Microsoft Word - TI_PL

1. August 2005

Sonda Lambda 1-4

Informacje techniczne

Sonda Lambda

Informacje ogólne

Coraz surowsze przepisy dotyczące składu spalin
zobowiązują przemysł motoryzacyjny do dalszej redukcji
emisji spalin produkowanych samochodów. Z tego powodu,
w prawie wszystkie pojazdy z silnikami o zapłonie iskrowym
wbudowywane są katalizatory trójfunkcyjne. Dla zapewnienia
dobrego stosunku konwersji katalizatora i osiągnięcia
optymalnego działania silnika, mieszanka paliwowo-
powietrzna musi być stale kontrolowana i dopasowywana do
bieżących warunków. Zadanie to przejmuje sonda Lambda i
moduł sterujący silnika.

Sposób działania

Dla osiągnięcia optymalnego, pełnego spalania, proporcja
mieszanki paliwowo-powietrznej musi wynosić około 1 : 14,5.
Proporcja ta określana jest również jako

λ = 1. W celu

stałego zagwarantowania tej optymalnej proporcji, sonda
Lambda mierzy zawartość tlenu w spalinach. Zależnie od
zawartości tlenu, sygnał napięciowy wskazuje modułowi
sterującemu silnika mieszankę bogatą albo ubogą. Moduł
sterujący ustawia na podstawie tych danych optymalny skład
mieszanki. System ten określany jest jako zamknięty krąg
regulacyjny. Pomiar zawartości tlenu odbywa się przy
pomocy dwóch różnych rodzajów sond Lambda: z czujnikami
z dwutlenku cyrkonu i z dwutlenku tytanu. Różnią się one tym
od siebie, że sonda cyrkonowa generuje napięcie, a sonda
tytanowa musi być zasilana. Budowę i działanie sond można
opisać następująco:

Sonda cyrkonowa: Czujnik z dwutlenku cyrkonu styka się
bezpośrednio ze spalinami swoją stroną zewnętrzną,
chronioną przez tuleję ochronna. Strona wewnętrzna
elementu styka się z powietrzem z otoczenia. Obie strony

1. August 2005

Sonda Lambda 2-4

Informacje techniczne

czujnika pokryte są warstwą platyny, działającą jako
elektroda. Jony tlenu przechodzą przez tę warstwę i
wytwarzają napięcie. Od temperatury 300°C część
z dwutlenku cyrkonu staje się przewodząca dla jonów tlenu.
Jeśli zawartość tlenu po obu stronach tego elementu jest
różna, w wyniku jego właściwości fizycznych powstaje
napięcie elektryczne, które służy jako wielkość pomiarowa
dla modułu sterującego silnika. W przypadku mieszanki
bogatej napięcie to jest duże, w przypadku mieszanki ubogiej
– niskie.
Sonda tytanowa: Czujnik z dwutlenku tytanu nie wytwarza
napięcia. Działa on na zasadzie zmieniającego się oporu.
Wraz z zmieniającą się zawartością tlenu w spalinach
zmienia się również opór elementu z dwutlenku tytanu. Po
przyłożeniu do niego napięcia, napięcie wyjściowe zmienia
się zależnie od stężenia tlenu w spalinach. Sonda ta, w
porównaniu z sondą cyrkonową nie potrzebuje powietrza
atmosferycznego jako wartości odniesienia, i dlatego jej
wymiary są mniejsze.
Oba rodzaje sond wyposażone są w element grzejny, w celu
szybszego osiągnięcia temperatury roboczej. Układ sterujący
z sondą Lambda wyłączona jest podczas uruchamiania
zimnego silnika, fazy rozgrzewania i przy pełnym obciążeniu.

Skutki awarii

W przypadku awarii sondy Lambda mogą wystąpić
następujące objawy:

• Wysokie

zużycie paliwa.

• Mała moc silnika.
• Duża emisja spalin.
• Zaświecenie się lampki kontrolnej silnika.
• Zapis kodu błędu.

Awaria może mieć różne przyczyny:

• Zwarcia

wewnętrzne i zewnętrzne.

• Brak

połączenia z masą / napięcia zasilania.

• Przegrzanie.

Sonda cyrkonowa

Sonda tytanowa

1. August 2005

Sonda Lambda 3-4

Informacje techniczne

• Nagar / zanieczyszczenie.
• Uszkodzenia

mechaniczne.

• Zastosowanie paliwa z ołowiem / uszlachetniaczy.

Wykrywanie usterek

Przy wykrywaniu usterek należy uwzględnić następujące
punkty:

1. Badanie wzrokowe wtyczek, styków i kabli, pod kątem

uszkodzeń, właściwego umocowania i ułożenia
przewodów.

2. Odczytanie pamięci błędów modułu sterującego.
3. Badanie przy pomocy oscyloskopu:
• Przyłączyć kable oscyloskopu do sondy Lambda. Przy

tym należy zwracać uwagę na kolory przewodów
(zasadniczo należy przestrzegać danych producenta):

Czarny: przewód

sygnałowy;

Szary:

przewód masy sygnału;

Biały:

przewody elementu grzejnego.

• Ustawienie osi X i Y dla sondy cyrkonowej:

oś X (czas) : 5 sekund,

oś Y (napięcie): 2 V.

• Silnik

rozgrzać do temperatury roboczej i utrzymywać

prędkość obrotową 2 000 obr./min. Na oscyloskopie
musi być widoczny sygnał, którego napięcie minimalne
wynosi ok. 0,1 V, a maksymalne ok. 0,9 V. Czas
reakcji (wzrost od mieszanki ubogiej 0,1 V do bogatej
0,9 V) powinien wynosić ok. 300 milisekund.

• Ustawienie osi X i Y dla sondy tytanowej:

oś X: 10 sekund;

oś Y: 5 V.

• Silnik

rozgrzać to temperatury roboczej i utrzymywać

prędkość obrotową 2 000 obr./min. Na oscyloskopie
musi być widoczny sygnał, którego napięcie minimalne
wynosi ok. 0,2 V, a maksymalne ok. 4,5 V.

Ocena obrazów sygnałów:
Napięcie sygnałów sond musi leżeć zawsze w zakresach

Sonda cyrkonowa

Sonda tytanowa

1. August 2005

Sonda Lambda 4-4

Informacje techniczne

0,1 V – 0,9 V wzgl. 0,2 V – 4,5 V. Jeśli napięcie sygnału
wykracza poza te zakresy, oznacza to uszkodzenie sondy
Lambda. Jeśli mamy do czynienia z sondą tytanową, należy
w takim przypadku sprawdzić napięcie zasilania z modułu
sterującego (wartości kontrolne wg danych producenta),
zanim sonda zostanie wymieniona. Należy również
uwzględnić czas trwania cyklu (częstotliwość zmian między
mieszanką ubogą a bogatą) i czas reakcji (reakcja na zmianę
mieszanki). Jeśli częstotliwość ta jest zbyt mała albo czas
reakcji za długi, układ sterowany sondą Lambda nie działa
poprawnie.
Obok badania elektronicznego i badania wzrokowego
wtyczek i kabli, stan rurki ochronnej czujnika sondy może dać
informacje o przydatności sondy do pracy. Można podać tu
następujące wskazówki:

• Rurka ochronna jest mocno zakopcona: silnik pracuje

ze zbyt bogatą mieszanką. Sondę należy wymienić
i usunąć przyczynę zbyt bogatej mieszanki, w celu
zapobieżenia ponownemu pokrycia sondy sadzą.

• Błyszczący nagar na rurce ochronnej: zastosowanie

paliwa ołowiowego. Ołów niszczy czujnik sondy.
Sondę należy wymienić a katalizator sprawdzić.
Katalizator z zawartością ołowiu musi być zastąpiony
przez katalizator bez ołowiu.

• Jasny

(biały lub szary) nagar na rurce ochronnej: silnik

spala olej; substancje uszlachetniające w paliwie.
Sondę należy wymienić i usunąć przyczynę spalania
oleju.

• Niewłaściwy montaż: niewłaściwy montaż może tak

uszkodzić sondę, że nie będzie zagwarantowane jej
nienaganne działanie. Dlatego do montażu należy
stosować tylko specjalne narzędzia, przewidziane
przez producenta, i uwzględniać moment dokręcania
sondy.