|
matesas_Tady je to docela pěkně vysvětlený
Princip a použití Lambda sondy
Antonín Vojáček, 13 Červen, 2006 - 18:56
* Měření a regulace
Jistě každý, kdo se trochu zajímá o auta, už někdy slyšel o Lambda sondě, která ve výfukovém potrubí automobilu měří výfukové plyny a dává signál pro řízení spalování motoru. Patrně už ne každý ví, co přesně Lambda sonda měří a na jakém principu funguje. Pro ty, co se to chtějí dozvědět, by mohl posloužit následující článek.
To, co se nazývá Lambda sonda, je ve skutečnosti senzor kyslíku ve výfukových plynech, který je nutný pro řízení spalování motoru s třícestným katalyzátorem, aby bylo dosaženo snížení koncentrace škodlivých látek ve výfukových plynech. To znamená, že Lambda sonda měří koncentraci kyslíku ve výfukové potrubí a získaná hodnota napětí na jejím výstupu řídí poměr paliva a vzduchu v sání nebo ve válci tak, aby bylo co nejvíce dosaženo optimální směsi. Za tu se považuje tzv. stechiometrický poměr pro spalování. Ten je označován hodnotu λ = 1 a fakticky mu odpovídá poměr zhruba 14.7 kg vzduchu na 1 kg paliva (benzínu). Samotný lambda senzor zjednodušeně pracuje na principu baterie, kdy přítomností různé koncentrace kyslíku na mikropórovitých platinových elektrodách, mezi nimiž se nachází pevný elektrolyt, vzniká el. napětí úměrné právě rozdílu koncentrace kyslíku. Aby vše fungovalo co nejlépe, je senzor zahříván na teplotu okolo 550 °C.
Obr. 1. Nová a použitá Lambda sonda Bosch v základním provedení pro automobily
Co udává a k čemu slouží hodnota Lambda ?
Aby bylo možné se bavit o principu a úloze samotné Lambda sondy, označované také jako Lambda senzor, je nutné si nejdříve říct, co vlastně hodnota Lambda prakticky představuje, k čemu je a proč se měří.
Suchá definice hodnoty Lambda λ (Excess-air Factor) by mohla znít následovně: Hodnota označovaná jako λ (lambda) představuje součinitel přebytku kyslíku, resp. vzduchu, ve výfukových plynech, vzniklé spalováním směsi vzduchu a paliva v Ottově spalovacím motoru. Z matematického pohledu je součinitel λ (lambda) definován jako poměr motorem nasávaného, a tedy spotřebovaného množství vzduchu M k množství, které by bylo potřebné pro dokonalé spálení (Mt = teoretická spotřeba vzduchu) => λ = M / Mt.
Proč vlastně hodnotu Lambda měřit ?
Při spalování směsi paliva (benzínu) a vzduchu v poměru, tak jak to vyžaduje princip Ottova spalovacího motoru, vznikají výfukové plyny, které obsahují různé složky a plyny více či méně toxické pro životní prostředí (emise). Jejich složení a množství je výrazně závislé právě na vstupním poměru (směsi) vzduchu a paliva (fuel-air ratio), přičemž existuje určitá nejvýhodnější úroveň, kdy je vznik všech škodlivých látek co nejvíce redukováno. Tato úroveň se označuje jako stechiometrická hodnota (stoichiometric level) pro dokonalé spálení a odpovídá jí hodnota součinitele λ = 1. Pokud se k nasávanému vzduchu přidá více paliva, jde o bohatou směs (rich mixture = λ > 1) a palivo (uhlovodíky) se spálí pouze částečně. Koncentrace uhlovodíků (látek CxHy) a oxidu uhelnatého CO ve výfukových plynech odpovídajícím způsobem stoupne. U chudé směsi (lean mixture - λ < 1) se palivo beze zbytku spálí a ve výfukových plynech zůstane kyslík. V důsledku špatného spalování stoupá podíl HC a NOx s rostoucí hodnotou součinitele λ. Na obrázku 2. je znázorněna oblast rozsahu lambda-regulace a účinnost katalyzátoru likvidovat jednotlivé plyny. Oblast hodnot λ od 1 do cca 0,88 odpovídá bohaté směsi. Příprava směsi těchto parametrů byla typická pro motory starší generace. Naopak pro motory nové konstrukce je typické, že pracují v oblasti chudé směsi s hodnotami λ až 1,15. Uvedený rozsah hodnot je dán tzv. hranicemi chodu. Pro bohatou směs leží tato hranice kolem hodnoty 0,7 a pro chudou směs kolem hodnoty 1,3. Za těmito hranicemi je směs paliva se vzduchem tak bohatá, resp. tak chudá, že již není možný chod motoru.
Obr. 2. Účinnost třícestného katalyzátoru na jednotlivé složky emisí výfukových plynů a závislost napětí Lambda sondy na hodnota λ
Lambda-regulace
Úloha měření hodnoty λ je tedy zpětná regulace směsi v motoru (engine) prostřednictvím systému přípravy směsi paliva (Fuel induction system) tak, aby bylo dosaženo požadované hodnoty koncentrace škodlivých látek ve výfukových plynech, co možná nejvhodnější pro funkci katalyzátoru (catalytic converter) vloženého do výfukového potrubí. Požadované pásmo lambda-regulace, ve kterém musí poměr vzduch – palivo ležet, je tedy velmi úzké. Pohybuje se nejčastěji v rozsahu λ = 0,98 až 1,02. Pro dosažení těchto hodnot je nutno použít uzavřený regulační okruh se snímačem, který měří koncentraci zbytkového kyslíku ve výfukových plynech. K tomuto účelu se nejčastěji používá tzv. napěťová lambda sonda.
Obr. 3. Jednoduché blokové schéma Lambda-regulace (Engine managment system = řízení směsi paliva (fuel) a vzduchu (air))
Poznámka: Třícestný katalyzátor (3-way catalytic converter) pak přeměňuje škodlivé složky CxHy, CO, NOx na vodní páru, oxid uhličitý a dusík (účinnost až 90%). Z důvodu dosažení co nejnižší spotřeby se výrobci snaží využívat co možná nejchudší směsi i za cenu vzniku zvýšeného množství oxidů dusíku NOx.
Princip typické Lambda sondy
Lambda sonda je snímač přítomnosti kyslíku ve výfukových plynech. Jde o elektrochemický člen, který na základě chemické reakce vytváří elektrický signál. Jeho výstupní hodnota se mění v závislosti na přítomnosti kyslíku ve výfukových plynech. Princip činnosti sondy je založen na chování keramického materiálu na bázi ZrO2, který se stává po dosažení určité teploty elektricky vodivým. Když vrstva keramiky při dané teplotě odděluje od sebe dvě plynné směsi s rozdílnou koncentrací kyslíku např. odděluje výfukové plyny na jedné straně od vzduchu na straně druhé, dojde k pohybu kyslíkových iontů uvnitř keramického materiálu a tím i ke vzniku el. napětí, které je úměrné rozdílu koncentrací kyslíku.
_________________
Mnoho různých moto JAWA,teď SV650S
http://www.ase-dedic.com/
|
Přihlásit se 
Registrovat
FAQ
Hledat
