλούσιο, ο χρόνος έγχυσης του εγχυτήρα θα μειωθεί για να γίνει το μείγμα πιο άπαχο.
Όταν ένα όχημα είναι εξοπλισμένο με δύο αισθητήρες, ο αισθητήρας άλματος καταγράφει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια μετά τον καταλυτικό μετατροπέα. Αυτό ελέγχει εάν ο καταλύτης έχει μετατρέψει σωστά τα καυσαέρια. Εάν ο καταλύτης είναι ελαττωματικός (π.χ. εάν το εσωτερικό είναι ελαττωματικό ή απλώς λόγω γήρανσης), ο αισθητήρας άλματος θα αναγνωρίσει την κακή λειτουργία του καταλύτη. Στη συνέχεια ενεργοποιείται η λυχνία σφάλματος κινητήρα. Κατά την ανάγνωση του αυτοκινήτου, θα εμφανιστεί ένας κωδικός σφάλματος με την πληροφορία ότι ο καταλυτικός μετατροπέας δεν λειτουργεί σωστά. Ένας αισθητήρας λάμδα συχνά διαρκεί περίπου 160.000 km. Όταν ένας αισθητήρας λάμδα είναι ξεπερασμένος, τα αποτελέσματα της μέτρησης μπορεί να επηρεαστούν χωρίς να ανάψει η λυχνία βλάβης κινητήρα.
Η σελίδα του συστήματος έγχυσης εξηγεί πώς η σύνθεση του μείγματος επηρεάζει τα καυσαέρια, την ισχύ και την κατανάλωση καυσίμου.
Ο αισθητήρας λάμδα συγκρίνει τα καυσαέρια με τον εξωτερικό αέρα. Επομένως, είναι σημαντικό η παροχή εξωτερικού αέρα στον καθετήρα να μην είναι φραγμένη. Όταν αυτή η τρύπα είναι κλειστή και δεν μπαίνει άλλος αέρας (μπλε στην παρακάτω εικόνα) στον αισθητήρα, ο αισθητήρας δεν θα λειτουργήσει.
Θερμαντικό στοιχείο:
Οι σύγχρονοι αισθητήρες λάμδα είναι εξοπλισμένοι με εσωτερικό θερμαντικό στοιχείο. Αυτό το θερμαντικό στοιχείο διασφαλίζει ότι ο αισθητήρας λάμδα μπορεί να ξεκινήσει τη μέτρηση όσο το δυνατόν γρηγορότερα μετά την κρύα εκκίνηση. Ο αισθητήρας λάμδα λειτουργεί μόνο όταν τα καυσαέρια έχουν φτάσει σε θερμοκρασία περίπου 350 βαθμών Κελσίου. Με τη θέρμανση του αισθητήρα λάμδα εσωτερικά, μπορεί να μετρηθεί όταν τα καυσαέρια έχουν φτάσει στο ήμισυ της αρχικής απαιτούμενης θερμοκρασίας. Αντί για λίγα λεπτά, μπορείτε πλέον να τρέξετε σε κατάσταση κλειστού βρόχου μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.
Ευρυζωνικός αισθητήρας:
Ο ευρυζωνικός αισθητήρας έχει μεγαλύτερο εύρος μέτρησης από τον αισθητήρα άλματος. Ακόμη και κατά το πλήρες φορτίο, όταν το μείγμα είναι πλούσιο, καταγράφεται η σωστή αναλογία αέρα/καυσίμου και αποστέλλεται στην ECU. Όχι μόνο η ακρίβεια μέτρησης είναι υψηλή, αλλά ο αισθητήρας είναι γρήγορος και αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες (μέχρι 950-1000°C). Η παρακάτω εικόνα δείχνει το σχηματικό του αισθητήρα ευρυζωνικότητας.
Ο ευρυζωνικός αισθητήρας πρέπει να είναι τουλάχιστον 600°C για να λειτουργεί σωστά. Γι' αυτό χρησιμοποιείται ένα θερμαντικό στοιχείο (μεταξύ των συνδέσεων AF) που θερμαίνει τον αισθητήρα μετά από μια κρύα εκκίνηση του κινητήρα. Ο ευρυζωνικός αισθητήρας αποτελείται από έναν συμβατικό αισθητήρα ζιρκονίου και ένα στοιχείο αντλίας. Ο αισθητήρας τοποθετείται μεταξύ των συνδέσεων D και E και το στοιχείο αντλίας τοποθετείται μεταξύ C και E. Η τάση εξόδου του αισθητήρα ζιρκονίου εξαρτάται από τις τιμές λάμδα:
- Βραχίονας: 100 mV;
- Πλούσιος: 900 mV.
Το στοιχείο αντλίας στον ευρυζωνικό αισθητήρα προσπαθεί να διατηρήσει την τάση σταθερή στα 450 mV αντλώντας οξυγόνο προς ή από την εξάτμιση. Σε ένα πλούσιο μείγμα η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι χαμηλή, επομένως το στοιχείο αντλίας πρέπει να αντλεί πολύ οξυγόνο για να διατηρήσει την τάση των 450 mV. Με ένα άπαχο μείγμα, το στοιχείο αντλίας αντλεί το οξυγόνο μακριά από το στοιχείο μέτρησης. Αυτό αλλάζει την κατεύθυνση ροής που χρησιμοποιείται από το στοιχείο αντλίας.
Μετράται το ρεύμα που παράγεται κατά την άντληση. Το ύψος και η κατεύθυνση της ροής είναι ένα μέτρο της τρέχουσας αναλογίας αέρα/καυσίμου. Η μονάδα ελέγχου (το τμήμα στα δεξιά της διακεκομμένης γραμμής στην παραπάνω εικόνα) ελέγχει το στοιχείο αντλίας. Η τάση στο σημείο 4 εξαρτάται από την τιμή που μεταδίδεται από το στοιχείο μέτρησης οξυγόνου. Αυτή η τάση φτάνει στην αρνητική σύνδεση του ενισχυτή λειτουργίας στη μονάδα ελέγχου.
- Πλούσιο μείγμα: η τάση στον αρνητικό ακροδέκτη του ενισχυτή λειτουργίας είναι υψηλότερη από ό,τι στον θετικό ακροδέκτη. Ο ενισχυτής είναι συνδεδεμένος στη γείωση και η τάση εξόδου θα μειωθεί. Ένα ρεύμα θα ρέει από το E στο C.
- Λιτό μείγμα: η τάση στον αρνητικό ακροδέκτη του ενισχυτή λειτουργίας είναι μικρότερη από 2,45 βολτ, γεγονός που προκαλεί τη σύνδεση του ενισχυτή στα 4 βολτ και η τάση εξόδου θα αυξηθεί. Ένα ρεύμα θα ρέει από το C στο E. Η κατεύθυνση της ροής είναι αντίστροφη σε σύγκριση με το πλούσιο μείγμα.
Η μονάδα ελέγχου μπορεί να καθορίσει την ισχύ του ρεύματος μετρώντας την πτώση τάσης στην αντίσταση στη σύνδεση 3. Το μέγεθος αυτής της πτώσης τάσης είναι το μέτρο για την τιμή λάμδα. Επομένως, η τάση του αισθητήρα άλματος δεν μπορεί να ελεγχθεί με ένα πολύμετρο για να διασφαλιστεί ότι ο αισθητήρας εξακολουθεί να λειτουργεί σωστά.
Αισθητήρας άλματος:
Ο αισθητήρας άλματος έχει περιορισμένη περιοχή μέτρησης. Τα παλαιότερα αυτοκίνητα με μόνο αισθητήρα λάμδα για τον καταλυτικό μετατροπέα είναι συχνά εξοπλισμένα με αισθητήρα άλματος ως αισθητήρα ελέγχου. Ο αισθητήρας άλματος παράγει μια τάση με βάση τη διαφορά οξυγόνου. Αυτή η τάση είναι μεταξύ 0,1 και 0,9 βολτ και μπορεί να μετρηθεί με ένα πολύμετρο.
Τιμές λάμδα σε μια ομοιογενή και στρωματοποιημένη διαδικασία καύσης:
Ομοιογενής:
Με ένα ομοιογενές μείγμα, η τιμή λάμδα είναι παντού 1. Αυτό σημαίνει ότι σε έναν βενζινοκινητήρα η αναλογία αέρα και καυσίμου είναι 14,7:1 (14,7 κιλά αέρα με 1 κιλό καύσιμο). Κάθε κινητήρας μπορεί να λειτουργεί ομοιογενώς. Εάν γίνει εμπλουτισμός, η τιμή λάμδα θα μειωθεί και εάν το μείγμα γίνει πιο άπαχο, η τιμή λάμδα θα αυξηθεί:
λ<1 = Πλούσιος
λ>1 = Κακή
Ένας κινητήρας θα κυμαίνεται πάντα μεταξύ πλούσιου και αδύνατος για να διατηρεί τη σωστή λειτουργία του καταλυτικού μετατροπέα.
Πολυεπίπεδη:
Οι κινητήρες με άμεσο ψεκασμό μπορούν να λειτουργήσουν σε φάσεις με μερικό φορτίο. Μια πολυεπίπεδη διαδικασία καύσης σημαίνει ότι υπάρχουν διάφορα στρώματα αέρα στο χώρο καύσης που χρησιμοποιούνται κατά την καύση. Κοντά στο μπουζί, η τιμή λάμδα είναι 1. Πιο μακριά, η τιμή λάμδα γίνεται υψηλότερη (πιο αδύνατη, άρα περισσότερος αέρας). Αυτός ο αέρας παρέχει ένα μονωτικό στρώμα αέρα. Σε μια πολυεπίπεδη διαδικασία ο χρόνος έγχυσης είναι μεταγενέστερος από ότι στην ομοιογενή διαδικασία.
Με τη βοήθεια ενός πολυεπίπεδου ψεκασμού, η βαλβίδα του γκαζιού μπορεί να ανοίξει πλήρως, ώστε να πνίγει λιγότερο τον αέρα. Επειδή ο αναρροφούμενος αέρας αποσβένεται, συναντά λιγότερη αντίσταση και επομένως μπορεί να αναρροφηθεί πιο εύκολα. Επειδή η τιμή λάμδα στο χώρο καύσης με έγχυση σε στρώσεις είναι μικρότερη από 1 λόγω του μονωτικού στρώματος αέρα, αυτό δεν προκαλεί κανένα πρόβλημα με την καύση. Κατά τη διαδικασία στρώσης, η κατανάλωση καυσίμου μειώνεται.
Σε πλήρες φορτίο ο κινητήρας λειτουργεί πάντα ομοιογενώς. Αυτό δίνει μεγαλύτερη ροπή από ό,τι με μια πολυεπίπεδη διαδικασία. Εάν ο κινητήρας λειτουργεί ομοιογενώς, το καύσιμο ψεκάζεται νωρίς. Ο κινητήρας λειτουργεί επίσης ομοιογενώς όταν οδηγείτε από στάση. Υπάρχει τότε μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης από ό,τι αν ο κινητήρας λειτουργούσε με πολυεπίπεδο τρόπο
Διακοσμήσεις καυσίμου:
Οι επενδύσεις καυσίμου σχηματίζονται από τα δεδομένα του αισθητήρα λάμδα. Οι επενδύσεις καυσίμου χρησιμοποιούνται σε έναν βενζινοκινητήρα για τη διατήρηση της ιδανικής αναλογίας αέρα/καυσίμου για πλήρη καύση. Αυτό ανέρχεται σε 14,7 kg αέρα προς 1 kg καυσίμου και ονομάζεται στοιχειομετρική αναλογία ανάμειξης.
Οι επενδύσεις καυσίμου παρέχουν έναν διορθωτικό συντελεστή για τη ρύθμιση της βασικής ποσότητας καυσίμου που ψεκάζεται όταν είναι απαραίτητο. Λαμβάνεται υπόψη η φθορά και η μόλυνση των εξαρτημάτων του κινητήρα, των αισθητήρων και των ενεργοποιητών. Με τη βοήθεια διακοσμήσεων καυσίμου, οι εκπομπές καυσαερίων σε όλο τον κύκλο ζωής του αυτοκινήτου διατηρούνται εντός των νομικών προτύπων.
Για περισσότερες πληροφορίες επισκεφθείτε τη σελίδα: Διακοσμήσεις καυσίμου.
