Soggetti:
- Sonda lambda
- Verwarmingselemento
- Misurare sulla sonda lambda
- Valori lambda in un processo di combustione omogeneo e stratificato
- Finiture del carburante
Sonda lambda:
Ogni auto moderna con motore a benzina ed EOBD ha 1 o 2 sonde lambda montate nello scarico. Spesso un sensore di controllo prima del catalizzatore (un sensore a banda larga) e un sensore di controllo dopo il catalizzatore (sensore di salto). Se è presente solo una sonda lambda (per il catalizzatore), nella maggior parte dei casi si tratta di una sonda di salto. Il sensore di salto è anche chiamato sensore allo zirconio. L'immagine sotto mostra le sonde lambda anteriore e posteriore della bancata 1 (numeri 1 e 2) e della bancata 2 (numeri 3 e 4).
La sonda lambda controlla la composizione dell'aria e del carburante nei gas di scarico. I dati delle misurazioni vengono inviati alla centralina del motore. La sonda lambda è necessaria per il funzionamento del catalizzatore, perché funziona con una miscela che cambia regolarmente da magra a ricca. La sonda di regolazione “controlla” essenzialmente la composizione della miscela; la centralina motore riceve i dati di misurazione dalla sonda di controllo e regola di conseguenza l'iniezione. Se la miscela fosse troppo magra, verrà iniettata più benzina. Se la miscela è troppo ricca, il tempo di iniezione dell'iniettore verrà ridotto per rendere nuovamente la miscela più magra.
Quando un veicolo è dotato di due sensori, il sensore di salto registra il contenuto di ossigeno nei gas di scarico dopo il catalizzatore; Questo controlla se il catalizzatore ha convertito correttamente i gas di scarico. Se il catalizzatore è difettoso (ad esempio se l'interno è difettoso o semplicemente a causa dell'invecchiamento), il sensore di salto riconoscerà il cattivo funzionamento del catalizzatore. Successivamente si attiva la spia di guasto del motore. Quando l'auto viene letta, verrà visualizzato un codice di errore con l'informazione che il convertitore catalitico non funziona correttamente. Una sonda lambda dura spesso circa 160.000 km. Quando una sonda lambda diventa obsoleta, i risultati della misurazione possono essere influenzati senza che si accenda la spia di guasto del motore.
Nella pagina relativa al sistema di iniezione viene spiegato come la composizione della miscela influisce sui gas di scarico, sulla potenza e sul consumo di carburante.
La sonda lambda confronta i gas di scarico con l'aria esterna. È quindi importante che l'alimentazione dell'aria esterna nella sonda non sia ostruita. Quando questo foro è chiuso e non può più entrare aria (blu nell'immagine sotto), il sensore non funzionerà.
Termosifone:
Le moderne sonde lambda sono dotate di un elemento riscaldante interno. Questo elemento riscaldante garantisce che la sonda lambda possa iniziare la misurazione il più rapidamente possibile dopo l'avviamento a freddo. La sonda lambda funziona solo quando i gas di scarico hanno raggiunto una temperatura di circa 350 gradi Celsius. Riscaldando internamente la sonda lambda è possibile misurare quando i gas di scarico hanno raggiunto la metà della temperatura originariamente richiesta. Invece di pochi minuti, ora puoi correre in una situazione a circuito chiuso in pochi secondi.
Sensore a banda larga:
Il sensore a banda larga ha un campo di misurazione più ampio rispetto al sensore di salto. Anche a pieno carico, quando la miscela è ricca, il corretto rapporto aria/carburante viene registrato e inviato alla ECU. Non solo la precisione della misurazione è elevata, ma il sensore è veloce e può resistere a temperature elevate (fino a 950-1000°C). L'immagine sotto mostra lo schema del sensore a banda larga.
Il sensore a banda larga deve essere ad almeno 600°C per funzionare correttamente. Per questo motivo viene utilizzato un elemento riscaldante (tra i collegamenti AF) che riscalda il sensore dopo l'avviamento del motore a freddo. Il sensore a banda larga è costituito da un sensore convenzionale allo zirconio e da una cella della pompa. Il sensore è posizionato tra i collegamenti D ed E e la cella della pompa è posizionata tra C ed E. La tensione di uscita del sensore allo zirconio dipende dai valori lambda:
- Braccio: 100 mV;
- Ricco: 900 mV.
La cella della pompa nel sensore a banda larga cerca di mantenere la tensione costante a 450 mV pompando ossigeno verso o dallo scarico. In una miscela ricca il contenuto di ossigeno è basso, quindi la cella della pompa deve pompare molto ossigeno per mantenere la tensione di 450 mV. Con una miscela magra, la cella della pompa pompa l'ossigeno lontano dalla cella di misurazione. Ciò modifica la direzione del flusso utilizzata dalla cella della pompa.
Viene misurata la corrente generata durante il pompaggio. L'altezza e la direzione del flusso sono una misura dell'attuale rapporto aria/carburante. L'unità di controllo (la parte a destra della linea tratteggiata nell'immagine sopra) controlla la cella della pompa. La tensione al punto 4 dipende dal valore trasmesso dall'elemento di misurazione dell'ossigeno. Questa tensione arriva al collegamento negativo dell'amplificatore operazionale nell'unità di controllo.
- Miscela ricca: la tensione sul terminale negativo dell'amplificatore operazionale è superiore a quella sul terminale positivo. L'amplificatore è collegato a terra e la tensione di uscita diminuirà. Una corrente fluirà da E a C.
- Miscela magra: la tensione sul terminale negativo dell'amplificatore operazionale è inferiore a 2,45 volt, il che fa sì che l'amplificatore sia collegato a 4 volt e la tensione di uscita aumenterà. Una corrente fluirà da C a E. La direzione del flusso è invertita rispetto alla miscela ricca.
L'unità di controllo può determinare l'intensità della corrente misurando la caduta di tensione attraverso la resistenza sul collegamento 3. L'entità di questa caduta di tensione è la misura del valore lambda. Pertanto, la tensione del sensore di salto non può essere controllata con un multimetro per garantire che il sensore funzioni ancora correttamente.
Sensore di salto:
Il sensore di salto ha un'area di misurazione limitata. Le auto più vecchie con solo un sensore lambda per il catalizzatore sono spesso dotate di un sensore di salto come sensore di controllo. Il sensore di salto genera una tensione in base alla differenza di ossigeno. Questa tensione è compresa tra 0,1 e 0,9 volt e può essere misurata con un multimetro.
Valori lambda in un processo di combustione omogeneo e stratificato:
Omogeneo:
Con miscela omogenea il valore lambda è ovunque 1. Ciò significa che in un motore a benzina il rapporto aria/carburante è 14,7:1 (14,7 kg di aria con 1 kg di carburante). Ogni motore può funzionare in modo omogeneo. Se avviene l'arricchimento il valore lambda diminuirà mentre se la miscela viene magra il valore lambda aumenterà:
λ<1 = Ricco
λ>1 = Scarso
Un motore oscillerà sempre tra ricco e magro per mantenere il corretto funzionamento del convertitore catalitico.
Stratificato:
I motori con iniezione diretta possono funzionare in fasi a carico parziale. Un processo di combustione a strati significa che nello spazio di combustione ci sono diversi strati d'aria che vengono utilizzati durante la combustione. Vicino alla candela il valore lambda è 1. Più lontano il valore lambda diventa più alto (più magra, quindi più aria). Quest'aria fornisce uno strato d'aria isolante. In un processo a strati il tempo di iniezione è successivo rispetto al processo omogeneo.
Con l'aiuto di un'iniezione stratificata, la valvola a farfalla può essere completamente aperta, in modo da soffocare meno l'aria. Poiché l'aria aspirata viene desmodata, incontra meno resistenza e può quindi essere aspirata più facilmente. Poiché a causa dello strato d'aria isolante il valore lambda nello spazio di combustione con iniezione stratificata è inferiore a 1, ciò non causa problemi con la combustione. Durante il processo di stratificazione il consumo di carburante diminuisce.
A pieno carico il motore funziona sempre in modo omogeneo. Ciò fornisce una coppia maggiore rispetto a un processo a strati. Se il motore funziona in modo omogeneo, il carburante viene iniettato anticipatamente. Il motore funziona in modo omogeneo anche durante la partenza da fermo. Si ottiene quindi una coppia di avviamento più elevata rispetto a quella che si otterrebbe se il motore funzionasse a strati
Rifiniture del carburante:
I trim del carburante vengono formati dai dati della sonda lambda. I trim del carburante vengono utilizzati nei motori a benzina per mantenere il rapporto aria/carburante ideale per una combustione completa. Ciò equivale a 14,7 kg di aria per 1 kg di carburante ed è chiamato rapporto di miscelazione stechiometrico.
I trim del carburante forniscono un fattore di correzione per regolare la quantità base di carburante iniettato quando necessario. Vengono prese in considerazione l'usura e la contaminazione delle parti del motore, dei sensori e degli attuatori. Con l'aiuto delle regolazioni del carburante, le emissioni di gas di scarico durante l'intero ciclo di vita dell'auto vengono mantenute entro gli standard legali.
Per maggiori informazioni visita la pagina: Finiture del carburante.
