Az eladó Bosch szélessávú lambdaszonda működése és bemérése

A hatóságok által a közlekedési ágazatban a szennyező kibocsátás csökkentése érdekében - a belső égésű motorok esetében is - világszerte kifejtett folyamatos és állandó erőfeszítések a kibocsátáscsökkentő rendszerek fejlődéséhez vezettek. Nincs korszerű motorvezérlő rendszer lambda szonda (oxigén szenzor) nélkül. Mivel benzines modellekben a benzin-levegő keverék összetételére jelentős ráhatása van, a motorvezérlő rendszerben kiemelt jelentőséggel bír. Otto-motor esetében a működésképtelen lambda szonda jelentős túlfogyasztást okozhat, a benzinben túl dús keverék ráadásul lemossa a hengerfalról az olajfilmet, ami rendellenes motorkopáshoz vezet. A benzinnel felhígult motorolaj kenési problémákat okozhat. A dús keverék miatt a katalizátor hatékonysága drasztikusan leesik, a környezetet feleslegesen terheljük.

A gépjárművekben a lambdaszondát az üzemanyag és levegő arányának szabályozására alkalmazzák. Találkozhatunk vele még λ-szondaként, vagy oxigénszenzornak is nevezhetik. Elhelyezkedése az autó kipufogó rendszerében található. A lambdaszonda diesel és benzines gépjárművekben ugyanúgy megtalálható. A gépkocsik kipufogórendszerébe épített szondáknak kettős szerepük van. A kipufogógáz oxigéntartalmának folyamatos mérésével egyrészt az üzemanyag és a levegő mennyiségi arányának szabályozásához, másrészt a katalizátor hatékony működéséhez szükséges oxigénszint beállításához elektromos jelet szolgáltat. Nélkülözhetetlen szerepet játszanak a motor által kibocsátott károsanyag mennyiségének csökkentésében.

A lambdaszonda típusai és belső felépítése

Alapértelmezésben un. "feszültségugrás-szondákról" beszélünk. A szabályzószonda a motor és a katalizátor közé van beépítve. Mivel korrekt működése viszonylag magas hőmérsékleten indul el ("megszólalási hőmérséklet", kb. 350 Celsius fok), legtöbbször fűtőelemet is alkalmaznak. Az 1, vagy 2 vezetékesben nincs fűtőelem, a 3, 4, ill. több vezetékesben viszont igen.

1 vezetékes szonda: Csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Az ilyen szonda nem tartalmaz fűtőelemet.
3 vezetékes szonda: Itt is egyszerű eligazodni a vezetékek között, pl: egy jelvezeték (fekete) két fehér színű fűtésszál, ezek akár fel is cserélhetők.
4 vezetékes szonda: Ezeken külön jel és jel testvezeték van, két fűtőszállal.

A lambda szondák megbontása, szétszerelése csak roncsolásos úton lehetséges. A szondakerámia a menetes fémházba kerül beszerelésre, elől furatokkal ellátott vagy felhasított védőcső takarja. A cirkondioxid kerámia tulajdonsága, hogy kb. 300 Celsius fok fölött átereszti az oxigénionokat. A belül üreges szondakerámia külső és belső oldalát is egy vékony rétegben felvitt platinaréteg borítja, ez tölti be az elektróda szerepét. A szondakerámia külső felülete érintkezik a kipufogógázzal, míg a belső, üreges részbe külső levegő van vezetve. A kipufogógázban, illetve környezeti levegőben eltérő az oxigéntartalom, a kerámia már említett tulajdonságából adódóan oxigénion vándorlás jön létre, aminek következtében feszültség generálódik a két elektróda között.

Planár szonda

Bonyolultabb szerkezet a Bosch által kifejlesztett lapos mérőcellás (az autós köztudatban inkább a planár megnevezés ismert) szonda. A generált feszülség értéke itt is 0 és 1 Volt közötti. A kerámia egység magában foglalja a mérőcellát és a fűtőegységet is. A planár szonda lényegesen jobb tulajdonságokkal bír, mint a fentebb említett Nernst-szonda. Már 150 Celsius fokos kipufogógáz hőmérsékleten működik, így a "megszólalási ideje" rendkívül kicsi, 3-5 másodperc. Akár 930 fokos hőmérsékletet is elvisel, várható élettartama hosszú.

Útmutató Renault Trafic vásárláshoz Németországban

A szélessávú lambdaszonda működési elve

A szélessávú (más néven "széles spektrumú" vagy "broad-band") lambda szenzor a kipufogógázban lévő maradék oxigén koncentrációt méri, és összehasonlítva a hagyományos lítium-dioxid és cirkónia érzékelőkkel - amelyek csak a lambda 1-et érzékelik - ez a szonda alkalmas a szélesebb levegő/üzemanyag-keverék tartományok mérésére is. A régebben használatos szondák keskenysávúak voltak, ami azt jelenti, hogy az ideális viszonynál élesen billentek (100mV tól 800mV ig billeg). Ezért nem az ideális viszonyt indikálták, hanem körülötte szűk sávban tartották a keveréket. A szélessávú szonda kimenete nagyobb feszültség sávban mozog és a karakterisztikája is laposabb, így nem csak azt tudod meg hogy dús vagy szegény a keverék, hanem azt is mennyire.

A tág szabályzási sáv miatt a szonda működési módja meglehetősen bonyolult. A szonda lelke a szivattyúcella, amely oxigén-ionokat pumpál a szenzor hagyományos (Nernst) cellájához. A szivattyúzáshoz szükséges áram arányos a két cella közötti oxigénkoncentráció-különbséggel. Azaz, ha a Nernst cellában fenntartjuk a lambda=1 légviszonyt, akkor a szivattyúzó áram arányos lesz a pillanatnyi légviszonnyal. A mérőcella az oxigénkoncentrációt méri, majd átalakítja az egy feszültség jellé, amelyet összehasonlít egy 450 mV referenciafeszültséggel; ez a feszültség képviseli a λ=1 sztöchiometrikus arányhoz társuló névleges értéket. Amennyiben ez az érték eltér a referenciaértéktől, a szivattyúcella oxigénionokat szivattyúz be mérőcellába/szivattyúz ki mérőcellából, ezzel korrigálja a cellában lévő oxigénkoncentrációt, és fenntartja a 450 mV-os referenciafeszültséget.

lambdaszonda fűtés kimérése

Bosch LSU 4.2 és az 5 vezetékes szondák

A szélessávú lambda-szonda alkalmazása mind a szikragyújtású, mind a dízelmotoroknál rohamosan elterjedt a környezetvédelmi előírások szigorodásával. Manapság gyakran használatosak a gépjárművekben az 5 ill. 6 vezetékes, úgynevezett szélessávú lambdaszondák. Az Euro 4 kibocsátási szabványok bevezetése óta az 5 vezetékes lambda érzékelő a modern közvetlen befecskendezésű motorok alapvető elemévé vált. Az 5 vezetékes lambdaszonda kifolyólag kifinomultabb üzenetet küld az ECU-nak. A jel már nem egyszerűen gazdag vagy szegény; állandó és változó feszültség 0 és 5 V között mozog.

A Bosch LSU 4.2 (például a Bosch 0 258 007 200 és 0 258 007 057 cikkszámú lambda-szondái) a katalizátor előtt helyezkedik el. Az LSU 4.2 planár szerkezeti kialakítású, szélessávú szondáról van szó, melyet kifejezetten benzinmotoroknál alkalmaznak. 930 °C üzemi hőmérsékletig működik, rövid ideig 1030 °C-ot is elvisel. (A Bosch a referencialevegőt igénylő LSU szondát, annak üzemidővel bekövetkező működési problémái miatt továbbfejlesztette, ez lett az LSU 4.9 jelű szélessávú lambda-szonda.)

A vezetékek kiosztása és funkciói

Az alábbi táblázat összefoglalja a Bosch szélessávú szondák tipikus vezetékkiosztását és azok funkcióit:

Ismerje meg a Suzuki Hayabusát

Vezeték szín	Csatlakozó érintkező	Funkció leírása
Fekete	1. érintkező	Nernst cella mérőjel (Ip+)
Sárga	2. érintkező	Közös test / Referencia (Vm)
Piros	6. érintkező	Szivattyú áram kimenet (Ia)
Fehér	3. érintkező	Fűtés vezérlés (szabályozott test)
Szürke	5. érintkező	Fűtés tápellátás (+12V)

Megjegyzés: Az érzékelőnek öt vezetéke van, de az érzékelő csatlakozóján 6 kapocs található. A két érintkezőt belsőleg a csatlakozóban található integrált kalibrációs ellenállás csatlakoztatja.

Mérés és hibadiagnosztika

A diagnosztika csak felmelegített motornál lehetséges. A kipufogógázok oxigénszintének pontos megmérése, vizsgálata csak akkor lehetséges, ha a hőmérsékletük 300-400 °C közötti. A szélessávú érzékelőket diagnosztikai eszközökkel kell ellenőrizni. Az esetek többségében a szivattyúáramot egy szabványos műhelyben nem lehet egyszerű multiméterrel megmérni, hiszen ez a mérés olyan speciális eszközöket igényel, amelyek képesek nagyon alacsony (milliamper nagyságrendű) értékű áram mérésére. Szükség van egy diagnosztikai szoftverre vagy céleszközre.

A fűtőelem ellenőrzéséhez a kulcs és a motor kikapcsolása után húzza ki az érzékelő csatlakozóját, és állítsa a multimétert 200 Ohmra. A mérés elvégzéséhez csatlakoztassa a multimétert a fűtés kivezetéseire. Az elfogadható érték szobahőmérsékleten általában 2-14 ohm közötti. Ha a fűtő áramkör elektromos vezérlését szeretnénk látni, tegye az oszcilloszkóp pozitív végét a fűtésvezérlő érintkezőhöz, és a referenciát a testeléshez, miközben a motor alapjáraton jár.

A szélessávú érzékelő rossz vagy rendellenes jelzéseinek számos különböző oka lehet, és ez nem mindig egy hibás lambda-szenzor miatt van. Ilyen okok lehetnek például: