O que é uma sonda lambda. Como o sensor de oxigênio regula o funcionamento do motor de combustão interna
Os carros de hoje estão literalmente repletos de todos os tipos de sensores que controlam a pressão dos pneus e dos freios, anticongelante e temperatura do óleo no sistema de lubrificação, nível de combustível, velocidade das rodas, ângulo de direção e muito mais. Vários sensores são usados para regular os modos de operação do motor de combustão interna. Entre eles está um dispositivo com o misterioso nome sonda lambda, que será discutido neste artigo.
A letra grega lambda (λ) denota um coeficiente que caracteriza o desvio da composição da mistura ar-combustível fornecida aos cilindros do motor de combustão interna da ideal. Observe que na literatura técnica em russo para esse coeficiente, outra letra grega é frequentemente usada - alfa (α).
A eficiência máxima do motor de combustão interna é alcançada em uma certa proporção de volumes de ar e combustível que entram nos cilindros. Em tal mistura de ar, exatamente o necessário para a combustão completa do combustível. Nem mais nem menos. Essa proporção de ar e combustível é chamada estequiométrica.
Para unidades de energia que funcionam com gasolina, a razão estequiométrica é 14,7, para unidades a diesel - 14,6, para gás liquefeito (mistura de propano-butano) - 15,5, para gás comprimido (metano) - 17,2.
Para uma mistura estequiométrica, λ = 1. Se λ for maior que 1, então há mais ar do que o necessário, e então eles falam de uma mistura pobre. Se λ for menor que 1, diz-se que a mistura está enriquecida.
Uma mistura pobre reduzirá a potência do motor de combustão interna e piorará a economia de combustível. E em uma certa proporção, o motor de combustão interna simplesmente irá parar.
No caso de operação em mistura enriquecida, a potência aumentará. O preço de tal poder é um grande desperdício de combustível. Um aumento adicional na proporção de combustível na mistura causará problemas de ignição e operação instável da unidade. A falta de oxigênio não permitirá que o combustível queime completamente, o que aumentará drasticamente a concentração de substâncias nocivas no escapamento. A gasolina queimará parcialmente no sistema de exaustão, causando um defeito no silenciador e no catalisador. Isso será indicado por estalos e fumaça escura do tubo de escape. Se esses sintomas aparecerem, o filtro de ar deve ser diagnosticado primeiro. Talvez esteja simplesmente entupido e não deixe o ar entrar no motor de combustão interna.
A unidade de controle do motor monitora constantemente a composição da mistura nos cilindros e regula a quantidade de combustível injetado, mantendo dinamicamente o valor do coeficiente λ o mais próximo possível de 1. É verdade que uma mistura ligeiramente pobre é geralmente usada na possibilidade, em que λ = 1,03 ... Este é o modo mais econômico, além de minimizar as emissões nocivas, pois a presença de uma pequena quantidade de oxigênio possibilita a queima de monóxido de carbono e hidrocarbonetos no catalisador.
A sonda lambda é justamente o dispositivo que monitora a composição da mistura ar-combustível, dando um sinal correspondente à ECU do motor.
Geralmente é instalado na entrada do catalisador e reage à presença de oxigênio nos gases de escape. Portanto, a sonda lambda também é chamada de sensor de oxigênio residual ou simplesmente sensor de oxigênio.
O sensor é baseado em um elemento cerâmico (1) feito de dióxido de zircônio com adição de óxido de ítrio, que atua como eletrólito em estado sólido. O revestimento de platina forma eletrodos - externos (2) e internos (3). Dos contatos (5 e 4), a tensão é removida, que é fornecida através dos fios ao computador.
O eletrodo externo é soprado com gases de exaustão aquecidos que passam pelo tubo de exaustão e o eletrodo interno está em contato com o ar atmosférico. A diferença na quantidade de oxigênio no eletrodo externo e interno faz com que uma tensão apareça nos contatos de sinal da sonda e a reação correspondente da ECU.
Na ausência de oxigênio no eletrodo externo do sensor, a unidade de controle recebe uma tensão de cerca de 0,9 V em sua entrada. Como resultado, o computador reduz o fornecimento de combustível aos injetores, inclinando a mistura, e o oxigênio aparece no eletrodo externo da sonda lambda. Isso resulta em uma diminuição na tensão de saída gerada pelo sensor de oxigênio.
Se a quantidade de oxigênio que passa pelo eletrodo externo aumenta para um determinado valor, a tensão na saída do sensor cai para aproximadamente 0,1 V. A ECU percebe isso como uma mistura pobre e a corrige aumentando a injeção de combustível.
Desta forma, a composição da mistura é controlada dinamicamente, e o valor do coeficiente λ flutua constantemente em torno de 1. Se você conectar o osciloscópio aos contatos de uma sonda lambda funcionando corretamente, veremos um sinal próximo a uma sinusóide pura .
Uma correção mais precisa com menos flutuações em lambda é possível se um sensor de oxigênio adicional for instalado na saída do conversor catalítico. Ao mesmo tempo, a operação do catalisador é monitorada.
- coletor de admissão;
- GELO;
- ECU;
- injetores de combustível;
- sensor principal de oxigênio;
- sensor de oxigênio adicional;
- conversor catalítico.
O eletrólito de estado sólido adquire condutividade somente quando aquecido a cerca de 300...400 °C. Isso significa que a sonda lambda fica inativa por algum tempo após a partida do motor de combustão interna, até que os gases de escape aqueçam o suficiente. Neste caso, a mistura é regulada com base em sinais de outros sensores e dados de fábrica na memória do computador. Para acelerar a inclusão do sensor de oxigênio em operação, muitas vezes ele é fornecido com aquecimento elétrico pela incorporação de um elemento de aquecimento dentro da cerâmica.
cada sensor, mais cedo ou mais tarde, começa a funcionar e requer reparo ou substituição. A sonda lambda não é exceção. Em condições reais ucranianas, funciona corretamente por uma média de 60 ... 100 mil quilômetros. Uma série de razões podem encurtar sua vida.
- Combustível de má qualidade e aditivos questionáveis. As impurezas podem contaminar os elementos sensíveis do sensor.
- Contaminação com óleo entrando nos gases de escape devido a problemas no grupo do pistão.
- A sonda lambda foi projetada para operar em altas temperaturas, mas apenas até um certo limite (cerca de 900 ... 1000 ° C). O superaquecimento devido à operação incorreta do motor de combustão interna ou do sistema de ignição pode danificar o sensor de oxigênio.
- Problemas elétricos - oxidação de contatos, fios abertos ou em curto e assim por diante.
- defeitos mecânicos.
Exceto no caso de defeitos de impacto, o sensor de oxigênio residual geralmente morre lentamente e os sinais de falha aparecem gradualmente, tornando-se mais pronunciados apenas com o tempo. Os sintomas de uma sonda lambda defeituosa são os seguintes:
- Maior consumo de combustível.
- Potência do motor diminuída.
- Deterioração na dinâmica.
- Empurrões durante o movimento do carro.
- Flutuante ocioso.
- Aumento da toxicidade do escapamento. É determinado principalmente com a ajuda de diagnósticos apropriados, menos frequentemente manifestados por um odor pungente ou fumaça preta.
- Superaquecimento do catalisador.
Deve-se ter em mente que esses sintomas nem sempre estão associados a um mau funcionamento do sensor de oxigênio; portanto, são necessários diagnósticos adicionais para determinar a causa exata do problema.
você pode diagnosticar a integridade da fiação discando com um multímetro. Você também deve certificar-se de que não há curto-circuito dos fios no gabinete e entre si.
diagnosticar a resistência do elemento de aquecimento, deve ser de aproximadamente 5 ... 15 ohms.
A tensão de alimentação do aquecedor deve estar próxima da tensão da fonte de alimentação integrada.
É bem possível resolver problemas associados a fios ou falta de contato no conector, mas, em geral, o sensor de oxigênio não pode ser reparado.
Limpar o sensor de contaminação é muito problemático e, em muitos casos, é simplesmente impossível. Especialmente quando se trata de um revestimento prateado brilhante causado pela presença de chumbo na gasolina. O uso de materiais abrasivos e agentes de limpeza acabará com o dispositivo de forma completa e irrevogável. Muitas substâncias quimicamente ativas também podem danificá-lo.
As recomendações encontradas na rede para limpar a sonda lambda com ácido fosfórico dão o efeito desejado em um caso em cem. Quem quiser pode tentar.
Desativar uma sonda lambda com defeito mudará o sistema de injeção de combustível para o modo médio de fábrica registrado na memória da ECU. Pode estar longe de ser o ideal, então o que falhou deve ser substituído por um novo o mais rápido possível.
Desaparafusar o sensor requer cuidado para não danificar as roscas do tubo de escape. Antes de instalar um novo dispositivo, as roscas devem ser limpas e lubrificadas com graxa térmica ou graxa de grafite (certifique-se de que não atinja o elemento sensível do sensor). Aparafuse a sonda lambda com uma chave dinamométrica no torque correto.
Não use silicone ou outros selantes ao montar o sensor de oxigênio.
O cumprimento de certas condições permitirá que a sonda lambda permaneça em boas condições por mais tempo.
- Reabasteça com combustível de qualidade.
- Evite aditivos de combustível questionáveis.
- Controle a temperatura do sistema de exaustão, não permita que ele superaqueça
- Evite várias partidas do motor de combustão interna em um curto período de tempo.
- Não use abrasivos ou produtos químicos para limpar as pontas do sensor de oxigênio.
