Vectra B sonda lambda

explicatie Normele de poluare, fie ca sunt europene (Euro), americane (Tier) sau japoneze (Japan) impun producãtorilor de autovehicule emisii tot mai reduse. De asemenea, în marile aglomerãri urbane, nivelul emisiilor automobilelor are o importanþã mult mai mare deoarece afecteazã direct sãnãtatea locuitorilor.

Sonda lambda (numitã ºi sonda sau senzorul de oxigen) are o importanþã deosebitã relativ la reducerea emisiilor poluante de pe automobile. Produs al companiei Bosch, sonda lambda a fost utilizatã pentru prima oara alãturi de un catalizator pe un automobil Volvo la sfârºitul anilor 1970. Dezvoltarea ºi proiectarea sondei a fost începuta în timpul anilor 1960 sub supravegherea dr. Gunter Bauman, în cadrul companiei Robert Bosch GmbH.

Sonda lambda - senzorul de oxigen

Foto: Sonda lambda - senzorul de oxigen
Sursa: Bosch

Aplicaþiile principale ale sondei lambda sunt motoarele pe benzinã. Sonda se utilizeazã ºi pe motoarele diesel dar mult mai restrâns. Motivul este acela ca motoarele pe benzina funcþioneazã în jurul amestecului stoichiometric în timp ce motoarele diesel funcþioneazã cu amestecuri sãrace.
Emisiile poluante ale automobilelor

Înainte de a explica modul de lucru al sondei lambda trebuie sã avem o imagine clarã a emisiilor poluante de pe automobile. Principalele emisii poluante ale automobilelor sunt:

monoxidul de carbon CO;
oxizii de azot NOx;
hidrocarburile HC;
particulele PM.

Cea mai des utilizatã metodã de a reduce emisiile poluante de pe un automobile este catalizatorul. În cazul în care catalizatorul reduce proporþiile de CO, NOx ºi HC din gazele de evacuare, acesta se numeºte catalizator pe trei cãi. Orice sistem de post tratare a emisiilor poluante al unui automobil, ce utilizeazã un catalizator, are în componenta ºi o sondã lambda. Eficacitatea catalizatorului depinde în întregime de buna funcþionare a sondei lambda.
Amestecul stoichiometric

Pentru a asigura arderea completã a combustibilului din motor (benzinã sau motorinã) este nevoie de o anumita cantitate de oxigen deci de o anumita cantitate de aer. Astfel, pentru a arde complet 1 kg de benzinã avem nevoie de aproximativ 14.7 kg de aer. Dacã acest raport se pãstreazã (14.7:1) ºi în cilindru putem spune cã amestecul din cilindru este stoichiometric. Notaþia utilizatã în literatura de specialitate, pentru evalua raportul aer:combustibil din motor, este litera greceasca lambda (λ). Relativ la tipul amestecului aer-combustibil din motor putem avea urmatoarele situaþii:

amestec bogat (λ < 1): în acest caz combustibilul este în exces, aerul nefiind suficient pentru o ardere completã;
amestec stoichiometric (λ = 1): în acest caz raportul aer-combustibil este ideal arderea fiind completã;
amestec sãrac (λ > 1): în acest caz aerul este în exces, arderea fiind completã dar cu exces de oxigen;

Rolul sondei lambda

Tipul amestecului aer-combustibil, bogat sau sãrac, influenþeazã în mod direct nivelul emisiilor poluante. Astfel în caz unui amestec bogat, combustibilul fiind în exces, arderea este parþialã, rezultã emisii bogate în monoxid de carbon (CO) ºi hidrocarburi (HC). În cazul amestecurilor sãrace, oxigenul fiind în exces, conduce la creºterea nivelului de oxizi de azot (NOx) din gazele de eºapament. Compromisul este fãcut în cazul amestecului stoichiometric, caz în care emisiile sunt la un nivel mediu pentru fiecare din cele trei componente (CO, HC ºi NOx).

Nivelul emisiilor poluante ale unui automobil în func?ie de tipul amestecului aer-combustibil

Foto: Nivelul emisiilor poluante ale unui automobil în funcþie de tipul amestecului aer-combustibil

fãrã catalizator
cu catalizator

Eficacitatea catalizatorului este maximã atunci când amestecul aer-combustibil este stoichiometric. Rolul sondei lambda este de a informa calculatorul de injecþie care este starea amestecului aer-combustibil. Pe baza informaþie primite de la sondã calculatorul va ajusta injecþia de combustibil astfel încât amestecul sã se menþinã în jurul valorii stoichiometrice.

Controlul în bucla închisa al injec?iei de combustibil

Foto: Controlul în bucla închisã al injecþiei de combustibil.
Sursa: Wikimedia Commons

Schema de principiu a controlului amestecului aer-combustibil în jurul valorii stoichiometrice se compune din:

senzorul de masã de aer;
catalizatorul primar;
catalizatorul secundar;
injectoarele de combustibil;
sonda lambda amonte;
sonda lambda aval;
circuitul de alimentare cu combustibil;
galeria de admisie;
galeria de evacuare

ECU – calculatorul de injecþie

Utilizând informaþia de la senzorul de masã de aer, calculatorul de injecþie ajusteazã timpul de deschidere al injectoarelor reglând astfel cantitatea de combustibil injectatã. Acest mod de control al injecþie se numeºte control în bucla închisã (closed loop control) ºi se bazeazã pe informaþia primitã de la senzori.

A doua sondã lambda, de dupã catalizator, are rolul de a monitoriza activitatea catalizatorului, pentru a ne asigura cã acesta funcþioneazã în parametrii normali. Cu alte cuvinte rolul sondei lambda în aval de catalizator este de a diagnostica funcþionarea catalizatorului.
Modul de funcþionare al unei sonde lambda

În echiparea automobilelor de serie exista mai multe tipuri de sonde lambda. Un criteriu de clasificare þine cont de principiul de funcþionare ºi de numãrul de conexiuni electrice.

Astfel, dacã le clasificam dupã principiul de funcþionare, distingem:

sonde lambda binare
cu zirconiu;
cu titan;
sonde lambda liniare

Sonde lambda binare cu zirconiu

Acestea sunt primele tipuri de sonde lambda utilizate în industria automobilelor. Principiul de funcþionare se bazeazã pe modul de funcþionare al unei celule de combustie (fuel cell), numita celulã Nernst. Acest tip de sondã lambda este de tipul senzorului generator, senzor care produce o tensiune electricã fãrã sã fie alimentat la o sursa de tensiune exterioarã. Tensiunea electricã generatã de sondã este produsã de diferenþa de molecule de oxigen din gazele de eºapament ºi aerul atmosferic.

Secțiune longitudinalã printr-o sondã lambda

Foto: Secțiune longitudinala printr-o sondã lambda

Sonda lambda se conecteazã pe galeria de evacuare (1) prin intermediul carcasei cu filet (2). În interiorul tubului de protecþie (3) se gãseºte corpul ceramic din dioxid de zirconiu (4). Acesta este învelit cu doi electrozi (5), unul în contact cu gazele de evacuare iar cel de-al doilea cu aerul atmosferic. De reþinut cã electrodul care este în contact cu gazele de evacuare este acoperit de un material ceramic poros care permite pãtrunderea gazelor ºi în acelaºi timp protejeazã suprafaþa electrodului de coroziune. Carcasa de protecþie (6) conþine orificii ( care au rolul de a permite aerului atmosferic sã intre în contact cu unul dintre electrozi. Arcul (7) asigura contactul între conectorul (9) ºi electrod.

Sonda lambda - componente

Foto: Sonda lambda - componente

În funcþie de cantitatea de oxigen din evacuare sonda lambda genereazã o tensiune care semnaleazã calculatorului de injecþie dacã amestecul este sãrac sau bogat. Astfel dacã amestecul este bogat (λ < 1) atunci în gazele de eºapament se aflã o cantitate foarte micã de oxigen. În acest caz sonda lambda va genera o tensiune de aproximativ 0.8 ... 0.9 V. În cazul în care amestecul este sãrac (λ > 1) oxigenul se va gãsi în cantitate mare în gazele de evacuare, diferenþa de molecule de oxigen fiind micã tensiunea generatã va fi de ordinul 0.1 ... 0.2 V. Cu cat diferenþa dintre moleculele de oxigen este mai mare, între gazele de eºapament ºi aerul atmosferic, tensiunea generatã de sonda lambda este mai mare.

Principiul de func?ionare al sondei lambda

Foto: Principiul de funcþionare al sondei lambda

Ionii oxigenul din gazele de evacuare sunt conduºi prin intermediul dioxidului de zirconiu cãtre electrodul în contact cu aerul atmosferic. Se creeazã astfel o diferenþã de potenþial între electrod ºi masã (galeria de evacuare) care este cititã ºi interpretatã de calculatorul de injecþie. În cazul în care amestecul este bogat (aprox. 0.9 V) calculatorul de injecþie va aplica corecþii, ceea ce va conduce la o sãrãcire a amestecului (aprox. 0.2 V). Rezultã cã tensiunea de ieºire a sondei lambda va avea un salt de la 0.9 la 0.1 V sau de la amestec bogat la amestec sãrac.

Nivelul tensiuni generate de senzorul de oxigen în func?ie de tipul amestecului aer-combustibil

Foto: Nivelul tensiuni generate de senzorul de oxigen în funcþie de tipul amestecului aer-combustibil

Denumirea de sondã binarã vine de la faptul cã sonda identificã doar douã stãri ale amestecului, bogat sau sãrac, fãrã a putea determina care este nivelul exact de îmbogãþire sau sãrãcire. Un dezavantaj al sondei lambda este acela cã funcþioneazã numai la temperaturi în jur de 350 °C. Din acest motiv controlul îmbogãþirii amestecului nu funcþioneaza exact din momentul demarãrii motorului, ci numai dupã ce temperatura sondei a ajuns la valoarea nominalã. Acest mod de funcþionare este în defavoarea reducerii nivelului de emisii poluante. Astfel, pentru a minimiza timpul de inactivitate al sondei lambda toate versiunile curente sunt prevazute cu o rezistenþã electricã de încãlzire.

Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu un singur fir

Foto: Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu un singur fir

Sonda lambda cu trei sau patru fire

Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu trei sau patru fire

Foto: Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu trei sau patru fire.
Diagnosticarea sondei lambda

În funcþie de tipul amestecului aer-combustibil, bogat sau sãrac, sonda lambda genereazã o tensiune ce are forma semnalului similara cu o sinusoidã.

Tensiunea generata de o sonda lambda binara

Foto: Tensiunea generatã de o sondã lambda binarã

Odatã ce senzorul a ajuns la temperatura nominalã de funcþionare (aprox. 350 °C), pentru o turaþie a motorului termic în jur de 2000 rot/min, tensiunea generatã de sonda lambda ar trebui sã sa situeze în intervalul 0.2 ... 0.9 V. Trecerea de la tensiunea de 0.2 V la 0.9 V ar trebui sã se producã în aproximativ 0.3 secunde (durata tranziþiei). Diferenþa de tensiune dintre amestecul bogat ºi sãrac ar trebui sa se situeze în jurul valorii de 0.45 V. Perioada semnalului trebuie sã se încadreze între 0.7 ºi 1 secunde în cazul în care sonda lambda funcþioneazã la parametrii nominali.

Semnalul sondei lambda în cazul unei func?ionari defectuoase



Foto: Semnalul sondei lambda în cazul unei funcþionãri defectuoase

În cazul în care perioada semnalului este mai mare decât valorile recomandate, sonda ar trebui examinatã în detaliu ºi înlocuitã dacã este cazul. O reacþie mai lentã din partea sondei conduce la concluzia cã aceasta prezintã defecte sau este îmbãtrânitã, ne mai fiind funcþionalã la parametrii nominali.

Configuraþiile care conþin douã sonde lambda sunt utilizate pentru a monitoriza eficienþa catalizatorului.

Implementarea celui de-al doilea senzor s-a fãcut datoritã normelor OBD2 care cer ca fiecare componentã care este implicatã direct în reducerea emisiilor poluante sã fie diagnosticatã. În cazul în care catalizatorul funcþioneazã corect tensiunea sondei lambda de dupa catalizator (aval) are amplitudinea mai micã, aceeaºi frecvenþã ºi faza cu tensiunea sondei dinainte de catalizator (amonte).

Semnalul sondei lambda dupa catalizator – func?ionare corecta

Foto: Semnalul sondei lambda dupã catalizator – funcþionare corectã

Diferenþa de tensiune dintre sonda lambda din amonte ºi cea din aval ajutã la diagnosticarea catalizatorului. Este mai puþin probabil ca sonda de dupã catalizator sa se defecteze (datoritã îmbatrânirii) deoarece este supusã unor regimuri termice mai scãzute. Din acesta cauza calculatorul de injecþie utilizeazã tensiunea produsã de sonda de dupã catalizator pentru a compensa abaterile de la parametrii nominali ale primei sonde. Performanþa sondei lambda este monitorizatã de calculatorul de injecþie utilizând urmãtorii parametrii:

tensiunea de ieºire;
scurt circuitele;
rezistenþa internã;
viteza de trecere de la amestec bogat la amestec sãrac;
viteza de trecere de la amestec sãrac la amestec bogat;

În cazul defectãrii sondei lambda amestecul aer-combustibil va fi neechilibrat, consumul de combustibil va creºte, emisiile de fum se vor intensifica iar performanþele automobilului vor fi diminuate.

Sonda lambda este un element cheie în funcþionarea optimã a motorului, defectarea sau încercarea de eliminare a acesteia din sistem va conduce la declanºarea modului de funcþionare în regim de avarie al motorului, cu consecinþe negative asupra consumului ºi a performanþelor.

nu este nimeni cu o idee/informatie?

pai de ce?:)adevaru e ca am o eroare 1405(egr).dau o bere daca explici pe scurt:)

Deocamdata, mergi in sistem de avarie (cu mufa scoasa de la EGR).
EGR defect (sau partial defect)

multumesc frumos, Ksper!

Salut e cv timp de atunci ....dar pana la urma care a fost problema ? Si eu sunt foarte necajit cu opelul meu aceiasi problema si sunt un pic dezamagit ca se incepe un tutorial despre cv ....iar finalu este la fel ca cel de la filmele horor fara niciun inteles ptr ca dragi nostri colegi nu revin cu un rezultat clar ce tine de... ok sunt dezamagit de opel deas putea intoarce timpu nu mai mias cumpara asa cv si nici pe alti nu ias sfatui ! Sanatate si oricum stiu ca nu voi primi niciun raspuns concret

Salut.

@GBalta, ce anume doresti?

Sa inteleg ca ai probleme cu sonda lambda de pe masina ta, vad ca l-ai citat pe colegul kiddo_s, el are vectra b , x16xel din 1996, si tu ai deci aceeasi masina.

Ce cod de eroare ai gasit la diagnoza? Daca postezi codul iti caut procedura de verificare.

Ai schimbat sonda cu una noua si tot asa iti face (deoarece l-ai citat pe colegul initiator asa inteleg) si nu mai stii ce sa verifici?

Verifica firele dintre sonda si ecu! Posibil ECU defect (dar vino cu codul).

uite schema ECU de la x16xel: