Oxygen sensor czyli sonda lambda
jest stosowany do optymalizacji pracy silnika spalinowego z wtryskiem paliwa i katalizatorem w zamknietej petli sprzezenia zwrotnego.
Prace nad sensorem tlenu w spalinach trwaly jeszcze przed wprowadzeniem w 1967 roku pierwszego systemu elektronicznego wtrysku paliwa w samochodach Volkswagen. System wtrysku paliwa pozwala na dosc precyzyjne dawkowanie paliwa ale pomiar ilosci tlenu w spalinach pozwala dalej poprawic precyzje dawkowania paliwa.
Po raz pierwszy sonde lambda produkcji koncernu Bosch zastosowano w samochodach marki Volvo sprzedawanych w USA w 1976 roku.
Goracy ( temperatura conajmniej 350C ), aktywny sensor cyrkonowy jest ogniwem dajacym przy ubogiej mieszance napiecie około 100mV zas przy bogatej 900mV. Sensor jest liniowy tylko w paroprocentowej strefie wokol mieszanki stechiometrycznej. Waska strefa liniowa jest powazna wada sensora i bywa on nazywany sensorem binarnym z powodu waskosci strefy liniowej. Prace sondy obserwuje sie oscyloskopem lub miernikiem. Najczesciej napiecie z sondy ma wartosci skrajne a liniowe rzadziej. Czas odpowiedzi sensora wynosi okolo 400ms
Pierwsze sensory lambda mialy tylko jeden przewod i sygnal odniesiony byl do potencjalu metalu elementow wydechu gdzie umieszczona byla sonda. Poniewaz kontakt elektryczny w utlenionym i skorodowanym ukladzie wydechowym moze byc marny to szybko dodano drugi przewod ale sonda ciagle jest poprzez wydech dolaczony do body silnika.
Opornosc wewnetrzna sondy w temperaturze ponizej 350C jest bardzo wysoka i ona faktycznie nie dziala. Totez sonda wyposazona jest w zasilany elektryczny grzejnik pozwalajacy szybko osiagnac temperature pracy po rozruchu silnika.
Wczesnie wspomniano ze monitoruje sie stan termopary i RTD PT100 i jesli uzywany jest tylko sygnal analogowy to analogowe wyjscie z interfejsu ma byc bezpieczne funkcjonalnie dla calosci systemu.
Moze nastapic zatrucie sondy lambda jesli w paliwie byl czteroetylek olowiu. Przewod do sensory moze byc przetarty lub oberwany. Zasniedziale lub uszkodzone moga byc wtyczka lub gniazdko. Mimo to system powinien z uszkodzonym sensorem lub okablowaniem dalej poprawnie dzialac mimo iz gorzej - to klasyka systemow odpornych na bledy "Fault tolerant"
Zastanowny sie jakie sa oczekiwania od interfejsu dla sondy lambda.
- Sygnal z sondy ma byc mierzony roznicowo z dwoch jej przewodow. Wejscia powinny tolerowac przepiecia
- Sprawnosc przewodu polaczenia z wydechem i body silnika - masą, powinno byc monitorowane niewielkim pradem. Przy wykryciu przerwy ma wyjsciu analogowym interfejsu ma byc napiecie rowne polowie zakresu liniowego sensora sygnalizujac wyjsciem analogowym sytuacje "idealna". Wyjsciem binarnym ( jesli mikrokontroller ma wejscie na taki sygnal ! ) mozna sygnalizowac uszkodzenie. Program otrzymujac idealny wynik nie podejmuje akcji korekcyjnej i od razu "domysli" sie ze sensor jest wadliwy
- Opornosc wejsciowa interfejsu i samoustalajace sie napiecie wejsciowe powinno byc takie ze z zimna sonda o wielkiej opornosci wewnetrznej sygnal wyjsciowy powinien znow byc w srodku zakresu liniowego sygnalizujac stan idealny ( lub odchylony potrzebe pracy ze wzbogacona mieszanka ) i brak potrzeby dostrajania skladu mieszanki. Sygnalem binarnym mozna sygnalizowac duza opornosc zimnej sondy i ewentualnie przerwanie przewodu sygnalowego.
Pierwsze Engine Control Unit stosowane do wspolpracy z silnikami z elektronicznym wtryskiem paliwa mialy dosc rozbudowane interfejsy do sensorow. Rzutowalo to na cene ECU i stosowane je tylko w samochodach wyczynowych i luksusowych.
Bosch, ktory jest dominujacym producentem oxygen sensor, stosuje uklad interfejsu 30097 o nastepujacej funkcjonalnosci, patrzac od gory.
- interfejs dla sensora Pick-up: wejscia UG i IR z lewej strony i wyjscie NBM ,oczywiscie dolaczone do wejscia przerwania mikrokontrollera
- uklad do sterowania tranzystora Darlingtona mocy ukladu zaplonowego na podstawie rozkazu z procesora
- interfejs dla oxygen sensor: wejscia UGS, LAM,V1,V2, UM i wyjscie US idace do przetwornika A/D
- prosciutki driver ( nadajnik to wyjscie z otwartym kolektorem ) do komunikacji szeregowej. Piny RXD i TXD ida do procesora a piny RDK i TDK sa polaczone ( plus zabezpiecznie przepieciowe ) i obsluguja komunikacje z interfejsem polaczonym z komputerem PC.
Oxygen sensor czyli sonda lambda zrobił potężną karierę ale mało kto wie jak sprawdzić czy on jest dobry !
OdpowiedzUsuń