Αισθητήρας λ !!!!!!!!!!!!!!!!!!

[riko46]

Εισαγωγή
Ο αισθητήρας λ μοιάζει εξωτερικά με ένα μπουζί και τοποθετείται στην πολλαπλή εξαγωγή ή και πάνω στον καταλύτη. Πάνω στον καταλύτη τοποθετείται πριν την είσοδο των καυσαερίων στον κεραμικό μονόλιθο. Η εφαρμογή του αισθητήρα λ ξεκίνησε το 1970 με κατασκευάστρια εταιρία την BOSCH. Για την ιστορία αναφέρεται ότι ο αισθητήρας λ βρίσκεται τεχνολογικά στην 3η γενιά, που είναι η γενιά του θερμαινόμενου λήπτη λ. Ο αισθητήρας λ είναι το βασικό εξάρτημα των κλειστών συστημάτων ρύθμισης. Γιʼ αυτό και τα κλειστά συστήματα ρύθμισης έχουν την ονομασία LAMBDA – CLOSED – LOOP – CONTROL. Ο αισθητήρας λ (μαζί με καταλυτικό μετατροπέα) φροντίζει, ώστε τα ποσοστά των ρύπων στα καυσαέρια να παραμένουν κάτω από τα επιτρεπτά όρια τιμών. Επειδή τοποθετείται στο σύστημα της εξάτμισης του αυτοκινήτου είναι διαρκώς εκτεθειμένος σε υψηλές θερμοκρασίες, σε χημικές επιδράσεις και σε μηχανικές καταπονήσεις (δονήσεις). Γιʼ αυτό το λόγο φθείρεται εύκολα και πρέπει να ελέγχετε σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αν ο αισθητήρας λ δε λειτουργεί σωστά, τότε οι τιμές των ρύπων θα ξεπεράσουν κατά πολύ τις επιτρεπτές τιμές. Ο λήπτης λ παρέχει τις πληροφορίες ανατροφοδότησης στον εγκέφαλο του συστήματος τροφοδοσίας (ηλεκτρονικά ρυθμιζόμενο καρμπυρατέρ ή ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού – injection) και σε συνδυασμό με τον καταλύτη επιτυγχάνει μείωση των εκπομπών καυσαερίων. Η κυριότερη προϋπόθεση για τον περιορισμό των ρύπων στα καυσαέρια, σε κινητήρα που είναι εφοδιασμένος με τριοδικό καταλυτικό μετατροπέα είναι να λειτουργεί ο κινητήρας στη στοιχειομετρική αναλογία (λ=1) ή με πολύ μικρή (μικρότερη του 1%) απόκλιση από αυτή. Αυτό δεν είναι δυνατό να επιτευχθεί ακόμα και σε κινητήρα, ο οποίος διαθέτει το πλέον σύγχρονο σύστημα ψεκασμού του καυσίμου μείγματος, αν δεν υπάρχει ένα κλειστό σύστημα το οποίο να ρυθμίζει συνέχεια το μείγμα αέρα-καυσίμου, ανάλογα με τις τιμές των ρύπων στα καυσαέρια. Ο προσδιορισμός των τιμών των ρύπων στα καυσαέρια από τον αισθητήρα λ γίνεται με έμμεσο τρόπο. Δηλαδή, δε μετράει απευθείας τις τιμές τους, αλλά τις προσδιορίζει μετρώντας τη συγκέντρωση των μορίων του οξυγόνου, που περιέχονται στα καυσαέρια. Έτσι αν ανιχνεύσει μεγάλη ποσότητα οξυγόνου, αυτό σημαίνει ότι το μείγμα που κάηκε ήταν ΄΄φτωχό΄ (λ>1), ενώ αν ανιχνεύσει ελάχιστη ως μηδενική ποσότητα οξυγόνου, αυτό σημαίνει ότι το μείγμα που κάηκε ήταν ΄΄πλούσιο΄΄ (λ<1>1), ο αισθητήρας παράγει ένα σήμα (τάση) 100 mV περίπου (κάτω μέρος της καμπύλης), ενώ αν το μείγμα είναι πλούσιο, τότε παράγει ένα σήμα 800 mV περίπου. Το ευθύγραμμο τμήμα της καμπύλης αντιστοιχεί στη στοιχειομετρική αναλογία (λ=1) του καυσίμου μείγματος ή σε τιμές πάρα πολύ κοντά σε αυτή (λ=1). Στην περίπτωση αυτή ο αισθητήρας λ στέλνει ένα σήμα 400 mV, το οποίο αναγνωρίζει η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ως σήμα στοιχιομετρικής αναλογίας του καύσιμου μείγματος.

Θερμοκρασία λειτουργίας του αισθητήρα λ
Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος του αισθητήρα λ είναι καθοριστικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία του, αφού επηρεάζει τόσο την ικανότητα ιονισμού των μορίων του οξυγόνου από τα ηλεκτρόδια πορώδους πλατίνας, όσο και την αγωγιμότητα του κεραμικού σώματος (ZrO2). Σε θερμοκρασίες κάτω των 300 οC, ο χρόνος απόκρισης του (μη θερμαινόμενου) αισθητήρα είναι περίπου 3 λεπτά της ώρας, ενώ σε κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας (π.χ. 600 οC) ο χρόνος αυτός περιορίζεται σε τιμές κάτω των 50 δευτερολέπτων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα κλειστά συστήματα ρύθμισης λειτουργούν σαν ανοιχτά στις χαμηλές θερμοκρασίες. Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 850 οC, το κεραμικό σώμα του αισθητήρα καταστρέφεται ή στην καλύτερη περίπτωση μειώνεται ο χρόνος απόκρισης του. Μπορεί όμως για πολύ μικρό χρονικό διάστημα να λειτουργήσει μέχρι τους 950 οC. Για να φτάνει γρήγορα ο αισθητήρας στη θερμοκρασία κανονικής λειτουργίας του, έχει προστεθεί σʼ αυτόν μια ηλεκτρική αντίσταση (θερμαντικό στοιχείο). Έτσι στην περίπτωση κρύας εκκίνησης ή όταν ο κινητήρας λειτουργεί με μικρό φορτίο όπου η θερμοκρασία των καυσαερίων είναι χαμηλή, η ηλεκτρική αντίσταση βοηθάει τον αισθητήρα να αποκτήσει την απαιτούμενη θερμοκρασία σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Ο χρόνος απόκρισης του θερμαινόμενου αισθητήρα περιορίζεται στα 30 έως 40 δευτερόλεπτα κατά την κρύα εκκίνηση του κινητήρα. Ο θερμαινόμενος αισθητήρας λειτουργεί κανονικά τουλάχιστον για 100.000 Km κίνησης αυτοκινήτου. Από την έξοδο του αναχωρούν τρεις αγωγοί (ή τέσσερις με τον αγωγό γείωσης). Ο ένας αγωγός μεταφέρει το σήμα εξόδου του αισθητήρα στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου και οι υπόλοιποι δυο χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία της ηλεκτρικής αντίστασης με τάση 12 V

Έλεγχος λειτουργίας του αισθητήρα λ
Ο έλεγχος του αισθητήρα λ μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα ευαίσθητο ψηφιακό βολτόμετρο υψηλής ακρίβειας (mv) και μικρού σφάλματος ή με ειδικές φορητές συσκευές ελέγχου ή με την διαγνωστική μονάδα (εγκέφαλος) που χρησιμοποιείται στα συνεργεία, όταν βέβαια υπάρχει η δυνατότητα ελέγχου του αισθητήρα λ

Τοποθέτηση του αισθητήρα λ
Η θέση τοποθέτησης του αισθητήρα λ καθορίζεται από τις θερμοκρασίες, στις οποίες πρέπει να λειτουργεί και από την αντοχή του στις υψηλές θερμοκρασίες. Όπως αναφέραμε στις προηγούμενες ενότητες, ο αισθητήρας λ στις χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω των 300 οC) δεν παρουσιάζει την απαιτούμενη ταχύτητα απόκρισης, ενώ στις πολύ υψηλές (πάνω από 850 οC) υπάρχει πολύ μεγάλος κίνδυνος καταστροφής του.

Τοποθέτηση του αισθητήρα μακριά από την πολλαπλή εξαγωγής (π.χ. στην είσοδο του καταλυτικού μετατροπέα)
Στην περίπτωση αυτή, σε κρύο ξεκίνημα του κινητήρα, όπου η θερμοκρασία στη θέση αυτή είναι χαμηλή για κάποια λεπτά της ώρας, ο αισθητήρας θα καθυστερεί να λειτουργεί κανονικά (ως κλειστό σύστημα ρύθμισης), δηλαδή δεν θα παρουσιάζει την απαιτούμενη ταχύτητα απόκρισης.

Τοποθέτηση του αισθητήρα επάνω στην πολλαπλή εξαγωγής
Σʼ αυτή τη θέση αισθητήρας θερμαίνεται πολύ γρήγορα και παρουσιάζει μεγάλη ταχύτητα απόκρισης. Αυτό οφείλεται στο ότι ακόμα και στο κρύο ξεκίνημα του κινητήρα, η θερμοκρασία των καυσαερίων στην πολλαπλή εξαγωγή είναι πολύ υψηλή (υπέρθερμα καυσαέρια). Οι θερμοκρασίες όμως στην πολλαπλή εξαγωγής κάποια στιγμή θα υπερβούν την οριακή για τον αισθητήρα τιμή των 850 οC, οπότε αυτός θα καταστραφεί.

Τοποθέτηση του αισθητήρα σε θέση κοντά στην πολλαπλή εξαγωγής
Η θέση αυτή τοποθέτησης του αισθητήρα είναι μια ενδιάμεση λύση, αφού δεν κινδυνεύει να καταστραφεί από υπερθέρμανση και χρόνος απόκρισης του είναι ικανοποιητικός. Η τοποθέτηση ηλεκτρικής αντίστασης (θερμαντικού στοιχείου) στον αισθητήρα έλυσε το πρόβλημα της καθυστερημένης απόκρισης του. Έτσι η θέση τοποθέτησης του πλέον εξαρτάτε μόνο από τα χαρακτηριστικά του κινητήρα (π.χ. κυβισμός, ιπποδύναμη κ.λ.π.). Γενικά, η επιλογή του σημείου τοποθέτησης του αισθητήρα λ γίνεται μετά από ανάλογη έρευνα, που κάνει κάθε κατασκευαστής.

Συνδεσμολογία του αισθητήρα λ
Ο αισθητήρας λ, όπως αναφέραμε σε προηγούμενες ενότητες, αποτελεί βασικό εξάρτημα του βρόχου ανατροφοδότησης για τη ρύθμιση της αναλογίας του καυσίμου μείγματος. Συνδέεται μέσω ενός αγωγού με την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου και την πληροφορεί, στέλνοντας ένα αναλογικό σήμα (τάση), το οποίο είναι ανάλογο της σύστασης του μείγματος που κάηκε. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, αφού επεξεργαστεί το σήμα αυτό (δηλαδή το μετατρέψει σε ψηφιακό) το συγκρίνει με ένα σήμα σταθερής τιμής (συνήθως 400), το οποίο είναι καταχωρημένο στη μνήμη της. Στη συνέχεια στέλνει σήμα (παλμό) προς τους ηλεκτρομαγνητικούς εγχυτήρες (μπεκ) για αύξηση ή μείωση του χρόνου έγχυσης του καυσίμου, προκειμένου να διορθωθεί η αναλογία του στη στοιχειομετρική (λ=1).

Αιτίες βλαβών του αισθητήρα λ
Οι κυριότερες αιτίες κακής λειτουργίας του αισθητήρα λ είναι αυτές που οφείλονται σε :

Υπερθέρμανση, επειδή ο αισθητήρας λειτουργούσε για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 950 oC.
Χημική γήρανση, που είναι αποτέλεσμα των πολλών και μικρής διάρκειας χημικών διεργασιών.
Λανθασμένη εισαγωγή αέρα, επειδή ο αισθητήρας δεν ήταν τοποθετημένος σωστά.
Κακή γείωση, λόγω οξείδωσης της εξάτμισης.
Κακές επαφές, λόγω οξείδωσης του φις επαφών.
Καταστροφή του κεραμικού σώματος, λόγω τήξης.
Δηλητηρίαση από μόλυβδο, η οποία προήλθε από χρήση βενζίνης με μόλυβδο.
Διάφορες επικαθήσεις στο προστατευτικό κάλυμμα, οι οποίες προέρχονται από :
Πολλή σκουριά στο κέλυφος, η οποία περιορίζει την ταχύτητα απόκρισης του αισθητήρα.
Μόλυβδο (γυαλιστερές επικαθήσεις), λόγω χρήσης βενζίνης με μόλυβδο.
Καμένα λάδια ή πρόσθετα βενζίνης (ανοιχτόχρωμες επικαθήσεις).


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Τεχνολογία αυτοκινήτου κ μοτο.
.............................

[Kwstas_kef]

Πολυ καλο ποσταρισμα.
Ανοιχτη εγκυκλοπαιδεια εχεις γινει Μιχαλη.

[arisxios]

Τα είπες όλα !!!!
Μπράβο Μιχάλη :sm5:

[ΙoannisPanagiotidis]

....παρα-παρα πολυ καλο φιλε!...μου ελυσε πολλες απορίες!

..................

[skippybi]

ά-ψ-ο-γ-ο-ς !!!!!!!!!!!!!!!!!

[BOXER]

Ετσι, τα παντα ολα!!!

[Jefe]

Jefe

[Arkas]