sonda lambda. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Desde 1º de março de 2006, o padrão Euro-2 foi introduzido na Rússia. De acordo com os novos requisitos, o teor de CO nos gases de escape não deve exceder 0,5% em marcha lenta e 0,3% em altas rotações. Na Europa, esse padrão foi introduzido desde janeiro de 1996 (hoje os principais fabricantes já estão se preparando para a transição para o Euro-5). Esta norma impõe requisitos bastante rigorosos ao funcionamento de todos os elementos do sistema de potência do motor, à qualidade do próprio motor e à qualidade do combustível. Mesmo que o motor esteja perfeitamente operacional, é necessário manter a relação de mistura ar/combustível com muita precisão.

Para uma combustão ideal de 1 kg de combustível, são necessários 14,7 kg de ar. Isso garante o menor teor de substâncias tóxicas no escapamento, máxima eficiência e características de "potência" do motor. Esta composição da mistura é chamada de "estequiométrica", e a proporção da composição estequiométrica da mistura para a existente é geralmente denotada pela letra λ. Se λ (excesso de ar) - enriquecido. Durante a inspeção técnica dos veículos, este parâmetro é controlado (deve estar entre 0,97 ... 1,03).

Por mais de 20 anos no exterior, para manter a composição estequiométrica, foram utilizados dispositivos para o controle operacional do processo de combustão (por produtos de combustão) com a organização de feedback. Isso se tornou possível com o advento de sistemas de controle eletrônico para injeção e ponto de ignição. Hoje, quase todos os carros oferecidos no mercado dos países desenvolvidos estão equipados com esse sistema de controle.

Para que este sistema funcione, um sensor especial de oxigênio é colocado no coletor de escape do motor, chamado de "sonda lambda" (Fig. 1).

Essa melhoria foi um marco na história da indústria automotiva. O elemento de trabalho do sensor é um material cerâmico poroso à base de dióxido de zircônio, revestido com platina por pulverização catódica. Os gases de escape fluem ao redor da superfície de trabalho. O sensor reage à diferença entre o nível de oxigênio nos gases de escape e na atmosfera, produzindo a diferença de potencial correspondente na saída.

As primeiras "sondas lambda" eram resistivas, ou seja. mudar sua resistência. Os sensores modernos funcionam como elementos de limite: a tensão de saída (Fig. 2) pode assumir um nível lógico alto (mistura rica) ou baixo (mistura pobre). A taxa de reação é tão alta que a duração da frente do sinal pode ser ignorada.

O dispositivo de controle eletrônico (ECU) do motor com uma certa frequência (pelo menos 2 vezes por segundo em marcha lenta e tigela com aumento da rotação do motor e vários outros parâmetros) remove o sinal da "sonda lambda" e o compara com o valor armazenado na memória. Se o valor atual for diferente do valor definido (ótimo, correspondente ao modo de operação selecionado), o controlador emite um comando para aumentar ou diminuir a duração da injeção de combustível pelos injetores, ou seja, o o modo de operação do motor é ajustado para a situação atual com a obtenção da máxima economia de combustível e minimização de emissões nocivas.

O sensor só pode funcionar se a temperatura dos elementos sensíveis não for inferior a 300...350°C (caso contrário não gera sinal), e a temperatura limite pode atingir 950°C. As primeiras modificações da "sonda lambda" tentaram ser colocadas o mais próximo possível do coletor de escape para garantir o aquecimento mais rápido e permitir o funcionamento do sensor.

As sondas modernas são equipadas com um elemento de aquecimento especial e o local de instalação tornou-se menos crítico. O dispositivo sensor é mostrado na Fig.3.

1. corpo de metal com rosca;
2. anel de vedação;
3. coletor de corrente de sinal elétrico;
4. isolante (cerâmica);
5. cablagem;
6. braçadeira de vedação de fios;
7. contato condutor do circuito de aquecimento;
8. tela de proteção externa com aberturas para ar atmosférico;
9. bobina de aquecimento;
10. ponta cerâmica;
11. tela de proteção com furos para gases de escape.

Até recentemente, a diferença de potencial era medida entre o fio de sinal e o solo. Esses sensores foram aparafusados ​​​​no tubo de escape usando um lubrificante condutor especial. Com o tempo, a probabilidade de perder o contato aumentou. Modificações recentes são desprovidas dessa deficiência. Agora a "massa" é retirada por um fio separado (Fig. 4).

Os níveis de sinal produzidos pela maioria dos sensores são aproximadamente os mesmos, embora haja exceções (!). Um nível de sinal baixo corresponde a uma tensão na faixa de 0,1 ... 0,2 V. Um nível alto corresponde a 0,8 ... 0.9 V. Os sensores proprietários são bastante confiáveis. Sua vida útil é de 80 ... 160 mil km rodados. À medida que o sensor envelhece, a tensão correspondente a um nível lógico baixo aumenta (mais de 0,25 V) e a tensão correspondente a um nível alto diminui (menos de 0,65 V). A "resposta" do sensor também aumenta. Se sua "resposta" for superior a 250 ms com uma mistura combustível pobre e mais de 450 ms com uma enriquecida, o sensor é considerado com defeito. Esses são dados médios. carro, mas tal informação, infelizmente, é publicada muito pouco.

No serviço de automóveis, testadores de motor especiais são usados ​​​​para controlar a "sonda lambda", mas em casa você pode usar um osciloscópio convencional. O receptáculo para conexão ao sensor geralmente está localizado no chicote elétrico principal que passa sob os defletores para drenar a água do para-brisa. O sensor contém componentes muito frágeis e sensíveis. Ao fazer a manutenção do sistema de escapamento, ele não deve ser submetido a impactos, nem lavado com detergentes ou solventes. Ao instalar o sensor, não use vedantes que polimerizem à temperatura ambiente, bem como aqueles que contenham silicone (graxa de contato especial já foi aplicada nas roscas dos novos sensores).

A falha prematura da "sonda lambda" é mais frequentemente causada por:

• o uso de gasolina com chumbo ou gasolina contendo aditivos não regulamentados;
• repetidas tentativas malsucedidas de ligar o motor, resultando no acúmulo de vapores de combustível não queimado no tubo de escape, que podem inflamar com a formação de uma onda de choque;
• superaquecimento da ponta do sensor causado por falha de ignição, violações no sistema de controle do ponto de ignição, quando o motor funciona com uma mistura rica de combustível por muito tempo;
• "regaseificação" excessiva quando o tacômetro está na "zona vermelha".

Os possíveis sinais de um sensor de oxigênio com falha são:

• sinal do sistema de diagnóstico de bordo (acendimento da luz avisadora "CHECK ENGINE" e fixação de determinados códigos de avaria na memória [1]);
• ignição de curto prazo da lâmpada de controle "CHECK ENGINE" ao acelerar o carro;
• motor instável em marcha lenta;
• aumento do consumo de combustível e deterioração da dinâmica do veículo;
• crepitação e cheiro de queimado na área de instalação do catalisador, bem como aumento de temperatura ou aquecimento do catalisador a um estado incandescente. O cheiro característico de ovo podre presente no escapamento quando uma grande quantidade de combustível não queimado entra no catalisador.

O sensor de oxigênio não é um dispositivo independente. Funciona "em conjunto" com um conversor catalítico de gás de escapamento (muitos proprietários de automóveis são dolorosamente "mordidos" por seu preço: 400 ... 600 dólares). Um conversor catalítico é um dispositivo de três componentes projetado para oxidar substâncias tóxicas (monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio) em dióxido de carbono, nitrogênio e água como resultado de uma reação catalítica. A operação ótima do catalisador (neutralização de aproximadamente 80% de todos os componentes) é alcançada somente quando o motor opera na estequiometria por um século de composição da mistura (Fig. 5).

A perda ou distorção do sinal da "sonda lambda" leva a um aumento do teor de substâncias tóxicas nos produtos da combustão e, consequentemente, a uma redução acentuada da vida útil do catalisador.

Vale a pena notar que, até recentemente, o desmantelamento da "sonda lambda" e do catalisador defeituosos, seguido da instalação de um tubo de inserção, era bastante praticado. Assim, um grande número de carros estrangeiros foi "finalizado" devido à impossibilidade de realizar reparos caros. Mas com a introdução de novas regras, ao passar por uma inspeção técnica, será exigida a presença e operabilidade de todos os equipamentos se o carro estiver equipado com eles regularmente (durante a fabricação).

Literatura

1. I. Nagovitsyn. Diagnóstico de computadores automotivos "Opel". - Rádio Mundo, 2006, N3. 4, p.26.
2. Opel Omega e Senador. Reparo e manutenção. - Editora CJSC Alfamer. São Petersburgo, 2001.
3. Equipamentos elétricos e eletrônicos de carros. - Editora CJSC Alfamer. São Petersburgo. 2001.

Autor: I.Nagovitsyn, Talagi-Neftebaza, região de Arkhangelsk.

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