Lambda sensörünün işlevi
Lambda (Oksijen) sensörünün kontrol edilmesi
Araçlardaki lambda (oksijen) sensörü konusunda faydalı bilgileri ve önemli ipuçlarını burada bulabilirsiniz.
Lambda sensörü, egzoz gazındaki artık oksijen içeriğini belirler ve karışım bileşimini kontrol etmek için, motor kontrol ünitesine bir elektrik sinyali gönderir. Bu sayfayı aşağı kaydırın ve lambda sensörlerinin profesyonel olarak değiştirilmesi için varyantlar, çalışma prensipleri, test yöntemleri hakkında önemli bilgiler edinin.
Önemli güvenlik uyarısı
Çalışmalarında araç servislerine profesyonel destek sağlamak için, aşağıdaki teknik bilgiler ve uygulamaya yönelik ipuçları HELLA tarafından hazırlanmıştır. Bu web sitesinde sağlanan bilgiler, yalnızca uygun şekilde eğitilmiş uzman personel tarafından kullanılmalıdır.
İÇİNDEKİLER
LAMBDA SENSÖRÜNÜN İŞLEVİ: ÇALIŞMA PRENSİBİ
Katalitik konvertörün optimum bir dönüştürme oranına ulaşmasını sağlamak için, optimum bir yanma gereklidir. Bu oran, benzinli bir motorda 14,7 kg havanın 1 kg yakıt ile karışımından oluşan bir bileşimle elde edilir (stokiyometrik karışım). Bu optimum karışım, Yunanca λ (Lambda) harfi ile gösterilir. Lambda ile teorik hava gereksinimi ve fiili olarak beslenen hava miktarı arasındaki hava oranı ifade edilir:
λ = sağlanan hava akışı : teorik hava akışı = 14,7 kg: 14,7 kg = 1
Lambda sensörünün çalışma prensibi, karşılaştırmalı oksijen ölçümüne dayanmaktadır. Buna göre, egzoz gazının artık oksijen içeriği (yakl. %0,3 - 3), ortam havasının oksijen içeriği ile (yakl. %20,8) karşılaştırılır.
Egzoz gazının artık oksijen içeriğinin %3 olması durumunda (fakir karışım), ortam havasının oksijen içeriği ile olan fark nedeniyle 0,1 V’luk bir voltaj oluşur.
Artık oksijen içeriğinin %3’ten az olması durumunda (yağlı karışım), sensör voltajı artan farkla orantılı olarak 0,9 V'a yükselir. Artık oksijen içeriği farklı lambda sensörleri ile ölçülür.
Genel olarak, lambda sensörünün işlevi rutin egzoz emisyon testi sırasında kontrol edilir. Bununla birlikte, belirli bir miktarda aşınma ve yıpranmaya maruz kaldığından, düzgün çalışması için düzenli aralıklarla, örneğin bakımların bir parçası olarak (yaklaşık her 30.000 km’de) kontrol edilmelidir.
Motorlu araçların egzoz gazı emisyonlarını azaltmaya yönelik yasaların daha sıkı hale gelmesi nedeniyle, egzoz gaz işlemeye yönelik teknolojiler de geliştirilmiştir.
Voltaj atlama sondası
Bu sonda, parmak şeklinde, içi boş bir zirkonyum dioksit seramik elemanından oluşur. Bu katı madde elektrolitinin özelliği, yakl. 300 °C’lik bir sıcaklıktan itibaren oksijen iyonları için geçirgen olmasıdır. Bu seramiğin her iki tarafı, elektrot görevini yerine getiren ince, gözenekli bir platin tabaka ile kaplıdır. Egzoz gazı, seramiğin dış tarafından akar, iç kısım ise referans hava ile doludur.
Her iki taraftaki farklı oksijen konsantrasyonları sayesinde, seramiğin özellikleri nedeniyle yeniden voltaj üreten bir oksijen iyonu yer değiştirmesi gerçekleşir. Bu voltaj, egzoz gazlarının artık oksijen içeriklerine göre karışım bileşimini değiştiren kontrol ünitesi için sinyal olarak kullanılır.
Artık oksijen içeriğini ölçen ve karışımı zenginleştiren veya fakirleştiren bu işlem, saniyede birkaç kez tekrarlanır, böylece gerektiğinde bir stokiyometrik karışım ( λ = 1) üretilir.
Voltaj atlama sondası
Direnç atlama sondası
Bu sensör türünde seramik eleman, çok katmanlı bir kalın tabaka teknolojisiyle titanyum dioksitten üretilir. Titanyum dioksit, egzoz gazı içerisindeki oksijen konsantrasyonuna göre kendi direncini orantılı olarak değiştirme özelliğine sahiptir. Yüksek oksijen oranında (fakir karışım λ > 1) daha az iletkendir; düşük oksijen içeriğinde (yağlı karışım λ < 1) daha iletken hale gelir. Bu sensörün referans havaya ihtiyacı yoktur, ancak kontrol ünitesi tarafından bir direnç kombinasyonu aracılığıyla 5 V voltaj ile beslenmesi gerekir. Dirençlerdeki voltaj düşüşü aracılığıyla, kontrol ünitesi için ihtiyaç duyulan sinyal oluşur.
Her iki ölçüm hücresi de benzer bir muhafazaya monte edilmiştir. Koruyucu bir tüp, egzoz gazı akışına doğru çıkıntı yapan ölçüm hücrelerinin zarar görmesini önler.
Direnç atlama sondası
Lambda sensörü ısıtması
İlk lambda sensörleri ısıtılmalı değildi ve bu nedenle çalışma sıcaklığına en kısa sürede ulaşmaları için, motora yakın bir yere monte edilmeleri gerekiyordu. Günümüzde, lambda sensörleri bir sensör ısıtıcısı ile donatılmıştır. Bu sayede, sondalar motordan uzağa da monte edilebilmektedir.
Avantaj:
Artık yüksek termal yüke maruz kalmazlar. Sonda ısıtması, lambda kontrolünün aktif olmadığı süreyi minimumda tutarak, çalışma sıcaklıklarına kısa sürede ulaşmalarını sağlar. Egzoz gazı sıcaklığının çok yüksek olmadığı rölanti devri sırasında aşırı soğutma önlenir. Isıtmalı lambda sensörlerinin tepki süresi daha kısadır, bu da kontrol hızı üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.
Geniş bant lambda sensörü
Lambda sensörü, λ = 1 aralığında zengin veya fakir bir karışımı gösterir. Geniş bant lambda sensörü, hem fakir (λ > 1) hem de zengin (λ < 1) aralıkta hassas bir hava oranının ölçülmesine olanak sağlar. Kesin bir elektrik sinyali verir ve bu sayede herhangi ayar değerini düzenleyebilir - örneğin dizel motorlarda, zayıf yanma konseptlerine sahip benzinli motorlarda, gaz motorlarında ve gazlı ısıtıcılarda. Geniş bant lambda sensörü, referans havalı geleneksel bir sensör gibi monte edilmiştir. Ek olarak ikinci bir elektrokimyasal hücreye sahiptir: pompa hücresi.
Egzoz gazı, difüzyon boşluğu olarak bilinen pompa hücresindeki küçük bir delikten geçerek, ölçüm odacığına ulaşır. Hava oranını (λ) ayarlamak için, buradaki oksijen konsantrasyonu referans havanın oksijen konsantrasyonu ile karşılaştırılır. Kontrol ünitesi için ölçülebilir bir sinyal elde etmek için, pompa hücresine bir voltaj uygulanır. Bu voltaj sayesinde egzoz gazındaki oksijen difüzyon boşluğundan içeri girebilir veya dışarıya pompalanabilir. Kontrol ünitesi, difüzyon boşluğundaki gaz bileşimi λ = 1’de sabit olacak şekilde pompa voltajını ayarlar. Karışım fakirse, pompa hücresi tarafından oksijen dışarıya pompalanır. Sonuç, pozitif bir pompa akımıdır. Karışım zenginse, referans havadan alınan oksijen içeriye pompalanır. Sonuç negatif bir pompa akımıdır. λ = 1 olduğunda difüzyon boşluğunda herhangi bir oksijen taşınmaz, pompa akımı sıfırdır. Bu pompa akımı kontrol ünitesi tarafından değerlendirilerek hava oranı ve dolayısıyla karışım bileşimi hakkında bilgi verilir.
Çoklu lambda sensörlerinin kullanımı
EOBD'nin piyasaya sürülmesinden bu yana, katalitik konvertörün işlevinin de izlenmesi gerekiyordu. Bu amaçla, katalitik konvertörün arkasına ek bir lambda sensörü monte edilmiştir. Bu sensör, katalitik konvertörün oksijen depolama kapasitesini belirlemek için kullanılır.
Katalitik konvertörün aşağı akış sondasının işlevi, yukarı akış sondası ile aynıdır. Lambda sensörlerinin genlikleri kontrol ünitesinde karşılaştırılır. Katalitik konvertörün oksijen depolama kapasitesi nedeniyle, katalitik konvertör aşağı akış sondasının voltaj genlikleri çok düşüktür. Katalitik konvertörün depolama kapasitesi düşerse, artan oksijen içeriğinden dolayı katalitik konvertör aşağı akış sondasının voltaj genlikleri yükselir.
Katalitik konvertör aşağı akış sondasında üretilen genliklerin büyüklüğü, katalitik konvertörün yük ve devir sayısına bağlı olarak değişen anlık depolama kapasitesine bağlıdır. Bu nedenle, sonda genliklerinin karşılaştırılmasında yük durumu ve devir sayısı dikkate alınır. İki sondanın voltaj genlikleri yine de yaklaşık olarak eşitse, örneğin yaşlanma nedeniyle, katalitik konvertörün depolama kapasitesine ulaşılmış demektir.
LAMBDA SENSÖRÜ ARIZASI: BELİRTİLER
Lambda sensörünün arızalanması durumunda, aşağıdaki arıza belirtileri ortaya çıkabilir:
- Yüksek yakıt tüketimi
- Kötü motor performansı
- Yüksek egzoz emisyonları (EGA)
- Motor arıza ışığının yanması
- Bir hata kodunun kaydedilmesi
LAMBDA SENSÖRÜ ARIZASININ ETKİLERİ: ARIZA NEDENİ
Bir arızanın ortaya çıkmasının birkaç nedeni vardır:
- Dahili ve harici kısa devreler
- Topraklama / voltaj beslemesi eksikliği
- Aşırı ısınma
- Tortular / kirlilik
- Mekanik hasar
- Kurşunlu yakıt / katkı maddesi kullanımı
Lambda sensörlerinde sıklıkla meydana gelen bir dizi tipik arıza vardır. Aşağıdaki liste, teşhis edilen hataların arkasında yatan nedenleri göstermektedir:
Isıtmasız sondalar
| Teşhis edilen arızalar | Nedeni |
|---|---|
| Yağ kalıntıları tarafından tıkanmış koruyucu tüp veya sonda gövdesi | Yanmamış yağın egzoz sistemine girmesi, örneğin piston segmanları veya supap sapı contalarının arızalı olması nedeniyle |
| Yanlış hava girişi, referans hava eksikliği | Sondanın yanlış takılması, referans hava açıklığının tıkanması |
| Aşırı ısınmadan kaynaklanan hasarlar | Yanlış ateşleme zamanlaması veya supap boşluğu nedeniyle 950 °C’nin üzerindeki sıcaklıklar |
| Fiş kontaklarında zayıf bağlantı | Oksitlenme |
| Kesik kablo bağlantıları | Kötü döşenmiş kablolar, sürtünme noktaları, kemirgen ısırığı |
| Topraklama bağlantısının eksik olması | Egzoz sisteminde oksitlenme, korozyon |
| Mekanik hasarlar | Aşırı sıkma torku |
| Kimyasal yaşlanma | Çok sık katedilen kısa mesafeler |
| Kurşun tortuları | Kurşunlu yakıt kullanımı |
LAMBDA SENSÖRÜNDE ARIZA TEŞHİSİ: TEMEL İLKELER
Kendi kendine arıza teşhis sistemi ile donatılmış araçlar, kontrol devresinde meydana gelen arızaları tespit edebilir ve bunları hata belleğinde saklayabilir. Bu genellikle motor gösterge lambası ile gösterilir. Arıza teşhisi için hata belleği daha sonra bir arıza teşhis cihazıyla okunabilir. Ancak, eski sistemler bu hatanın arızalı bir parçadan mı yoksa örneğin bir kablo arızasından mı kaynaklandığını belirleyemez. Bu durumda, diğer testler mekanik teknisyeni tarafından yapılmalıdır.
EOBD kullanımı kapsamında, lambda sensörlerinin izlenmesi aşağıdaki noktalar içerecek şekilde genişletilmiştir:
- Açık devre,
- İşletime hazır olma durumu,
- Kontrol ünitesi şasisine kısa devre,
- Artı kutbuna kısa devre,
- Kablo kopması ve lambda sensörünün yaşlanması.
Lambda sensörü sinyallerini teşhis etmek için, kontrol ünitesi sinyalin frekansını kullanır.
Bu amaçla, kontrol ünitesi aşağıdaki verileri hesaplar:
- Tespit edilen maksimum ve minimum sensör voltaj değeri,
- Pozitif ve negatif kenar arasındaki süre,
- Zengin ve fakir karışıma göre değişkeni düzenleyen lambda kontrolörü,
- Lambda kontrolünün ayar eşiği,
- Sonda voltajı ve periyot süresi.
LAMBDA SENSÖRÜNÜN MULTİMETRE, OSİLOSKOP, LAMBDA SENSÖRÜ TEST CİHAZI, EGZOZ GAZI ÖLÇÜM CİHAZI İLE KONTROL EDİLMESİ: SORUN GİDERME
Temel olarak, kablo veya konnektörde herhangi bir hasar olmadığından emin olmak için, her kontrolden önce görsel bir inceleme yapılmalıdır. Egzoz sisteminde kaçaklar olmamalıdır.
Ölçüm cihazı bağlantısı için, bir adaptör kablosu kullanılması tavsiye edilir. Ayrıca, bazı çalışma durumlarında, , örneğin soğuk çalıştırma sırasında, çalışma sıcaklığına ulaşılana kadar ve tam yükte lambda kontrolünün aktif olmamasına dikkat edilmelidir.
Egzoz gazı test cihazı ile lambda sensörünün kontrol edilmesi
Egzoz gazı test cihazı
En hızlı ve kolay testlerden biri, dört gazlı egzoz gazı ölçüm cihazı ile ölçüm yapmaktır.
Test, öngörülen emisyon testi gibi gerçekleştirilir. Motor çalışma sıcaklığındayken, bir hortum çıkarılarak bozucu değişken olarak kaçak hava bağlanır. Değişen egzoz gazı bileşimi nedeniyle, egzoz gazı test cihazı tarafından hesaplanan ve görüntülenen lambda değeri de değişir. Karışım hazırlama sistemi bunu belirli bir değerin üzerine çıktığında tespit etmeli ve belirli bir süre içinde (emisyon testinde olduğu gibi 60 saniyede) düzeltmelidir. Bozucu değişken geri alınırsa, lambda değeri orijinal değerine geri getirilmelidir.
Temel prensip olarak, bozucu değişken bağlantısına ilişkin spesifikasyonlara ve üreticinin lambda değerlerine uyulmalıdır.
Ancak bu test sadece lambda kontrolünün çalışıp çalışmadığını belirlemek için kullanılabilir. Elektriksel bir test mümkün değildir. Bu yöntemde, modern motor yönetim sistemlerinin, lambda kontrolünün çalışmamasına rağmen λ = 1 olacak şekilde hassas yük algılama yoluyla karışımı kontrol etmesi riski vardır.
Lambda sensörünün multimetre ile kontrol edilmesi
Multimetre
Test için sadece dijital veya analog göstergeli, yüksek empedanslı multimetreler kullanılmalıdır.
Düşük iç dirence sahip multimetreler (genellikle analog cihazlarda) lambda sensörü sinyaline çok fazla yük bindirir ve bozulmasına neden olabilir. Hızlı değişen voltaj nedeniyle, sinyal en iyi şekilde bir analog cihazla görüntülenebilir.
Multimetre, lambda sensörünün sinyal hattına (siyah kablo, devre şemasına göz atın) paralel olarak bağlanır. Multimetrenin ölçüm aralığı 1 veya 2 volta ayarlanır. Motoru çalıştırdıktan sonra, ekranda 0,4 - 0,6 volt (referans voltajı) arasında bir değer belirir. Motorun veya lambda sensörünün çalışma sıcaklığına ulaşıldığında, sabit voltaj 0,1 ile 0,9 volt arasında değişmeye başlar.
Kusursuz bir ölçüm sonucu elde etmek için, motor yaklaşık 2.500 devirde tutulmalıdır. Bu, ısıtmasız lambda sensörlü sistemlerde bile sondanın çalışma sıcaklığına ulaşılmasını sağlar. Rölanti devrinde yetersiz egzoz gazı sıcaklığı nedeniyle, ısıtmasız sondanın soğuma tehlikesi vardır ve soğuduğunda sinyal üretmez.
Lambda sensörünün osiloskop ile kontrol edilmesi
Lambda sensörünün sinyal modeli
Lambda sensörünün sinyali en iyi osiloskop ile görüntülenebilir. Multimetre ile yapılan ölçümde, temel ön koşul motorun veya lambda sensörünün çalışma sıcaklığında olmasıdır.
Osiloskop sinyal hattına bağlanır. Ayarlanacak ölçüm aralığı kullanılan osiloskopa bağlıdır. Cihazda otomatik sinyal algılaması varsa, bu kullanılmalıdır. Manuel ayar için, 1 - 5 voltluk bir voltaj aralığı ve 1 - 2 saniyelik bir zaman ayarı ayarlayın.
Motor devri yine yaklaşık 2.500 devir olmalıdır.
Alternatif voltaj ekranda sinüzoidal olarak görünür. Bu sinyalde aşağıdaki parametreler değerlendirilebilir:
- Genlik yüksekliği (maksimum ve minimum voltaj 0,1 - 0,9 volt),
- Tepki süresi ve periyot süresi (frekans yaklaşık 0,5 - 4 Hz).
Lambda sensörü test cihazı ile lambda sensörünün kontrol edilmesi
Lambda sensörü test cihazı
Çeşitli üreticiler test için özel lambda sensörü test cihazları sunmaktadır. Bu cihaz, LED’ler aracılığıyla lambda sensörünün işlevini gösterir.
Bağlantı, bir multimetre ve osiloskop durumunda olduğu gibi sondanın sinyal hattına yapılır. Sonda çalışma sıcaklığına ulaşır ulaşmaz ve çalışmaya başlar başlamaz, LED’ler, sondanın karışım bileşimine ve voltaj eğrisine (0,1 - 0,9 volt) bağlı olarak, dönüşümlü olarak yanmaya başlar.
Burada, voltaj ölçümü için ölçüm cihazı ayarı ile ilgili tüm bilgiler, zirkonyum dioksit sondaları (voltaj atlama sondaları) esas alır. Titanyum dioksit sondaların kullanılması durumunda, ayarlanacak voltaj ölçüm aralığı 0 - 10 volt arasında değişir, ölçülen voltajlar 0,1 - 5 volt arasında değişir.
Koruyucu tüpün durumunun kontrol edilmesi
Temel olarak, üreticinin spesifikasyonlarına uyulmalıdır. Elektronik teste ek olarak, sonda elemanının koruyucu tüpünün durumu, işlevsellik hakkında bilgi sağlayabilir:
LAMBDA SENSÖRÜ ISITICISININ KONTROL EDİLMESİ: SORUN GİDERME
Isıtma elemanının iç direnci ve voltaj beslemesi kontrol edilebilir.
Bunun için lambda sensörünün konnektörünü ayırın. Lambda sensörü tarafında, ısıtma elemanının her iki kablosu üzerindeki direnci ohmmetre ile ölçün. Bu 2 ila 14 ohm arasında olmalıdır. Araç tarafındaki voltaj beslemesini voltmetre ile ölçün. > 10,5 volt değerinde (yerleşik voltaj) bir voltaj olmalıdır.
Farklı bağlantı seçenekleri ve kablo renkleri
Isıtmasız sondalar
| Kablo sayısı | Kablo rengi | Bağlantı |
|---|---|---|
| 1 | Siyah | Sinyal (şasi muhafazası üzerinde) |
| 2 | Siyah | Sinyal Şasi |
Isıtmalı sondalar
| Kablo sayısı | Kablo rengi | Bağlantı |
|---|---|---|
| 3 | Siyah 2 x Beyaz | Isıtma elemanı sinyali (muhafaza üzerinden şasi) |
| 4 | Siyah 2 x Beyaz Gri | Sinyal, ısıtma elemanı, şasi |
Titanyum dioksit sondalar
| Kablo sayısı | Kablo rengi | Bağlantı |
|---|---|---|
| 4 | Kırmızı Beyaz Siyah Sarı | Isıtma elemanı (+) Isıtma elemanı (-) Sinyal (-) Sinyal (+) |
| 4 | Siyah 2 x Beyaz Gri | Isıtma elemanı (+) Isıtma elemanı (-) Sinyal (-) Sinyal (+) |
(Üreticiye özgü bilgiler dikkate alınmalıdır.)
LAMBDA SENSÖRÜNÜN DEĞİŞTİRİLMESİ: VİDEO
Lambda sensörünün değiştirilmesi
Sökme ve montaj talimatları dahil, lambda sensörünün değiştirilmesi
02:42 dk.
Lambda sensörü değiştirilirken aşağıdakilere dikkat edilmelidir
Bir lambda sensörü değiştirilirse, yeni sonda monte edilirken aşağıdakiler dikkate alınmalıdır:
- Sökme ve montaj işlemleri sırasında sadece bu amaca yönelik aletleri kullanın.
- Egzoz sistemindeki vida dişlerinde hasar olup olmadığını kontrol edin.
- Sadece birlikte teslim edilen veya özel olarak lambda sensörleri için tasarlanmış gres yağlarını kullanın.
- Sensör ölçüm elemanını su, yağ, gres, temizlik ve pas çözücü maddelerle temas ettirmekten kaçının.
- Lambda sensörü ve araç üreticisi tarafından belirtilen ilgili sıkma torklarını dikkate alın.
- Bağlantı kablosunu döşerken, kabloyu sıcak veya hareketli cisimlerle temas ettirmemeye ve keskin kenarların üzerinden döşememeye dikkat edin.
- Yeni lambda sensörünün bağlantı kablosunu mümkün olduğunca orijinal monteli sondanın kablosunu örnek alarak döşeyin.
- Egzoz sisteminin titreşimleri ve hareketleri nedeniyle bağlantı kablosunun kopmaması için yeterli boşluğa sahip olduğundan emin olun.
- Metal esaslı katkı maddeleri veya kurşun içeren yakıt kullanmamalarını müşterilerinize tavsiye edin.
- Yere düşmüş veya hasarlı lambda sensörlerini kullanmayın.