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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sonda lambda. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici Dal 1 marzo 2006, in Russia è stato introdotto lo standard Euro-2. Secondo i nuovi requisiti, il contenuto di CO nei gas di scarico non deve superare lo 0,5% al minimo e lo 0,3% agli alti regimi. In Europa, questo standard è stato introdotto dal gennaio 1996 (oggi i principali produttori si stanno già preparando per il passaggio a Euro-5). Questo standard impone requisiti piuttosto rigorosi sul funzionamento di tutti gli elementi del sistema di potenza del motore, sulla qualità del motore stesso e sulla qualità del carburante. Anche se il motore è perfettamente funzionante, è necessario mantenere molto accuratamente il rapporto di miscelazione aria/carburante. Per una combustione ottimale di 1 kg di carburante sono necessari 14,7 kg di aria. Ciò garantisce il minor contenuto di sostanze tossiche nello scarico, la massima efficienza e le caratteristiche di "potenza" del motore. Questa composizione della miscela è chiamata "stechiometrica" e il rapporto tra la composizione stechiometrica della miscela e quella esistente è solitamente indicato con la lettera λ. Se λ (aria in eccesso) - arricchito. Durante l'ispezione tecnica dei veicoli, questo parametro è controllato (dovrebbe essere compreso tra 0,97 ... 1,03). Per più di 20 anni all'estero, per mantenere la composizione stechiometrica, sono stati utilizzati dispositivi per il controllo operativo del processo di combustione (dai prodotti della combustione) con l'organizzazione del feedback. Ciò è diventato possibile con l'avvento dei sistemi di controllo elettronico per l'iniezione e la fasatura dell'accensione. Oggi quasi tutte le auto offerte sul mercato dei paesi sviluppati sono dotate di un tale sistema di controllo. Affinché questo sistema funzioni, nel collettore di scarico del motore viene posizionata una speciale sonda lambda, chiamata "sonda lambda" (Fig. 1).
Questo miglioramento è stato una pietra miliare nella storia dell'industria automobilistica. L'elemento di lavoro del sensore è un materiale ceramico poroso a base di biossido di zirconio, rivestito di platino mediante sputtering. I gas di scarico scorrono intorno alla superficie di lavoro. Il sensore reagisce alla differenza tra il livello di ossigeno nei gas di scarico e nell'atmosfera, producendo una corrispondente differenza di potenziale in uscita. Le prime "sonde lambda" erano resistive, cioè. cambiare la loro resistenza. I sensori moderni funzionano come elementi di soglia: la tensione di uscita (Fig. 2) può assumere un livello logico alto (miscela ricca) o basso (miscela magra). La velocità di reazione è così elevata che la durata del fronte del segnale può essere ignorata.
Il dispositivo di controllo elettronico (ECU) del motore con una certa frequenza (almeno 2 volte al secondo al minimo e in vasca con aumento del regime del motore e una serie di altri parametri) rimuove il segnale dalla "sonda lambda" e lo confronta con il valore memorizzato Se il valore corrente Se il valore è diverso dal valore impostato (ottimale, corrispondente alla modalità di funzionamento selezionata), la centralina invia un comando per aumentare o diminuire la durata dell'iniezione di carburante da parte degli iniettori, ovvero il la modalità di funzionamento del motore è adattata alla situazione attuale con il raggiungimento del massimo risparmio di carburante e la riduzione al minimo delle emissioni nocive. Il sensore può funzionare solo se la temperatura degli elementi sensibili non è inferiore a 300...350°C (altrimenti non genera segnale), e la temperatura limite può raggiungere i 950°C. Le prime modifiche della "sonda lambda" cercavano di essere posizionate il più vicino possibile al collettore di scarico per garantire il riscaldamento più rapido e consentire il funzionamento del sensore. Le sonde moderne sono dotate di uno speciale elemento riscaldante e il luogo di installazione è diventato meno critico. Il dispositivo sensore è mostrato in Fig.3.
Fino a poco tempo fa, la differenza di potenziale veniva misurata tra il filo del segnale e la terra. Tali sensori sono stati avvitati nel tubo di scarico utilizzando uno speciale lubrificante conduttivo. Nel tempo, la probabilità di perdere il contatto è aumentata. Le modifiche recenti sono prive di questa lacuna. Ora la "massa" viene portata fuori da un filo separato (Fig. 4).
I livelli di segnale prodotti dalla maggior parte dei sensori sono approssimativamente gli stessi, anche se ci sono delle eccezioni (!). Un livello di segnale basso corrisponde a una tensione nell'intervallo 0,1 ... 0,2 V. Un livello alto corrisponde a 0,8 ... 0.9 V. I sensori proprietari sono abbastanza affidabili. La loro vita utile è di 80 ... 160mila km di percorrenza. Man mano che il sensore invecchia, la tensione corrispondente a un livello logico basso aumenta (più di 0,25 V) e la tensione corrispondente a uno alto diminuisce (meno di 0,65 V). Aumenta anche la "risposta" del sensore. Se la sua "risposta" è superiore a 250 ms con una miscela combustibile magra e superiore a 450 ms con una arricchita, allora il sensore è considerato difettoso. Questi sono dati medi dell'auto, ma tali informazioni, purtroppo, sono pubblicate molto poco. In un servizio di auto vengono utilizzati speciali tester per motori per controllare la "sonda lambda", ma a casa è possibile utilizzare un oscilloscopio convenzionale. La presa per il collegamento al sensore si trova solitamente sul cablaggio principale che scorre sotto i deflettori per drenare l'acqua dal parabrezza. Il sensore contiene componenti molto fragili e sensibili. Durante la manutenzione dell'impianto di scarico, non deve essere sottoposto ad urti, né lavato con detergenti o solventi. Durante l'installazione del sensore, non utilizzare sigillanti che polimerizzano a temperatura ambiente, così come quelli contenenti silicone (sulle filettature dei nuovi sensori è già stato applicato grasso speciale per contatti). Il guasto prematuro della "sonda lambda" è spesso causato da:
I possibili segni di un sensore di ossigeno guasto sono:
Il sensore di ossigeno non è un dispositivo indipendente. Funziona "in combinazione" con un catalizzatore per gas di scarico (molti proprietari di auto sono dolorosamente "morsi" dal suo prezzo: 400 ... 600 dollari). Un convertitore catalitico è un dispositivo a tre componenti progettato per ossidare sostanze tossiche (monossido di carbonio, idrocarburi e ossidi di azoto) in anidride carbonica, azoto e acqua come risultato di una reazione catalitica. Il funzionamento ottimale del catalizzatore (neutralizzazione di circa l'80% di tutti i componenti) si ottiene solo quando il motore funziona alla stechiometria per un secolo di composizione della miscela (Fig. 5).
La perdita o la distorsione del segnale proveniente dalla "sonda lambda" comporta un aumento del contenuto di sostanze tossiche nei prodotti della combustione e, di conseguenza, una forte riduzione della vita utile del catalizzatore. Vale la pena notare che, fino a poco tempo fa, veniva praticato abbastanza spesso lo smontaggio della "sonda lambda" e del catalizzatore difettosi, seguito dall'installazione di un tubo di inserimento. Pertanto, un gran numero di auto straniere è stato "finalizzato" a causa dell'impossibilità di eseguire costose riparazioni. Ma con l'introduzione di nuove regole, al superamento di un'ispezione tecnica, sarà richiesta la presenza e l'operatività di tutte le attrezzature se l'auto ne era regolarmente dotata (durante la produzione). Letteratura
Autore: I.Nagovitsyn, Talagi-Neftebaza, regione di Arkhangelsk.
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