instrukcja_sum_lambda.pdf

POLITECHNIKA OPOLSKA

Wydział Mechaniczny

Katedra Pojazdów Drogowych i Rolniczych

INSTRUKCJA DO Ę WICZENIA

Laboratorium:

Samochodowe urz dzenia

mechatroniczne

Temat:

Wyznaczanie charakterystyk

sondy lambda

Opracował: dr in . A. Augustynowicz, mgr in . K. Malewicz

Instrukcja dost pna: www.malewicz.po.opole.pl

1. CEL Ę WICZENIA

Celem wiczenia jest poznanie zasady działania sondy lambda, wyznaczenie jej

charakterystyk pracy za pomoc stanowiska symulatora układu wydechowego.

wiczenie uwzgl dnia wyznaczenie charakterystyk statycznych i dynamicznych tj.:

- wyznaczenie czasu nagrzewania (osi gni cia punktu pracy) sondy lambda dla ró nego

napi cia zasilania,

- okre lenie poziomów napi dla mieszanki ubogiej, bogatej i stechiometrycznej,

- wyznaczenie czasu przej cia ze stanu wysokiego na niski po skokowej zmianie składu

spalin dla ró nych temperatur pracy.

2. WPROWADZENIE

2.1 Budowa i zadania katalizatora samochodowego

W celu poprawy parametrów spalin silników z zapłonem iskrowym skonstruowany

został trójdro ny katalizator (rys.1) w poł czeniu układem regulacji sondy lambda.

Rys. 1. Przekrój katalizatora z monolitem ceramicznym i sond lambda

Pracuj ce silniki emituj c do atmosfery spaliny degraduj rodowisko naturalne

poprzez zawarte w spalinach szkodliwe gazy spalinowe (HC, CO, CO 2 , NO X ,). Aby

minimalizowa ten niekorzystny efekt, zastosowano katalizatory trójfunkcyjne - urz dzenia

umieszczone w układzie wydechowym, w których spaliny (a szczególnie zawarte w nich

zwi zki) ulegaj dopalaniu lub innym reakcjom chemicznym tak, by w rezultacie opu ci

układ wydechowy jako zwi zki oboj tne dla atmosfery. Wykorzystuje si tu proces

katalityczny. Polega on na tym, e pewne zwi zki (katalizatory) pobudzaj odpowiednie

reakcje chemiczne same nie bior c w nich udziału, a wi c nie zu ywaj c si . Aby mogło do

takiej zamiany doj , pomi dzy silnikiem a katalizatorem musi by zamontowana sonda

lambda, urz dzenie, które poprzez elektrody mierzy resztkow zawarto tlenu w spalinach, a

nast pnie zebrane warto ci przekazuje do modułu sterowania prac silnika (ECU). Moduł

steruj cy przetwarza nast pnie sygnał z sondy i dokładnie ustawia skład mieszanki paliwowo-

powietrznej (rys.2). Przy zasilaniu silnika poprzez wtrysk paliwa o jego dawce decyduje czas

otwarcia wtryskiwaczy elektromagnetycznych lub ci nienie steruj ce. Te wielko ci dobiera

system mikroprocesorowy, który otrzymuje informacje z czujników: pr dko ci obrotowej

silnika, poło enia przepustnicy, temperatury, ci nienia i składu spalin (sonda lambda).

Rys. 2. Układ sterowania składem mieszanki paliwowo – powietrznej silnika

Katalizator trójfunkcyjny nie zawsze z t sam sprawno ci redukuje szkodliwe

substancje (CO, HC i NOX) znajduj ce si w spalinach. Najwi ksz sprawno uzyskuje

wtedy, gdy współczynnik nadmiaru powietrza, w mieszance paliwowo-powietrznej, oscyluje

w granicach 0,997÷1,003. Dlatego w celu zapewnienia maksymalnej sprawno ci katalizatora

system sterowania silnikiem musi utrzymywa wła ciwy skład mieszanki.

Do kontroli składu mieszanki paliwowo-powietrznej wykorzystywana jest sonda

lambda. Sonda ta nie mierzy jednak współczynnika nadmiaru powietrza w sposób

bezpo redni. Mierzy natomiast zawarto tlenu w spalinach. Współczynnik nadmiaru

powietrza okre lany jest po rednio, na podstawie pomiaru ilo ci tlenu obecnego w spalinach

silnika.

Rys. 3. Zale no sprawno ci katalizatora od współczynnika nadmiaru powietrza

2.2 Budowa i zadania sondy lambda

Sonda lambda (rys. 4) do pomiaru zawarto ci tlenu zbudowan z dwutlenku cyrkonu

(ZrO2), działaj ca zgodnie z zasad wymy lon przez W. Nernsta. Odkrył on, e potencjał

normalny elektrody mo na okre la w zale no ci od oddziałuj cego na ni st enia

tlenu. Przenosz c t zasad na sond lambda oznacza to, e resztkowa zawarto tlenu w

spalinach mo e by mierzona za pomoc umieszczonych na sondzie lambda elektrod.

Rys. 4. Sonda lambda Rys. 5. Budowa sondy lambda - przekrój

Sonda umieszczona jest w miejscu przepływu strumienia spalin w taki sposób, aby

elektroda zewn trzna (zewn trzna warstwa platyny) była otoczona spalinami, a elektroda

wewn trzna miała styczno z powietrzem z otoczenia.

Poniewa ceramika z dwutlenku cyrkonu posiada wła ciwo przewodnictwa jonów

tlenu od temperatury ok. 300°C, przy ró nicy st e tlenu pomi dzy elektrod zewn trzn a

wewn trzn powstaje napi cie elektryczne o maks. warto ci 1 V, które odprowadzane jest

przył czem kablowym do jednostki steruj cej ECU.

Powstałe na elektrodzie zewn trznej st enie tlenu w du ym stopniu zale y od

proporcji paliwa i tlenu w mieszance oraz od reakcji chemicznej na powierzchni elektrod.

Dzi ki temu st enie tlenu decyduje w zakresie lambda ( ) o przepływie napi cia w sondzie

(rys.6).

Rys. 6. Wpływ składu mieszanki paliwowo – powietrznej na prace układu katalitycznego i działanie

sondy lambda

Sonda lambda jest ogniwem elektronicznym, którego wielko napi cia (od 0 do 1V) zale y

od zawarto ci tlenu w spalinach (rys.6). Warto ci napi cia okre laj ce mieszank bogat i

ubog s wprowadzane do pami ci stałej komputera i decyduj o skróceniu lub wydłu eniu

czasu wtrysku oraz o wielko ci dawki paliwa.

Du a zawarto procentowa tlenu (od 4 do 5%) wskazuje na mieszank ubog , warto

napi cia sygnału wysyłanego przez czujnik jest w takim przypadku mała (od 0 do 0,1V).

Natomiast mała zawarto procentowa tlenu (od 0 do 0,5%) wskazuje na mieszank bogat ,

napi cie wysyłane przez sond lambda ma w takim przypadku warto od 0,7 do 0,8V. Je eli

mieszanka ma prawidłowy stosunek stechiometryczny ( =1) sonda lambda wy le sygnał o

napi ciu około 0,5V.

Nowa sonda lambda wykonuje w ci gu 10 sekund wi cej ni 5 cykli zmian napi cia.

Ponadto sonda przesyła sygnał do ewentualnej zmiany (która nast puje w ci gu 50 ms) czasu

trwania wtrysku (dawki paliwa). Sonda lambda zaczyna wytwarza napi cie, gdy osi ga

temperatur pracy około 300 (°C) i w najnowszych rozwi zaniach układów wylotowych w

celu skrócenia do kilku sekund czasu oczekiwania na prac sondy w jej korpusie umieszcza

si grzałk (rys. 7).

Rys. 7. Podgrzewana sonda lambda: 1 – obudowa, 2 - element ceramiczny, 3 - przewody

zasilaj ce, osłona ze szczelinami, 5 - rdze z dwutlenku cyrkonu, 6 - zł cze kontaktowe, 7 -

zewn trzna obudowa, 8 - element ogrzewaj cy, 9 – zacisk

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: