NGK 5 Vezetékes Lambdaszonda Működése és Diagnosztikája
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.
De mégis mire jó, mit csinál? 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 tipikus elhelyezkedése a kipufogórendszerben
A Lambdaszonda Feladata és Működése
A lambda-szonda is öregszik. Lehet, hogy az amplitúdója lecsökken, ezért a minimum és maximum értékeket nem éri el a jele, így nem lehet megállapítani, hogy dús vagy szegény keverék van-e. Ez a jelalak látható az alábbi diagramon. Az elöregedett szonda túl elnyújtottan reagál a keverékváltozásra, tehát nem a megfelelő fázisban jelzi az értékeket.
E36 316i Compact üzemanyag szivattyú relé hibajelei
A lambdaszonda jelalakja
Mi azt javasoljuk, hogy a lambdaszondák ellenőrzése és cseréje gyakoriságát illetően tartsuk be a gépjárműgyártók előírásait. Viszont ennél gyakrabban vizsgáljuk meg lambdaszondánkat, ha a motor már elöregedett vagy szokatlanul magas az olajfogyasztása.
A Lambdaszonda Hibáinak Kiszűrése és Bemérése
Hogyan lehet a szonda hibáját kiszűrni? Hogyan történik a bemérés? A diagnosztika csak felmelegített motornál lehetséges. A kipufogógázok oxigénszintjének pontos megmérése, vizsgálata csak akkor lehetséges, ha a hőmérsékletük 300-400 °C közötti.
A kibocsáltási frekvenciát és a hullámformát oszcilloszkóp segítségével mérik meg. Ezt követően érdemes megmérni a fűtőelem ellenállását szobahőmérsékleten. A kimérése, vizsgálata multiméterrel lehetséges, vagy speciális teszterrel. Az elfogadható érték 2-14 ohm közötti. Mindezeket követően fontos, hogy ellenőrizzék a fűtőelem feszültségét ráadott gyújtásnál. Alacsony feszültség hibára utalhat, az ideális 10,5 V. A fűtés ellenállása szonda típusonként változó lehet.
Előfordulnak olyan esetek, amikor diagnosztikai hibakód kiolvasáskor a lambdaszonda hibával találkozunk, de mégsem az a hibás alkatrész. Egy szakképzett szakember, tisztában van vele, hogy ez nem csak a szonda hibájára utalhat. Ha az üzemanyag szivattyú szállítási teljesítménye leesik, az üzemanyag nyomás alacsonnyá válik. Akkor a motorunk szegény keveréket kap, így a szonda jelvezetékén tartósan alacsony feszültség jelenik meg.
Útmutató a Peugeot 308 SW lambda szonda hibáinak felismeréséhez
A vezérlőegységnek, azaz az ECU-nak - alapesetben - nincs információja az üzemanyag nyomásról, a diagnosztikai műszerrel pedig az ECU hibatárolóját tudjuk kiolvasni. Ha a szakember vakon bízik a diagnosztíkai műszerben, akkor az új szondánál ugyancsak rossz értéket fog kapni.
Másik, gyakori eset, a hűtőfolyadék érzékelő, amely télen szélsőséges esetben jelezhet akár -25 és +110 fokot is, mindkét érték határértéken belüli. Ha a hűtővíz mondjuk 100 Celsius fokos, a megromlott érzékelőnk viszont csak 10 fokot jelez, az ECU - mivel hideg motorról kap információt - dúsítja a keveréket, szondánk jelvezetékén tartósan 1 Volt körüli érték jelenik meg.
A Lambdaszonda Tisztítása és Cseréje
Mivel az oxigénérzékelő a kipufogógáz-áramban van, idővel szennyeződhet. Az oxigén szenzor esetében csak azok a meghibásodások háríthatók el, amelyeket az egységre lerakódott szennyeződések (füst, gáz lerakódások) okozzák. Tisztítása házilag is könnyen megoldható, tisztító adalék segítségével.
A lambdaszondát 50 °C-on ajánlatos kiszerelni, kiszedni, ezért a procedúra előtt fel kell melegíteni. Első lépés az oxigén szenzor takarítása. Ha a lambdaszonda tisztításával nem értük el a kívánt eredményt, akkor gondoskodni kell a mielőbbi cseréjéről, azaz a lambdaszonda kikötéséről. Azaz a szenzor kitekerése, csatlakozó foglalat széthúzása. Néhány esetben szükségünk lehet speciális szerszámokra is, kiszedő, kiemelő adapter, kulcs vagy kulcs készlet esetleg közbetét, menetjavító használatára.
A meghibásodott lambdaszonda szerelése cseréje sajátkezűleg is elvégezhető, de érdemes rábízni egy szakemberre. Bár a beszerelése, cseréje házilag nem egy ördöngős dolog.
Típus azonos (Direcl Fit): A szonda belépítése az érzékelőktől a csatlakozókig az eredetivel azonos. Mivel ezek a termékek típus specifikusak ezért cseréjüknel nincs szükség közdarabra, forrasztásra, plusz adapterekre.
Univerzális Lambdaszonda Bekötése
Univerzális lambdaszonda bekötése esetén igen csak megoszlanak a vélemények. Nem másról van szó, minthogy az eredeti csatlakozóval, drágább alkatrész helyett egy olcsóbb univerzális alkatrész végi el a helyettesítést. Nem mindegy, hogy milyen vezetéket milyen vezetékhez rögzítünk.
Webáruházunknak hála olcsón beszerezheted a gyári csatlakozós szondákat is, így nem érdemes az univerzális bekötésével tökölni. De ha mégis ragaszkodsz hozzá, vagy csak szeretnéd tudni, hogy bizonyos vezeték színek mit jelölnek, akkor az alábbi részt neked ajánljuk.
Az alábbi pontokba összegyűjtöttük, hogy bizonyos márkák vezeték színei, mit is jelentenek.
- Csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Az ilyen szonda nem tartalmaz fűtőelemet.
- Egy jelvezeték (fekete), két fehér színű fűtésszál.
- Bosch esetében kábelszinek: fekete: jelvezeték, szürke: jel test, két fehér: fűtés.
Szélessávú Lambdaszonda
Úgynevezett szélessávú lambdaszonda. Közvetlen befecskendezésű (belső keverékképzés) rendszereknél csakis ez szondatípus jöhet számításba. A VW-Audinál előszeretettel alkalmazzák hagyományos, külső keverékképzésű motorjainál is, de a legtöbb részecskeszűrős dízelmotornál is megtalálható.
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 vezeték forrasztás nem ajánlott, használj minden esetben vezeték csatlakozót!
A katalizátor és lambdaszonda elhelyezkedése a kipufogórendszerben
Az 5 Vezetékes Lambdaszonda
Manapság gyakran használatosak a gépjárművekben az 5 ill. 6 vezetékes, úgynevezett szélessávú lambdaszondák. Nem feltétlenül örülnek ennek a gépjármű tulajdonosok, hiszek ezek árai akár 50.000 Ft és 100.000 Ft közöttiek is lehetnek, még utángyártott márkákban is.
Az 5 vezetékes szondánál minden vezeték ugyanaz, mint a 4 vezetékesnél, csak kapott még egy plusz testkábelt.
Az Euro 4 kibocsátási szabványok bevezetése óta az 5 vezetékes lambda érzékelő a modern közvetlen befecskendezésű motorok alapvető elemévé vált. Hagyományosan, a lambda érzékelőtől az ECU-nak küldött jel bináris jel volt, jelezve, hogy a levegő-üzemanyag keverék vagy gazdag, vagy szegény. Az 5 vezetékes lambdaszonda kifinomultabb üzenetet küld az ECU-nak. A jel már nem egyszerűen gazdag vagy szegény; állandó és változó feszültség 0 és 5 V között (0-val egy rendkívül sovány keveréket jelez, és 5 voltal nagyon gazdag keveréket jelez).
Ajánlatos, hogy mindig csatlakozóval együtt vásároljuk szondát, így van ez az 5 vezetékesnél is. Ám ára miatt sokan univerzális lambdaszondával próbálják cserélni. Természetesen így is megoldható, de kérjük szakember segítségét, hiszen nem mindegy, hogy melyik vezetéket melyikkel csatlakoztatjuk és továbbá a vezeték csatlakozásának a módja sem.
Az autók villamossági rendszerében a vezetékek színjelölése kulcsfontosságú a megfelelő működés és a biztonságos szerelés érdekében. A színek segítségével könnyebben azonosíthatóak a különböző funkciójú vezetékek, így elkerülhetőek a kötési hibák. Ezek az információk általános irányelvek, és eltérhetnek bizonyos autógyártók vagy modellek esetében. Mindig érdemes ellenőrizni a jármű specifikus elektromos rajzait vagy a gyártó utasításait a pontos színkódok meghatározásához.
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.
Tapasztalataink szerint az Otto-motorral szerelt autók egy része csökkent működőképességű, vagy rosszabb esetben teljesen működésképtelen szondával üzemel, ugyanakkor legalább ekkora a száma azoknak az eseteknek, amikor téves hibabehatárolás miatt, vagy kósza ötletnek engedve tökéletesen működő szondát cserélnek le és dobnak ki.
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 Lambdaszonda Típusai és Kábelezése
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.
A 850 fok feletti tartós hőterhelés a szonda gyors tönkremeneteléhez vezet. A szonda rögzítése - néhány, főleg japán kivételtől eltekintve - csavarmenettel történik (M18x1,5). Előírt meghúzási nyomaték: 35 - 55 Nm, típusfüggő.
Az új szondák meneteit a gyártó rendszerint hőálló grafitos zsírral látja el, esélyt adva a szonda későbbi roncsolásmentes eltávolításának.
Az általánosan alkalmazott feszültség-ugrás szondák szokványos kábelszínei:
- 1 vezetékes szonda: A tévedés lehetősége itt kizárva, 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.
Különböző lambdaszonda típusok
A szonda a kipufogógázok oxigéntartalmának függvényében változtatja a feszültségét, pontosabban feszültséget generál. Szegény keveréknél 0-0,3V, dúsnál 0,7-0,9V körüli ez az érték. (Ez a hagyományos, ún. Nernst szondára, és a planár szondára igaz).
Az ideális, sztöchiometrikus, lambda=1 értékű keverékösszetételhez közelítésre, illetve ebből a tartományból történő kilépésre - nagyon szűk mezőn, az ún. lambda ablakon belül - nagy feszültségváltozással válaszol. Ez teszi alkalmassá a motorvezérlő rendszerben betöltött kiemelt szerepére.
A keverék változására rendkívül gyorsan reagál: a szakirodalom a szonda reakcióidejét 100ms alatti értékben határozza meg.
A vezérlőegység ennek alapján ha dús a keverék, szegényíti, ha szegény, akkor dúsítja azt, a befecskendező szelepek nyitási idejét változtatva. A szokásos szabályozási sáv lambda értéke 0,97-1,03, ezt a tartományt nevezzük lambda ablaknak. Ilyenkor a szabályozás visszacsatolásos (closed loop).
Vannak a motornak olyan működési körülményei, amikor a keverékképzés - átmenetileg - eltér az ideálistól, a keverékképzés elhagyja a lambda ablakot. Ilyen a hidegindítás, a motor ilyenkor dúsabb keveréket igényel (és még a szonda sem érte el a megszólalási hőmérsékletet), ilyen a teljes terhelés állapota és a tolóüzem (motorfék).
Nem felmelegedett szonda, vagy vezetékszakadás esetén az ECU hardveresen egy alapértékkel (általában 0,45V körül) helyettesíti be a kiesett jelet. Ilyenkor a motor open loop üzemmódban működik.
A Lambdaszonda Belső Felépítése
A lambda szondák megbontása, szétszerelése csak roncsolásos úton lehetséges. A szondakerámia a menetes fémházba kerül beszerelésre, elől furatokkal ellátott vagy felhasított védőcső takarja, amint az a felső képen látható.
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 Nernst-szonda belső felépítése
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.
A kerámia külső, tehát a kipufogó gázzal érintkező részén egy vékony kerámiaréteg védi a platinát a kipufogógáz esetleges szilárd részecskéitől.
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 felépítése
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. A planár szonda mára teljesen kiszorította a Nerst-szondát a gyári, első beépítés tekintetében.
A bemutatott két szondatípus fordul elő a hazai járműállomány döntő többségében.
Gyakran felmerülő kérdés: ha tönkrement a "mezei" szonda, lehetséges-e a lényegesen jobb paraméterekkel bíró planár szondára kicserélni? A műszaki jellemzőket szem előtt tartva ez a csere mindenképpen csak ajánlható. A planár szondát "mezeire" cserélni viszont semmiképp sem ajánlott, a lambda-szabályozás sínylené meg a gyengébb műszaki jellemzőket.
tags: #ngk #lambdaszonda #5 #vezetékes #működése