Sensor Lambda

Subyek:

Sensor Lambda
Seleksi Verwarming
Ukur di sensor lambda
Nilai Lambda pada proses pembakaran yang homogen dan bertingkat
Trim bahan bakar

Sensor lambda:
Setiap mobil modern bermesin bensin dan EOBD memiliki 1 atau 2 sensor lambda yang dipasang di knalpot. Seringkali sensor kontrol sebelum katalis (sensor broadband), dan sensor kontrol setelah katalis (sensor lompat). Jika hanya ada satu sensor lambda (untuk catalytic converter), dalam banyak kasus itu adalah sensor lompat. Sensor lompat disebut juga sensor zirkonium. Gambar di bawah menunjukkan sensor lambda depan dan belakang bank silinder 1 (nomor 1 dan 2) dan bank silinder 2 (nomor 3 dan 4).

Sensor lambda memeriksa komposisi udara dan bahan bakar pada gas buang. Data hasil pengukuran dikirim ke unit kendali mesin. Sensor lambda diperlukan agar catalytic converter dapat berfungsi, karena ia bekerja dengan campuran yang secara teratur berubah antara lean dan rich. Probe kontrol pada dasarnya “mengendalikan” komposisi campuran; unit kontrol mesin menerima data pengukuran dari probe kontrol dan menyesuaikan injeksi. Jika campurannya terlalu kurus, lebih banyak bahan bakar yang diinjeksikan. Jika campuran terlalu kaya, waktu injeksi injektor akan dipersingkat sehingga campuran menjadi lebih ramping lagi.

Ketika kendaraan dilengkapi dengan dua sensor, sensor lompat mencatat kandungan oksigen dalam gas buang setelah catalytic converter; Ini memeriksa apakah katalis telah mengubah gas buang dengan benar. Jika katalis rusak (misalnya jika bagian dalamnya rusak atau hanya karena penuaan), sensor lompat akan mengenali buruknya fungsi katalis. Lampu kesalahan mesin kemudian diaktifkan. Saat mobil dibacakan, akan muncul kode kesalahan yang memberitahukan bahwa catalytic converter tidak berfungsi dengan baik. Sensor lambda sering kali mampu bertahan sekitar 160.000 km. Ketika sensor lambda menjadi usang, hasil pengukuran dapat terpengaruh tanpa lampu kesalahan mesin menyala.

Halaman sistem injeksi menjelaskan bagaimana komposisi campuran mempengaruhi gas buang, tenaga dan konsumsi bahan bakar.

Sensor lambda membandingkan gas buang dengan udara luar. Oleh karena itu penting agar pasokan udara luar pada probe tidak tersumbat. Jika lubang ini tertutup dan tidak ada lagi udara (warna biru pada gambar di bawah) yang dapat masuk ke sensor, maka sensor tidak akan berfungsi.

Elemen pemanas:
Sensor lambda modern dilengkapi dengan elemen pemanas internal. Elemen pemanas ini memastikan sensor lambda dapat mulai mengukur secepat mungkin setelah cold start. Sensor lambda hanya berfungsi ketika gas buang sudah mencapai suhu kurang lebih 350 derajat Celcius. Dengan memanaskan sensor lambda secara internal, dapat diukur ketika gas buang telah mencapai setengah dari suhu awal yang dibutuhkan. Daripada hanya beberapa menit, kini Anda dapat berlari dalam situasi loop tertutup hanya dalam beberapa detik.

Sensor pita lebar:
Sensor broadband memiliki jangkauan pengukuran yang lebih besar dibandingkan sensor lompat. Bahkan saat beban penuh, ketika campuran kaya, rasio udara/bahan bakar yang benar akan dicatat dan dikirim ke ECU. Tidak hanya akurasi pengukurannya yang tinggi, tetapi sensornya juga cepat dan mampu menahan suhu tinggi (hingga 950-1000°C). Gambar di bawah menunjukkan skema sensor broadband.

Sensor broadband harus bersuhu minimal 600°C agar dapat berfungsi dengan baik. Itulah sebabnya elemen pemanas digunakan (antara sambungan AF) yang menghangatkan sensor setelah mesin dihidupkan dalam keadaan dingin. Sensor broadband terdiri dari sensor zirkonium konvensional dan sel pompa. Sensor ditempatkan di antara sambungan D dan E, dan sel pompa ditempatkan di antara C dan E. Tegangan keluaran sensor zirkonium bergantung pada nilai lambda:

Lengan: 100 mV;
Kaya: 900 mV.

Sel pompa pada sensor broadband mencoba menjaga tegangan tetap konstan pada 450 mV dengan memompa oksigen ke atau dari knalpot. Pada campuran kaya kandungan oksigennya rendah, sehingga sel pompa harus memompa oksigen dalam jumlah besar untuk mempertahankan tegangan 450 mV. Dengan campuran yang ramping, sel pompa memompa oksigen keluar dari sel pengukur. Ini mengubah arah aliran yang digunakan oleh sel pompa.

Arus yang dihasilkan selama pemompaan diukur. Ketinggian dan arah aliran adalah ukuran rasio udara/bahan bakar saat ini. Unit kontrol (bagian di sebelah kanan garis putus-putus pada gambar di atas) mengontrol sel pompa. Tegangan pada titik 4 bergantung pada nilai yang ditransmisikan oleh elemen pengukur oksigen. Tegangan ini sampai pada sambungan negatif op amp di unit kontrol.

Campuran kaya: tegangan pada terminal negatif op amp lebih tinggi daripada tegangan pada terminal positif. Penguat terhubung ke ground dan tegangan keluaran akan berkurang. Arus akan mengalir dari E ke C.
Campuran ramping: tegangan pada terminal negatif op amp lebih rendah dari 2,45 volt, yang menyebabkan amplifier dihubungkan ke 4 volt dan tegangan keluaran akan meningkat. Arus akan mengalir dari C ke E. Arah alirannya terbalik dibandingkan dengan campuran kaya.

Unit kontrol dapat menentukan kekuatan arus dengan mengukur penurunan tegangan pada resistor pada sambungan 3. Besarnya penurunan tegangan ini adalah ukuran nilai lambda. Oleh karena itu, tegangan sensor lompat tidak dapat diperiksa dengan multimeter untuk memastikan sensor masih berfungsi dengan baik.

Sensor lompat:
Sensor lompat memiliki area pengukuran yang terbatas. Mobil lawas yang hanya memiliki sensor lambda untuk catalytic converter seringkali dilengkapi dengan sensor lompat sebagai sensor kendali. Sensor lompat menghasilkan tegangan berdasarkan perbedaan oksigen. Tegangan ini antara 0,1 dan 0,9 volt dan dapat diukur dengan multimeter.

Nilai Lambda dalam proses pembakaran homogen dan bertingkat:

Homogen:
Pada campuran homogen nilai lambda dimana-mana adalah 1. Artinya pada mesin bensin perbandingan udara dan bahan bakar adalah 14,7:1 (14,7 kg udara dengan 1 kg bahan bakar). Setiap motor dapat berjalan secara homogen. Jika terjadi pengayaan maka nilai lambda akan berkurang dan jika campuran dibuat lebih ramping maka nilai lambda akan meningkat:

λ<1 = Kaya
λ>1 = Buruk

Mesin akan selalu berfluktuasi antara kaya dan ramping untuk menjaga catalytic converter bekerja dengan baik.

Berlapis:
Mesin dengan injeksi langsung dapat dijalankan secara bertahap pada beban sebagian. Proses pembakaran yang berlapis berarti terdapat berbagai lapisan udara pada ruang bakar yang digunakan pada saat pembakaran. Dekat dengan busi nilai lambdanya 1. Semakin jauh nilai lambda semakin tinggi (lebih ramping maka lebih banyak udara). Udara ini menyediakan lapisan udara isolasi. Dalam proses berlapis waktu injeksi lebih lambat dibandingkan dengan proses homogen.
Dengan bantuan injeksi berlapis, katup throttle dapat dibuka penuh sehingga udara tidak terlalu tersedak. Karena udara yang diisap dihilangkan, hambatannya lebih kecil sehingga dapat dihisap dengan lebih mudah. Karena nilai lambda pada ruang bakar dengan injeksi berlapis lebih kecil dari 1 karena adanya lapisan udara isolasi, sehingga tidak menimbulkan masalah pada pembakaran. Selama proses pelapisan, konsumsi bahan bakar berkurang.
Pada beban penuh motor selalu berjalan secara homogen. Ini memberikan torsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses berlapis. Jika mesin bekerja secara homogen, bahan bakar diinjeksikan lebih awal. Mesinnya pun bekerja secara homogen saat melaju menjauhi keadaan diam. Maka terdapat torsi awal yang lebih tinggi dibandingkan jika mesin dijalankan secara berlapis

Trim bahan bakar:
Trim bahan bakar dibentuk dari data sensor lambda. Trim bahan bakar digunakan dalam mesin bensin untuk menjaga rasio udara/bahan bakar ideal untuk pembakaran sempurna. Jumlahnya adalah 14,7 kg udara per 1 kg bahan bakar dan disebut rasio pencampuran stoikiometri.

Trim bahan bakar memberikan faktor koreksi untuk menyesuaikan jumlah dasar bahan bakar yang disuntikkan bila diperlukan. Keausan dan kontaminasi bagian-bagian mesin, sensor dan aktuator diperhitungkan. Dengan bantuan trim bahan bakar, emisi gas buang sepanjang siklus hidup mobil dijaga sesuai standar hukum.

Untuk informasi lebih lanjut kunjungi halaman: Trim bahan bakar.