UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO. Ana Urh in Andrej Kocjan. Lambda sonda

UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO Ana Urh in Andrej Kocjan Lambda sonda Seminarska naloga pri predmetu Merilni pretvorniki Laboratorij za regulacijsko tehniko in močnostno elektroniko (LRTME) Ljubljana 2011

1. V s e b i n s k o k a z a l o 1. V s e b i n s k o k a z a l o... 2 2. U v o d... 3 3. P o d r očje uporabe... 4 3.1. Raba v avtomobilizmu... 4 3.2. Raba v kotlih za ogrevanje... 5 3.3. Goriva... 6 3.3.1. Les... 6 3.3.2. Nafta... 7 3.3.3. Bencin... 8 3.4. Škodljivi izpuhi... 9 4. D e l o v a n j e s o n d e... 10 4.1. Sestava sonde... 12 4.2. Lokacija sonde... 13 5. Z d r ž n o s t s o n d e... 14 5.1. Testiranje... 15 5.2. Zamenjava sonde... 16 6. Z a k l j uček... 17 7. V i r i i n l i t e r a t u r a... 17 2

2. U v o d Zakonske določbe, ter vedno višja ekološka osveščenost ljudi, je pripeljala do razvoja sistemov, ki omejijo škodljive vplive rabe fosilnih goriv, ter jih nenazadnje zmanjšujejo. Lambda sonda (λ sonda) oziroma kisikova sonda je del izpušnega sistema, ki zaznava količino kisika v izpušnih plinih. S tem podatkom se natančno določi koncentracija potrebnega kisika in kuriva za gorenje. Ker mora biti razmerje ravno pravšnje je ta senzor pomemben sestavni del motorjev z notranjim izgorevanjem. V veliki večini je raba teh senzorjev razširjena v avtomobilski industriji, uporabljajo pa se tudi pri drugih sistemih, kot je na primer kotel za ogrevanje. Glede na večjo razširjenost in spornejšo vprašanje onesnaževanja s strani prometa, sva se odločila za podrobnejšo predstavitev rabe v avtomobilizmu. Sondo je razvil Robert Bosch v poznih 60. letih. Prvi senzorji v avtomobilski industriji so bili uporabljeni v avtomobilski industriji leta 1976 pri proizvajalcema Volvo in Saab. Od leta 1980 so senzor intenzivno začeli vgrajevati v ZDA. Na začetku 20. stoletja pa so se zaostrili zakoni v Evropi in od takrat je Lambda senzor sestavni del večine avtomobilov. Zanimivo je da kljub začetku uporabe veliko proizvedenih avtomobilov v ZDA nima vgrajene Lambde sonde, kar je posledica milejših zakonskih zahtev za izpustne pline, ter nižji ceni goriva v ZDA. Danes največja svetovna proizvajalca Lambda sond sta Bosch in NTK. V Sloveniji smo 1. marca 2011 dobili nov obračun davka na motorna vozila, ki ga plačamo ob nakupu novega ali v Sloveniji prvič registriranega avtomobila. Namesto glede na vrednost avtomobila ga plačujemo glede na izpuste ogljikovega dioksida, torej glede na porabo goriva. Stopnja davka je odvisna od izpusta CO 2 pri kombinirani vožnji. Podatek o tem je zapisan v izjavi o ustreznosti vozila (homologacijski listini). Slika 1: Stopnje davka na motorna vozila (Vir: AMZS) Najbolj pogosti posledici okvarjene sonde sta povečana poraba goriva, ter»cukanje«vozila. Za potrditev okvare pa je potrebno izvesti testiranje, lahko tudi doma s hitro odzivnim voltmetrom. 3

Vprašanje časa pa je, kdaj se bodo začela izvajati tudi inšpekcijska testiranja ustreznosti ostalih izpušnih sistemov, tudi preprostih za domače ogrevanje. Zavoljo vseh navedenih dejstev predstavlja Lambda senzor upravičeno investicijo, saj lahko zmanjšamo negativni vpliv na okolje, zmanjšamo porabo goriva, ter prihranimo pri registraciji vozila. 3. P o d r očje uporabe Poleg avtomobilske industrije se Lambda sonda uporablja tudi v energetiki. Uporablja se tudi pri kotlih na tekoča goriva in pri sodobnih kotlih na biomaso. 3.1. Raba v avtomobilizmu Lambda sonde se uporabljajo za zmanjšanje emisij iz vozil z zagotavljanjem, da motorji, ki gorijo pri porabi goriva delujejo učinkovito in čisto. Izpušni sistem avtomobila ne predstavlja le preprostega sistema za izpust plinov, vendar ima pomembno vlogo za neposredno prispevanje k zmanjševanju izpusta strupenih izpušnih plinov v atmosfero. Ta sistem danes spada v samo jedro reševanja okoljevarstvenih težav. Izpušni sistem vozila je vreden vse pozornosti, saj je izpostavljen močnim vplivom: kondenzaciji, brizganju vode, blata, soli, ki povzroča oksidacijo, ter močnim vibracijam in mehanskim obremenitvam. Okvare na izpušnem sistemu lahko povzročijo tudi poškodbe na motorju. Izpušni sistem sestavljajo različni deli in poteka od motorja do zadnjega dela vozila. Njegova dolžina znaša približno 3 metre, oblika pa je odvisna od motorja in od tipa vozila. Slika 2: Shema izpušnega sistema pri avtomobilu Število Lambda sond se od vozila do vozila razlikuje. Največ primerov je z eno pred in eno za katalizatorjem. Na primer v avtomobilih z večvaljnimi motorji (6 in več valjni) uporabljamo do 4 λ sonde. Toliko jih uporabljamo zaradi tega, ker ima vsaka vrsta valjev svoj izpušni kolektor in katalizator. Evropska direktiva 98/69 CEE pa določa prisotnost dveh Lambda senzorjev, eden pred in eden za katalizatorjem, za dodatni nadzor izpušnih plinov. To pomeni da imajo po najmanj dve sondi vsa vozila proizvedena po 1. 1. 2000. 4

Novejši avtomobili omogočajo sinhrono delovanje med Lambda sondo in OBD II sistemom, ki je razvit z namenom nadzora izpušnih plinov motorja. Sistem namreč neprestano opazuje stanje senzorjev. ODB II primerja nivo kisika pred in za katalizatorjem, ter tako določi mesto okvare, ter nanjo opozori z lučko na armaturi. ODB II je sistem diagnostike v avtomobilu. Je standardiziran in je del vseh avtomobilov proizvedenih po 1.1. 1996. Lambda sonda neprestano dovaja informacije o preostanku kisika v izpušnih plinih. S tem podatkom se natančno določi potrebna količina kisika in kuriva za gorenje. Krajše vožnje bolj obremenjujejo izpušni sistem, kar povzroča hitrejšo izrabo le-tega. 3.2. Raba v kotlih za ogrevanje Sistem izgorevanja v kotlu je drugačen kot v avtomobilu. Kotel je sestavljen iz dveh delov. V prvem kotlu poteka uplinjanje trdih goriv, v drugem pa popolno izgorevanje. Plamen s pomočjo kontroliranega dovajanja primarnega zraka vodimo vertikalno skozi gorilno šobo in dodajamo primarni zrak, ko plamen pride v gorilno komoro se zavrtinči in v dotiku z razbeljeno gorilno komoro zgorijo še preostali lesni plini. Lambda regulacija skrbi za krmiljenje ventilatorja in motornih loput za dovajanje zgorevalnega primarnega in sekundarnega zraka. Sonda pošilja podatke o zgorevalnih parametrih, regulacija pa skrbi da bi te parametre v teoriji, čimbolj približala dejanskim. V kombinaciji s senzorji zračnega pretoka se uravnava jakost gorenja. Razlike v kvaliteti kuriva (vrsta lesa, vlažnost, izračun potrebe goriva itd.) so tako samodejno zaznane in nastavitve prilagojene. Slika 3: Kotel za ogrevanje na biomaso (Coolwex kotel) 5

Lambda nadzor izgorevanja pripomore k boljšemu izgorevanju polen oziroma drugega goriv, manjši porabi in bistveno nižjim emisijam, ki so škodljive okolju. Lambda sonda zagotavlja le nujno potrebno količino kisika za proces izgorevanja in s tem povečuje izkoristek kotla. Slika 4: Lmbda sonda v kotlu Enostavnejša je regulacija, ki krmili ventilator s pomočjo sonde za tipanje temperaturnih dimnih plinov. Lopute za primarni in sekundarni zrak pa se vodijo ročno. Regulacija dovajanja zraka skrbi za nizke vrednosti emisij ki so že tako v mejah normale. Izkoristki kotlov so nekje od 85 do 90% kar je zelo dober podatek. Na ta faktor vpliva tudi kvaliteta in vlažnost goriva. Tovrstni sodobni načini ogrevanja na primer z biomaso, imajo običajno prigrajen tudi horizontalni zalogovnik iz katerega je s pomočjo vakuuma omogočen samodejni odvzem goriva. Delovanje je regulirano na osnovi temperature vode na povratku, temperature dimnih plinov in količine kisika ter dimnih plinov. Letni prihranek goriva je tako lahko tudi do 25 % v primerjavi z navadnim kotlom na drva. Izgorevanje mora potekati s čim nižjimi emisijami škodljivih plinov in delcev. Mejne vrednosti emisij pri kotlih do 50kW z ročnim dodajanjem goriva so 10% O2 [mg/m³]. 3.3. Goriva Osnovna lastnost goriv je kurilnost. 3.3.1. Les Ohranjenost lesa bistveno vpliva na kurilno vrednost (trohneč les ima manjšo gostoto in s tem tudi nižjo kurilno vrednost). Kurilnost lesa je količina toplote, ki nastane pri popolnem izgorevanju enote goriva, pri čemer se produkti izgorevanja ne ohladijo pod temperaturo rosišča vodne pare. Na kurilno vrednost lesa vplivajo naslednji dejavniki: Vsebnost vode ali vlažnost lesa (vlažnost lesa pa je razmerje med maso vode in maso popolno suhega lesa). Kemična zgradba lesa. Gostota lesa (gostota lesa vpliva na sušenje, kurilno vrednost in proces zgorevanja-les z večjo gostoto zgoreva počasneje). Drevesna vrsta in deli drevesa. 6

Zdravstveno stanje drevesa (trohneč les ima manjšo gostoto in s tem tudi nižjo kurilno vrednost). Les je glavno prevodno in mehansko tkivo drevesa. Nastaja z delitvijo celic na notranji strani kambija. Les sestavljajo naslednji elementi: ogljik (50 %), kisik (43 %), vodik (6 %) in dušik (1 %). Kemična sestava lesa pa je sledeča: celuloza (40-50 %), hemi celuloze (24-33 %), lignin (20-35 %) in spremljajoče snovi (škrob, sladkor, smola, čreslovina, barvila, strupi, 3-4 %). Kurilna vrednost posameznih sestavin ni enaka (na primer lignin ima višjo kurilno vrednost kot celuloza, zato je kurilna vrednost iglavcev, ki imajo več lignina, pri enaki masni enoti, višja kot pri listavcih). Slika 5: Primerjava energijskih vednosti drevesnih vrst na osnovi mase 3.3.2. Nafta Surova nafta je zmes približno petstotih spojin, v katerih prevladujejo ogljikovodiki (95 % do 98 %). Vsebuje pa tudi nezaželene primesi kot so žveplove, dušikove in kisikove spojine. Sestava je odvisna od nahajališča surove nafte (od sestave usedlin, kjer je nastala). Surove nafte ne moremo uporabljati neposredno, zato jo v rafinerijah predelajo v uporabne proizvode z želenimi lastnostmi. Predelavo nafte imenujemo frakcionirana destilacija. Velika kolona ki jih imenujejo frakcionirna kolona, je na dnu zelo vroča, proti vrhu pa vedno hladnejša. Vrela nafta vstopa v kolono kot para, ob dviganju pa se vse bolj hladi. Tako ločijo nafto glede na različna vrelišča na bencin, kerozin, plinsko olje in preostanek. 7

Slika 6: Predelava nafte Z vakuumsko destilacijo dobijo motorna olja, strojna olja, mazalna olja. Preostanek pri tem pa se uporabi za maziva, industrijska kurilna olja in bitumen. 3.3.3. Bencin Pri destilaciji nafte dobimo surovi bencin, ki bi slabo poganjal bencinske motorje. Bencin je zmes številnih ogljikovodikov in ima spremenljivo sestavo. Zato njegove kakovosti ne morejo določati po sestavi, temveč le po obnašanju v bencinskem motorju. Kvaliteta motornega bencina je odvisna od tega, koliko je mogoče stisniti zmes njegovih hlapov in zraka v avtomobilskem motorju, ne da bi prišlo do samovžiga. Kakovost tekočih goriv je odvisna od sestave surove nafte in od postopkov, ki so bili uporabljeni pri pridobivanju posameznih frakcij. Določena je z zahtevami za posamezno lastnost goriva. Zahteve za kakovost tekočih goriv so opredeljene v tehnični zakonodaji. Če je bencin slabo rafiniran, navaden, pogosto slišimo ropot v motorju. To pomeni, da motor slabo deluje, ker se bencin slabo vnema. Zaradi tega mu dodajamo razne primesi, da bi izboljšali njegovo delovanje in kvaliteto. Tak bencin imenujemo visokooktanski in se danes v avtomobilizmu veliko uporablja. Poznamo osvinčen in neosvinčen bencin. Razlika je v tem, da pri zgorevanju osvinčenega bencina v motorju nastajajo strupene spojine svinca, ki prehajajo v tla in ozračje, in s tem nevarno zastrupljajo okolje, zato je raba neosvinčenega bencina prepovedana. Mnenja glede škodljivosti pa so si nasprotujoča, saj se po nekaterih podatkih svinec iz zraka ne absorbira v človeško tkivo. Vzrok za prepoved naj bi bil izključno vpliv naftnih lobijev. Za vozila s katalizatorjem moramo uporabljati neosvinčen bencin, saj pri uporabi osvinčenega bencina svinčene spojine v izpušnih plinih sčasoma prekrijejo tisto plast prevleke v katalizatorju, ki pretvarja škodljive primesi izpušnih plinov. Zaradi tega je vsebina svinca v tako imenovanem neosvinčenem bencinu omejena na 13 mg/l. To pa seveda znatno vpliva na znižanje oktanskega 8

števila, tako da moramo že pri izdelavi bencina s preoblikovanjem, polimerizacijo in alkinizacijo pridobiti večji delež sestavin, odpornih proti klenkanju, ki jih primešamo neosvinčenemu bencinu. Delež alkoholov do 3% prav tako zviša odpornost proti klenkanju. 3.4. Škodljivi izpuhi Škodljive snovi, ki nastajajo pri izgorevanju goriva so: ogljikov monoksid, nezgoreli ogljikovodiki, dušikovi oksidi, različne svinčene spojine. Na končno raven izpustov pa vpliva poraba goriva, kakovost goriva, tehnika izgorevanja, naknadno čiščenje izpušnih plinov. Na delež posameznih škodljivih snovi v izpušnih plinih pa močno vpliva tudi razmerje zraka λ (Lambda). Pri teoretičnem mešalnem razmerju znaša zračno razmerje λ = 1. Slednje pomeni razmerje med dejansko vsesano in teoretično potrebno količino zraka. Če dovedemo več kisika, kot ga določa razmernik zraka λ = 1, bo kisik prisoten tudi v dimnih plinih. V praksi bo zgorevanje vedno potekalo pri λ večjem od 1, ker je nemogoče doseči popolno zgorevanje pri stehiometrični količini zraka. Na potrebno razmerje kisika vpliva predvsem vrsta goriva in konstrukcija kurišča. Bencin je energijsko manj učinkovit kot dizel. Izpušni plini bencinskih motorjev pa vsebujejo več ogljikovodikov in CO ter manj NOx in prašnih delcev. Izpušni plini dizelskih motorjev pa vsebujejo veliko trdih delcev, ki lahko povzročijo kronična obolenja. Vsebuje tudi 20x večjo koncentracijo NOx. Pri zračnem primanjkljaju 5 % do 10 % (λ = 0,95 do 0,9; bogata zmes) bencinski motorji dosežejo svojo največjo moč. Takšna sestava zmesi je večinoma pri polni obremenitvi motorja. Gorivo pri pomanjkanju zraka ni dovolj izkoriščeno, njegova specifična poraba naraste, delež škodljivih snovi v izpušnih plinih je sorazmerno velik. Slika 7: Učinki onesnaževal na zdravje ljudi 9

Škodljivost izpuha se pri avtomobilih meri na tehničnem pregledu. V izpuh se vstavi sonda, ki prestreže izpušne pline in jih pošlje do računalnika, da jih analizira. Meri se volumska koncentracija ogljikovega monoksida v izpušnih plinih pri prostem teku. Meritev traja 30 s. Meri se še faktor Lambda pri povišanem prostem teku motorja. 4. D e l o v a n j e s o n d e Signal iz sonde vpliva na sistem za vbrizgavanje ali vplinjač, ki ustrezno spreminja količino vbrizganega goriva in zajetega zraka, tako da je λ stalno v ozkem območju v okolici stehiometričnega razmerja. Lambda sonde so v večini primerov iz cirkonija, redkeje pa iz titana. Lambda senzorji proizvajajo napetostni signal, ki prepoznava količino nezgorelih kisika v izpušnih plinih. Senzor kisika, je v bistvu baterije, ki ustvari napetost. Pri delovni temperaturi ustvarja napetost, ki se spreminja glede na količino kisika v izpuhu v primerjavi z okoliško ravnjo kisika v zraku. Lambda regulacija pomeni da se motorju dovaja pravilno razmerje med zrakom in gorivom. Da se dovaja pravilno razmerje goriva in zraka mora biti ta mešanica stalno merjena in glede na meritve se mora to razmerje pravilno korigirati. Kot merilno zaznavalo se uporablja Lambda sonda, ki ima lastnost da ravno pri prehodu iz revne zmesi v bogato in obratno sproži napetostni skok, ki poda informacijo o kakovosti zmesi računalniku. Krmilna enota določi in pošlje ustrezni signal napravi za vbrizgavanje (npr. šobam za vbrizgavanje), tako da se sestava zmesi spremeni glede na razmerje zraka λ = 1. Prilagojena sestava zmesi ustvari ustrezno sestavo izpušnih plinov. Vsi motorji z notranjim izgorevanjem za pravilno delovanje potrebujejo idealno razmerje med zrakom in gorivom. Le ta pri bencinski motorjih znaša 7:1 v prid zraku. Ko ima motor več goriva kot ga potrebuje, se v izgorevalni komori porabi ves kisik. Izpušni plini pri tem ne vsebujejo skoraj nič kisika. V λ-sondi steče reakcija, ki generira napetost večjo od 0,45 V. Če motor deluje s presežkom zraka, se vse gorivo porabi. Izpušni plini s presežkom zraka dosežejo kisikov senzor, ki v tem primeru generira napetost pod 0,45 V. Običajno je izhodna napetost kisikovega senzorja med 0,2 in 0,8 V. Pri temperaturi 300 C ostane zaznavalo izklopljeno, ker bi se prepočasi odzivalo. Pri optimalni delovni temperaturi okrog 600 C pa se odzove že v času 50 ms. Pred tem senzor ni prevoden, zato električni krog med senzorjem in računalnikom ni sklenjen. Najvišja temperatura zaznavala ne sme presegati 800 do 900 C. Večina avtomobilom ima v primeru ne ogretega senzorja oz. prekinjenega električnega kroga s senzorjem zmožnost, da se»postavi«na 0,45 V napetosti. Ker računalnik ve, da je to nepravilna vrednost, sklepa, da je senzor še nepripravljen. Tako deluje pri odprti zanki in uporablja vse senzorje za dobavo goriva razen kisikovega. V tem času, ko deluje z odprto zanko, računalnik poskrbi, da motor dobi bogatejšo mešanico, pri tem pa ustvari več izpustov. To se pokaže tudi pri manjši moči motorja, slabši odzivnosti ter večjem onesnaževanju. 10

Slika 8: Napetosti pri določeni zmesi Zaradi skrajšanja te faze v zaznavalo navadno vgradimo ogrevalno telo, ki že po 20 do 30 s po zagonu motorja ogreje keramiko na zahtevano temperaturo. Med obratovanjem ogrevalno telo vzdržuje zaznavalo Lambda na optimalni delovni temperaturi. Pri tej sondi se vzdržuje delovna temperatura pri majhnih motornih obremenitvah s pomočjo električnega gretja, pri višjih pa s temperaturo izpuha. Grelni člen je tudi namenjen ogrevanju sonde med mirovanjem ugasnjenega avtomobila za kratek čas. Navadno imajo takšne sonde od 3 do 4 priključne sponke (žice). Slika 9: Možna okvara Lambda sonde Ta lučka javlja kontrolo na vbrizgalnem sistemu. Zato ni vedno, ko se prižge ta lučka okvarjena Lambda sonda. Okvara se lahko nahaja tudi na katalizatorju, Lambda kotrolerju, ali pa na samem računalniku, ki zaznava delovanje sonde. Napaka se torej lahko nahaja kjer koli v vbrizgalno izpušni zanki sistema. Če pa lučka dejansko javlja napako sonde pa ni nujno, da je obvezna menjava, saj pogosto napako odpravimo že s čiščenjem sonde, ki je med delovanjem stalno izpostavljena izpušnim plinom. Prvi znaki okvare Lambda sonde sta povečana poraba goriva in»cukanje«med vožnjo. Tudi neenakomeren prosti tek motorja je lahko prvi znak nepravilnega delovanja Lambda sonde. Dejansko sliko delovanja pa lahko dobimo samo s testiranjem. Lahko v samo režiji ali na servisu, kjer sondo priključijo na računalnik. Če se nam senzorji pokvarijo, računalnik pri večini avtomobilov po treh minutah sproži varnostni program in nastavi na bogato mešanico. Problem pri tem programu je ta, da se temperatura 11

izpušnih plinov zelo poveča, kar lahko pri pretirani uporabi avtomobila privede do okvare katalizatorja, saj se satovje slednjega lahko dobesedno stopi. 4.1. Sestava sonde λ sondo sestavlja keramično telo, prepustno za pline, ki je znotraj in zunaj prevlečeno s tanko plastjo platine, ki je prav tako prepustna za pline. Kot zaščita proti nečistoči zaradi zgorelih ostankov je zunanja plast platine prevlečena s porozno keramično plastjo-mrežico. Keramično telo je proti udarcem dodatno zaščiteno s kovinsko cevjo z več zarezami. Zunanja ploskev zaznavala je izpostavljena izpušnim plinom, prek platinaste plasti pa je povezan z ohišjem zaznavala (minus). Notranja ploskev je povezan z atmosferskim zrakom, prek platinaste plasti pa je povezana z navzven speljanim priključkom (plus). Slika 10: Lambda sonda 12

Slika 11: Izgled Lambda sonda 4.2. Lokacija sonde Sonda je privita v luknjo v izpušnem sistemu, ki se nahaja pred katalizatorjem. Večino avtomobilov ima vsaj dve Lambda sondi, in sicer pred in za katalizatorjem. Oba signala se spremljata, da se določi učinkovitost katalizatorja. Slika 12: Lokacija Lambda sonde 13

Slika 13: Povezava Lambda sonde v sistem Lambda sonda je preko Lambda krmilnika povezana na podatkovno vodilo, ter od tam na računalnik. Krmilnik je napajan direktno iz akumulatorja. 5. Z d r ž n o s t s o n d e Življenjska doba idealne λ sonde naj bi bila približno 320 tisoč prevoženih kilometrov. Nekatere lahko odpovedo že po par tisoč kilometrih, nekatere pa delujejo še po 200 tisočih kilometrih. Namreč na življenjsko dobo vpliva veliko dejavnikov. Zmogljivost kisikovega senzorja (Lambda sonde) se z leti zmanjšuje, saj se na njem zbirajo nesnage, ki onemogočijo generiranje napetosti. Na delu sonde v izpušnem sistemu se nabirajo svinec, silicij, žveplo in drugi aditivi, ki so dodani gorivu. Zunanji del sonde pa je izpostavljen vodi, soli in olju. Ogljik na sondi je posledica prebogate mešanice kisika in goriva, zaradi okvare drugega elementa. Sonda tako ne zaznava pravilno vsebnosti kisika v izpušnih plinih. V tem primeru je potrebno sondo samo očistiti. Če pa se na sondi nabere silicij, ki ga uporabljamo za kontaminacijo goriva, pa je potrebna zamenjava sonde. Silicij namreč okuži sondo in s tem sonda pošilja napačne signale računalniku. Med izdelavo seminarske naloge nisva naletela na alternativo, ki bi lahko nadomestila Lambda senzor. 14

5.1. Testiranje Doma Delovanje sonde lahko preverimo z navadnim voltmetrom z visoko notranjo impedanco, ki ugotavljamo vrednosti napetosti, ki prihajajo na signalno žičko med delovanjem vozila. Te vrednosti se morajo gibati od 0,1 do 0,8 V. Merimo na tretjem in četrtem priključku, če imamo sondo s štirimi priključki. Barve in oznake se razlikujejo, zato je pri proizvajalcu potrebno preveriti funkcijo vsake. Na prvem in drugem priključku merimo upornost ogrevalnega sistema na sondi, ki se za različna vozila (tip motorja) giblje od 3 do 6 OHM in se največkrat poškoduje pri poškodbah telesa kisikove sonde, torej s fizičnimi poškodbami. Preveriti je potrebno tudi napajalno napetost ogrevanja sonde, ki mora biti enak 12 V (prvi in drugi priključek na konektorju ki je na napeljavi vozila, ki jo povezuje z Lambda kontrolnikom). Naslednji korak je odzivnost sonde pri obremenilnem testu. Tu pohodimo pedal plina dvakrat. Pri tem v sistem dovedemo veliko količino goriva in s tem pomanjkanje kisika. Sonda mora takoj skočiti na maksimum in po največ treh sekundah mora preiti v svoje normalno delovanje, kjer je napetost okoli 0, 45 V Pregledamo pa jo lahko tudi fizično - sondo odvijemo in pregledamo onesnaženost senzorskega dela, stanje električnih povezav in njeno telo. Velikokrat se zgodi, da je telo sonde poškodovano tako, da je potreben tlak v sondi pretrgan in sonda meri povsem napačne količine kisika. Zadnje čase se pojavlja vse več poškodb merilnih keramičnih konic (ceneni ponaredki), ki zaradi pregretosti počijo in skačejo v zaščitnem nerjavečem jeklenem (inox) ovoju. Poškodbe nastanejo tudi pri žicah na konektorjih, saj so ti senzorji najbolj toplotno obremenjeni in žične povezave dostikrat zaradi starosti otrdijo in počijo ter na konci prekinejo stik z računalnikom vozila Meritev pri mehaniku S pregledovanjem in merjenjem odzivnega časa Lambda sonde (kisikova sonda) lahko vidimo, koliko časa potrebuje signal za prehod iz nizke do visoke napetosti in obratno. Če je ta čas večji od 100 ms pri pred katalizatorski kisikovi sondi, je le ta slaba in primerna za zamenjavo. Pri meritvah dobimo tudi podatek o količini prehodov signala v časovni enoti preko srednje vrednosti 0,45V, kar nam ravno tako govori o delovanju kisikove sonde. Pri merjenju izhodne napetosti kisikovega senzorja se morata največja in najmanjša napetost signala gibati znotraj delovnih omejitev ( 0,2-0,8 V - cirkonijeva sonda, 0-5 V titanova sonda ). Tester preverja tudi dolgoročno gibanje signala sonde, ki mora ves čas nihati od 0,2 V do 0,8 V. Če se to ne zgodi vsaj enkrat v dveh sekundah pri normalnih obratovalnih pogojih v daljšem časovnem obdobju, potem dobimo napako zaradi vrednosti napetosti na kisikovi sondi izven delovnih omejitev. Vzrok za to ne tiči vedno v delovanju kisikove sonde, ampak se velikokrat nahaja v delovanju samega motorja. Sonda samo meri rezultate delovanje motorja, medtem ko krmilni sistem ni več zmožen odpravljati napak v krmiljenju goriva in ostalih komponentah za pravilno delovanje. Lahko pa je napaka tudi mehanska, na motorju. 15

5.2. Zamenjava sonde Pri zamenjavi okvarjenega senzorja, lahko nabavimo originalno ali pa univerzalno sondo. Pri originalni so priključki načeloma enaki kot jih imamo pri avtomobilu, pri univerzalnih pa so priključne sponke drugačne in zato moramo žice rezati in prispajkati na naš konektor. Problem, ki se pojavi je tudi barva žic, saj so le te lahko drugačne barve ali pa imajo popolnoma drugačen namen, ko so jih imele pri originalni sondi. Zato ima vsak senzor podane podatke, kaj kakšna barva pomeni, lahko pa tudi ne, zato se je potrebno pozanimati pri proizvajalcu. Pomembno je tudi vedeti, da pri avtomobilu z neogrevano λ sondo, ne smemo le te nadomestiti s sondo, ki je ogrevana in obratno. Slika 14: Univerzalna Lambda sonda in Hondina Lambda sonda (obe ogrevani) Lambda sonda ima lahko različno število priključkov. Lahko je samo eden za signal, ta je ozemljena direktno na katalizatorju. Druga opcija je da ima še žičko za ozemljitev. Lahko so tudi tri žičke, od tega je ena za signal sonde, druga za grelec, tretja pa je skupna masa, četrta opcija pa je še da sta masi ločeni, torej so priključki štirje. Za vsako tipsko vozilo oziroma serijo obstaja posebna namenska Lambda sonda. V prodaji pa so tudi univerzalne Lambda sonde, ki po mnenju nekaterih niso ustrezen nadomestek originala. Cene sond se gibajo od 50 pa vse do 200. 16

6. Z a k l j uček Lambda senzor je del izpušnega sistema, ki igra pomembno vlogo pri stopnji onesnaževanja. Načeloma avtomobil ali peč popolnoma normalno lahko deluje tudi brez Lambda sonde in avtomobil konec, koncev tudi brez katalizatorja. Okoljska osveščenost, ter želja po optimizaciji delovanja pa nam narekujeta uporabo funkcionalnega izpušnega sistema. Naj za konec poveva še ugotovitve strokovnjakov iz stroke: S pravilno delujočo sondo lahko prihranimo do 15 % stroškov za gorivo za avtomobil in 25 % za ogrevanje. Če Lambda sonda pošilja napačne podatke sistemu za vbrizgavanje goriva (da je mešanica prebogata), pride do znižane moči motorja, lahko tudi do okvare motorja. Z redno menjavo podaljšamo življenjsko dobo katalizatorja, ki je veliko večji strošek kot sonda (100-400 ). Prihranimo si sitnosti dvojnih prihodov na tehnični pregled zaradi prevelike vsebovanosti škodljivih snovi v izpušnih plinih. Prihranimo pri registraciji novega vozila. Sodelujemo pri ohranjanju okolja za prihodnje generacije. 7. V i r i i n l i t e r a t u r a 1. Max Bohner; Motorno vozilo; Tehniška založba Slovenije, Ljubljana 1997 2. Gregor Pirc; Lambda sonda; Seminarska naloga pri predmetu Merilni pretvorniki; 2008 3. Rok Benedetič; Lambda senzor; Seminarska naloga pri predmetu Merilni pretvorniki; 2010 Ineternetni viri: 4. http://www.avtomobilizem.com 5. http://www.biomasa.zgs.gov.si/index.php?p=tehn_raba_k 6. http://en.wikipedia.org 7. http://www.mr2.com/text/o2_sensor.html 8. http://www.google.si/ 9. 17