Lambdasensor
Bensinmotorer kräver en exakt andel luft-bränsleblandning för att fungera korrekt. Andelen, i vilken bränslet förbränns optimalt kallas stökiometri och är exakt 14,7:1. Det betyder att en del bränsle måste blandas med 14,7 delar luft. I praktiken varierar denna luft-bränsleandel beroende på motorns driftläge och blandningsförhållande. Således är motorn konstant oekonomisk men kompenserar blandningen för att uppnå optimal fördelning.
Vad är en lambdasensor/syresensor och hur fungerar den?
Bensinmotorer kräver en exakt andel luft-bränsleblandning för att fungera korrekt. Andelen, i vilken bränslet förbränns optimalt kallas stökiometri och är exakt 14,7:1. Det betyder att en del bränsle måste blandas med 14,7 delar luft. I praktiken varierar denna luft-bränsleandel beroende på motorns driftläge och blandningsförhållande. Således är motorn konstant oekonomisk men kompenserar blandningen för att uppnå optimal fördelning.
Luftöverskottskoefficienten – L (lambda) kännetecknas av hur långt den faktiska bränsle-luftblandningen är från stökiometrin (14,7:1). Denna blandning anses vara optimal och i detta fall är Lambdavärdet = 1. Om L < 1 har vi brist på luft och blandningen blir fetare. När L = 0,85 - 0,95 ökar motoreffekten. Om L > 1 finns ett överskott av luft och blandningen blir mer mager. Motoreffekten sjunker när L = 1,05 - 1,3, men bränsleekonomin stiger. Vid L > 1,3 blir blandningen omöjlig att antända och motorfel uppstår. Bensinmotorer når sin maximala effekt när det finns en syrebrist på 5-15% (L = 0,85 - 0,95) och en lägsta bränsleförbrukning uppnås med ett luftöverskott på 10 - 20% (L = 1,1 - 1,2).
Därmed när motorn är igång varierar proportionen L mellan intervallet 0,9 - 1,1 och detta är lambdaregleringens arbetsområde. När motorn värms upp till sin driftstemperatur och den inte är belastad (går på tomgång), är det viktigt att hålla värdet kring 1 för att katalysatorn ska kunna arbeta och minska fordonets utsläpp till ett minimum.
Lambdasensor sitter vanligtvis monterad på avgasgrenröret så att avgaserna röra sig fritt över sensorn. Lambdasensorn är en galvanisk strömkälla som ändrar sin utspänning beroende på temperaturen och avgasernas syrehalt. Beroende på avgasernas syrekoncentration visas en annan utsignal. Formen på denna signal beror på vilken typ av material sensorn består av. Lambdasensorn rapporterar alltså till ECU:n mängden syre i avgaserna. Bilen ECU tar emot signalen från syresensorn, jämför den med ett referensvärde och om signalen skiljer sig från det optimala för det aktuella läget, justerar den bränsleinsprutningens därefter. Genom denna återkoppling uppnås således en maximal bränsleekonomi och ett minimum av oönskade avgaser.
Typer av Lambdasensor
Zirkonium (zirkoniumoxid)
Titan (titanoxid)
Bredbandig-typ
Enkeltråds lambdasensor
Tvåtråds lambdasensor
Tretrådig lambdasensor
Fyrtrådig lambdasensor
Enkeltråds lambdasensor användes i de tidiga injektionssystemen med en återkoppling. Den har bara en ledare, som är signalledaren. Sensorns signaljord är dess gänga och ansluts till motorns jord genom avgasröret.
Tvåtråds lambdasensor har en separat jordkabel. Den användes i de tidiga injektionssystemen med en återkoppling.
Nackdelen med enkel- och tvåtrådssensorerna är att deras driftstemperaturområde börjar vid 300 ºC. Sensorn fungerar inte och avger ingen utsignal förrän denna temperatur har uppnåtts. Det var nödvändigt att sensorn monterades så nära motorcylindrarna som möjligt för att värma från de heta avgaserna. Användning av avgasröret som signaljord kräver dessutom att sensorns gänga beläggs med en speciell elektriskt ledande pasta, vilket ökar risken för dålig kontakt.
I de tretrådiga lambdasensorerna finns ett speciellt värmeelement som slås på när motorn är igång och därmed minskar uppvärmningstiden för sensorn. Detta möjliggör installation av sensorn på avgasgrenröret nära katalysatorn. Nackdelen är behovet av elektriskt ledande fett.
I de fyrtrådiga syrgassensorerna - två av ledare är för värmelementet och de andra två för signal + jord.
Funktionskontroll av lambdasensorn
Identifiera kablarna. Sensorn kan ha en, två, tre eller fyra terminaler beroende på vilket system som testas:
Värmeelement jordanslutning(vit);
Värmelement matning (vit);
Utsignal (vanligtvis svart tråd);
Lambdasond jord (vanligtvis grå).
Kontrollera värmelementet om det finns. Kontrollera om matningsspänningen är lika med bilbatteriets 12V. Om det inte finns någon spänning, kontrollera kabeln via exempelvis tändningsnyckelns relä. Kontrollera värmeelementet jordanslutning till jorden.
Starta motorn och värm upp den till dess driftstemperatur.
Håll motorvarvtalet vid 3000 rpm i 30 sekunder. Detta kommer att öka temperaturen på sensorn, dvs den kommer att slås på och ge utsignal.
Håll motorvarvtalet vid 2500 rpm. Om motorn går på tomgång under en längre tid, kyls syresensorn och stängs av.
Obs: detta test kan inte utföras med en felaktig termostat.
Bestäm typen av syrgassensor - zirkonium, titan eller bredband.
Kontrollera utsignalen från sensorn på följande sätt:
Zirkoniumsensor före katalysatorn
OBS: En multimeter är inte optimal vid mätning på lambdasensorna eftersom den avläser en medelspänning, till exempel 450mV. Den lämpar sig inte för att se hastiga förändringar på spänningen som exempelvis när sensorn slås på. I de flesta fall är oscilloskopet det lämpligaste instrumentet för att hitta fel.
Om sensorn fungerar korrekt, när motorn är i tomgångsläge, kan en sinusformad våg med frekvensen 1Hz÷5Hz ses på oscilloskopet. Det minsta värdet på signalen är 0,1V och maxvärdet är 0,9V. Genomsnittet kommer att vara runt 0,45V. Varaktigheten av signaltopparna är inte längre än 250ms. Samma signal men med högre frekvens ses vid högre motorvarvtal men signalnivån förblir densamma.
Zirkoniumsensor efter katalysatorn
Med en korrekt fungerande katalysator kommer signalen att vara en rät linje på nivån 0,5 - 0,6V. Utspänningen kan också mätas med en multimeter i detta fallet. Om signalen varierar och den är lika i form som signalen från sensorn före katalysatorn betyder det att katalysatorn inte fungerar korrekt.
Titansensor före katalysatorn
Om sensorn fungerar korrekt, när motorn är i tomgångsläge, kan signalvariationer ses i intervallet 0,2V till 4,5V men har brantare och skarpare kanter jämfört med de i fallet med en zirkoniumsensor. En multimeter kommer att mäta en medelspänning på cirka 2V.
Bredbandsensor
Till skillnad från smalbandssensorer som kommunicerar med datorn med hjälp av en spänning på en enda tråd använder bredbandssensorn två trådar och signalerar datorn med hjälp av ett ström A(ampere) inte spänning. Ett luft/bränsleförhållande på 14,7 till 1 anses vara det optimala luft/bränsleförhållandet. När förhållandet är över detta värde, flyter strömmen i en riktning och när den är under detta värde flyter den i den andra riktningen. När luft/bränsleförhållandet är exakt 14,7 till 1 flyter strömmen inte alls. För att signalera feta eller magra blandningsförhållanden ökar strömflödet i förhållande till hur rikt eller magert luft/bränsleförhållandet är. De två ledningarna kallas strömriktningsledarna.
Spänningarna på dessa ledare varierar från tillverkare till tillverkare. En av de två ledarna kommer att ha en referensspänning som matas från bilens ECU. Den andra ledningen kommer att vara en returledning från sensorn till ECU:n. Toyotas har 3,0 volt på sin referensledning och 3,3 volt på returledningen. Observera att 3,3 volt ledaren kommer att variera något när strömmen flyter men dessa förändringar är mycket små. Likaså använder Nissans 2,7 volt på sin referenledare och returledaren är ungefär 3,0 volt. Hittills i alla 4-tråds bredbandssensorer har skillnaden mellan de två strömriktningsledarna varit 0,3V som varierar något i förhållande till strömflödet.
Det finns en annan typ av bredbandssensor som använder 5 ledare och ibland 6 ledare (sällsynt). I detta fall finns det en 5:e tråd som ger en spänningsrepresentation av strömflödet på de aktuella strömriktningsledningarna. När en 5:e tråd används på detta sätt kommer den vanligtvis att kallas för signalledare. 6-trådsversionerna tillhandahåller även en jordreferens för signalledaren. I båda dessa fall finns det kretsar för att omvandla strömflödet på de aktuella strömriktningsledningarna till en spänning.
Det kan även finnas skäl att byta sensorn:
Om tiden mellan signalen överstiger 350ms när man mäter på en zirkoniumsensor. Detta ses endast med ett oscilloskop.
Om maxvärdet för utsignalen är under 0,8V
Att byta syrgassensorn endast på grund av det faktum att dess utspänning är för låg är felaktig. Detta kan också bero på för mager bränsleblandning eller på ett läckage av luft och sensorn kommer inte att vara orsaken utan endast reagera på blandningförhållandet. Mät därför lambasensorn på tomgång, fel på sensorn brukar visa sig under belastning.
Om ett värmelement finns på sensorn bör elementets resistans kontrolleras (lågohmig) samt att det finns 12V matning till denna.
Bensinmotorer kräver en exakt andel luft-bränsleblandning för att fungera korrekt. Andelen, i vilken bränslet förbränns optimalt kallas stökiometri och är exakt 14,7:1. Det betyder att en del bränsle måste blandas med 14,7 delar luft. I praktiken varierar denna luft-bränsleandel beroende på motorns driftläge och blandningsförhållande. Således är motorn konstant oekonomisk men kompenserar blandningen för att uppnå optimal fördelning.
Luftöverskottskoefficienten – L (lambda) kännetecknas av hur långt den faktiska bränsle-luftblandningen är från stökiometrin (14,7:1). Denna blandning anses vara optimal och i detta fall är Lambdavärdet = 1. Om L < 1 har vi brist på luft och blandningen blir fetare. När L = 0,85 - 0,95 ökar motoreffekten. Om L > 1 finns ett överskott av luft och blandningen blir mer mager. Motoreffekten sjunker när L = 1,05 - 1,3, men bränsleekonomin stiger. Vid L > 1,3 blir blandningen omöjlig att antända och motorfel uppstår. Bensinmotorer når sin maximala effekt när det finns en syrebrist på 5-15% (L = 0,85 - 0,95) och en lägsta bränsleförbrukning uppnås med ett luftöverskott på 10 - 20% (L = 1,1 - 1,2).
Därmed när motorn är igång varierar proportionen L mellan intervallet 0,9 - 1,1 och detta är lambdaregleringens arbetsområde. När motorn värms upp till sin driftstemperatur och den inte är belastad (går på tomgång), är det viktigt att hålla värdet kring 1 för att katalysatorn ska kunna arbeta och minska fordonets utsläpp till ett minimum.
Lambdasensor sitter vanligtvis monterad på avgasgrenröret så att avgaserna röra sig fritt över sensorn. Lambdasensorn är en galvanisk strömkälla som ändrar sin utspänning beroende på temperaturen och avgasernas syrehalt. Beroende på avgasernas syrekoncentration visas en annan utsignal. Formen på denna signal beror på vilken typ av material sensorn består av. Lambdasensorn rapporterar alltså till ECU:n mängden syre i avgaserna. Bilen ECU tar emot signalen från syresensorn, jämför den med ett referensvärde och om signalen skiljer sig från det optimala för det aktuella läget, justerar den bränsleinsprutningens därefter. Genom denna återkoppling uppnås således en maximal bränsleekonomi och ett minimum av oönskade avgaser.
Typer av Lambdasensor
Zirkonium (zirkoniumoxid)
Titan (titanoxid)
Bredbandig-typ
Enkeltråds lambdasensor
Tvåtråds lambdasensor
Tretrådig lambdasensor
Fyrtrådig lambdasensor
Enkeltråds lambdasensor användes i de tidiga injektionssystemen med en återkoppling. Den har bara en ledare, som är signalledaren. Sensorns signaljord är dess gänga och ansluts till motorns jord genom avgasröret.
Tvåtråds lambdasensor har en separat jordkabel. Den användes i de tidiga injektionssystemen med en återkoppling.
Nackdelen med enkel- och tvåtrådssensorerna är att deras driftstemperaturområde börjar vid 300 ºC. Sensorn fungerar inte och avger ingen utsignal förrän denna temperatur har uppnåtts. Det var nödvändigt att sensorn monterades så nära motorcylindrarna som möjligt för att värma från de heta avgaserna. Användning av avgasröret som signaljord kräver dessutom att sensorns gänga beläggs med en speciell elektriskt ledande pasta, vilket ökar risken för dålig kontakt.
I de tretrådiga lambdasensorerna finns ett speciellt värmeelement som slås på när motorn är igång och därmed minskar uppvärmningstiden för sensorn. Detta möjliggör installation av sensorn på avgasgrenröret nära katalysatorn. Nackdelen är behovet av elektriskt ledande fett.
I de fyrtrådiga syrgassensorerna - två av ledare är för värmelementet och de andra två för signal + jord.
Funktionskontroll av lambdasensorn
Identifiera kablarna. Sensorn kan ha en, två, tre eller fyra terminaler beroende på vilket system som testas:
Värmeelement jordanslutning(vit);
Värmelement matning (vit);
Utsignal (vanligtvis svart tråd);
Lambdasond jord (vanligtvis grå).
Kontrollera värmelementet om det finns. Kontrollera om matningsspänningen är lika med bilbatteriets 12V. Om det inte finns någon spänning, kontrollera kabeln via exempelvis tändningsnyckelns relä. Kontrollera värmeelementet jordanslutning till jorden.
Starta motorn och värm upp den till dess driftstemperatur.
Håll motorvarvtalet vid 3000 rpm i 30 sekunder. Detta kommer att öka temperaturen på sensorn, dvs den kommer att slås på och ge utsignal.
Håll motorvarvtalet vid 2500 rpm. Om motorn går på tomgång under en längre tid, kyls syresensorn och stängs av.
Obs: detta test kan inte utföras med en felaktig termostat.
Bestäm typen av syrgassensor - zirkonium, titan eller bredband.
Kontrollera utsignalen från sensorn på följande sätt:
Zirkoniumsensor före katalysatorn
OBS: En multimeter är inte optimal vid mätning på lambdasensorna eftersom den avläser en medelspänning, till exempel 450mV. Den lämpar sig inte för att se hastiga förändringar på spänningen som exempelvis när sensorn slås på. I de flesta fall är oscilloskopet det lämpligaste instrumentet för att hitta fel.
Om sensorn fungerar korrekt, när motorn är i tomgångsläge, kan en sinusformad våg med frekvensen 1Hz÷5Hz ses på oscilloskopet. Det minsta värdet på signalen är 0,1V och maxvärdet är 0,9V. Genomsnittet kommer att vara runt 0,45V. Varaktigheten av signaltopparna är inte längre än 250ms. Samma signal men med högre frekvens ses vid högre motorvarvtal men signalnivån förblir densamma.
Zirkoniumsensor efter katalysatorn
Med en korrekt fungerande katalysator kommer signalen att vara en rät linje på nivån 0,5 - 0,6V. Utspänningen kan också mätas med en multimeter i detta fallet. Om signalen varierar och den är lika i form som signalen från sensorn före katalysatorn betyder det att katalysatorn inte fungerar korrekt.
Titansensor före katalysatorn
Om sensorn fungerar korrekt, när motorn är i tomgångsläge, kan signalvariationer ses i intervallet 0,2V till 4,5V men har brantare och skarpare kanter jämfört med de i fallet med en zirkoniumsensor. En multimeter kommer att mäta en medelspänning på cirka 2V.
Bredbandsensor
Till skillnad från smalbandssensorer som kommunicerar med datorn med hjälp av en spänning på en enda tråd använder bredbandssensorn två trådar och signalerar datorn med hjälp av ett ström A(ampere) inte spänning. Ett luft/bränsleförhållande på 14,7 till 1 anses vara det optimala luft/bränsleförhållandet. När förhållandet är över detta värde, flyter strömmen i en riktning och när den är under detta värde flyter den i den andra riktningen. När luft/bränsleförhållandet är exakt 14,7 till 1 flyter strömmen inte alls. För att signalera feta eller magra blandningsförhållanden ökar strömflödet i förhållande till hur rikt eller magert luft/bränsleförhållandet är. De två ledningarna kallas strömriktningsledarna.
Spänningarna på dessa ledare varierar från tillverkare till tillverkare. En av de två ledarna kommer att ha en referensspänning som matas från bilens ECU. Den andra ledningen kommer att vara en returledning från sensorn till ECU:n. Toyotas har 3,0 volt på sin referensledning och 3,3 volt på returledningen. Observera att 3,3 volt ledaren kommer att variera något när strömmen flyter men dessa förändringar är mycket små. Likaså använder Nissans 2,7 volt på sin referenledare och returledaren är ungefär 3,0 volt. Hittills i alla 4-tråds bredbandssensorer har skillnaden mellan de två strömriktningsledarna varit 0,3V som varierar något i förhållande till strömflödet.
Det finns en annan typ av bredbandssensor som använder 5 ledare och ibland 6 ledare (sällsynt). I detta fall finns det en 5:e tråd som ger en spänningsrepresentation av strömflödet på de aktuella strömriktningsledningarna. När en 5:e tråd används på detta sätt kommer den vanligtvis att kallas för signalledare. 6-trådsversionerna tillhandahåller även en jordreferens för signalledaren. I båda dessa fall finns det kretsar för att omvandla strömflödet på de aktuella strömriktningsledningarna till en spänning.
Det kan även finnas skäl att byta sensorn:
Om tiden mellan signalen överstiger 350ms när man mäter på en zirkoniumsensor. Detta ses endast med ett oscilloskop.
Om maxvärdet för utsignalen är under 0,8V
Att byta syrgassensorn endast på grund av det faktum att dess utspänning är för låg är felaktig. Detta kan också bero på för mager bränsleblandning eller på ett läckage av luft och sensorn kommer inte att vara orsaken utan endast reagera på blandningförhållandet. Mät därför lambasensorn på tomgång, fel på sensorn brukar visa sig under belastning.
Om ett värmelement finns på sensorn bör elementets resistans kontrolleras (lågohmig) samt att det finns 12V matning till denna.
Kommentarer