Sensore Lambda in Zirconio

Sarà necessario un PicoScope per eseguire questo test.

Modalità di collegamento dell'oscilloscopio

Connettere un cavetto di prova BNC nel canale A sul PicoScope, posizionare unmorsetto coccodrillo nero di grandi dimensioni sul cavetto di prova con la modanatura nera (negativo) e un una sonda di aggancio posteriore sul cavetto di prova con la modanatura rossa (positivo).
Posizionare il morsetto a coccodrillo nero al terminale negativo della batteria e collegare la connessione di output dei sensori Lambda con la sonda di aggancio posteriore o la sonda multitester, come illustrato in Figure 1. Indipendentemente dal numero di fili che collega il sensore lambda all’ECM del veicolo, l'output dal sensore sarà invariabilmente sul filo nero. Questo collegamento è rappresentato in Figura 1 su un sensore a filo singolo.

Esempio di forma d'onda del sensore Lambda in Zirconio

Note sulla forma d'onda del sensore di ossigeno (Zirconia)

Il sensore lambda è denominato anche sensore di ossigeno (O2) o sensore di ossigeno gas di scarico riscaldato (HEGO) e svolge un ruolo molto importante nel controllo delle emissioni di scarico su un veicolo con catalizzatore.
Il sensore lambda è montato nel tubo di scarico prima del catalizzatore.

Il sensore avrà diversi collegamenti elettrici e può avere fino a quattro fili; risponde al contenuto di ossigeno nel sistema di scarico, produrrà una piccola tensione a seconda della miscela aria/carburante visualizzata al momento. La gamma di tensione vista, nella maggior parte dei casi, varia tra 0,2 e 0,8 volt: 0,2 volt indica una miscela magra e una tensione di 0,8 V indica una miscela più ricca.
Un veicolo equipaggiato con un sensore lambda è detto di avere 'circuito chiuso', ciò significa che, dopo che il carburante sia stato bruciato durante il processo di combustione, il sensore analizzerà le emissioni e regolerà nuovamente l’approvvigionamento di carburante del motore.

I sensori Lambda hanno un elemento riscaldante per aiutare il sensore a raggiunge la temperatura di funzionamento ottima. I sensori in Zirconia, quando funzionano correttamente, commuteranno circa una volta al secondo (1 Hz), ma inizieranno la commutazione solo al raggiungimento della normale temperatura di funzionamento. Questa commutazione può essere visualizzata sull'oscilloscopio, e la forma d'onda dovrebbe essere simile a quella nell'esempio. Se la frequenza di commutazione è più lenta del previsto, rimuovere il sensore e pulirlo con uno spray solvente; tale intervento può migliorare il tempo di risposta.

Informazioni tecniche

La sonda lambda è denominata anche sensore di O2 o sensore di ossigeno gas di scarico riscaldato (HEGO) e svolge un ruolo molto importante nel controllo delle emissioni di scarico su un veicolo con catalizzatore. La sonda lambda è inserita nel tubo di scarico prima del convertitore catalitico; gli automobili che utilizzano il nuovo EOBD2 avranno anche una sonda lambda post-cat.

Il sensore avrà diversi collegamenti elettrici e può avere fino a quattro fili; risponde al contenuto di ossigeno nel sistema di scarico, produrrà una piccola tensione a seconda della miscela aria/carburante visualizzata al momento. La gamma di tensione vista, nella maggior parte dei casi, varia tra 0,2 e 0,8 volt: 0,2 volt indica una miscela magra e una tensione di 0,8 V indica una miscela più ricca.
Un veicolo equipaggiato con un sensore lambda è detto di avere 'anello chiuso', ciò significa che, dopo che il carburante sia stato bruciato durante il processo di combustione, il sensore analizzerà le emissioni e regolerà nuovamente l’approvvigionamento di carburante del motore.
I sensori lambda possono avere un elemento riscaldante, che riscalda il sensore alla temperatura di esercizio ottimale di 600 °C, questo consente al sensore di trovarsi più lontano dalla fonte di calore al collettore in una locazione 'più pulita'. Il sensore è inoperante sotto i 300 °C.

Il sensore lambda è essenzialmente costituito di due elettrodi di platino porosi. La superficie esterna dell'elettrodo è esposta ai gas di scarico ed è rivestita in una ceramica porosa con la superficie interna rivestita esposta all'aria aperta.

Il sensore più comune utilizza un elemento in Zirconia, producendo una tensione quando tra i due elettrodi si registra una differenza nel contenuto di ossigeno. Questo segnale viene quindi inviato al modulo di controllo elettronico (ECM) e la miscela viene regolata di conseguenza.
La sostanza Titania è usata anche nella produzione di un altro tipo di sonda lambda, che offre un tempo di commutazione più veloce rispetto al più comune sensore in zirconia.

Il sensore di ossigeno in titania differisce dal sensore in zirconia nel fatto che non può produrre la propria tensione di uscita ed è pertanto legato alla alimentazione a 5 volt dall’ECM del veicolo. La tensione di riferimento è modificata secondo il rapporto aria-combustibile del motore, con una miscela magra restituendo una tensione di 0,4 volt fino ad una miscela ricca, che produce una tensione nella gamma di 4,0 volt.

Un ECM controllerà l’approvvigionamento solo in 'anello chiuso' quando le condizioni lo consentono, questo avviene normalmente durante: a regime del minimo, carico leggero e operazioni di regolazione della velocità. Quando il veicolo accelera, l'ECM consente un approvvigionamento eccessivo ed ignora i segnali lambda. Questo è valido anche per il riscaldamento iniziale.
Sia i sensori in titania che zirconia, quando funzionano correttamente, commuteranno circa una volta al secondo (1 Hz) e inizieranno entrambi la commutazione solo dopo aver raggiunto la temperatura di esercizio normale. Questa commutazione può essere osservata su un oscilloscopio o su un multimetro, quando si utilizza la tensione a gamma bassa. Quando si utilizza un oscilloscopio, la forma d'onda risultante dovrebbe apparire come nella figura qui sotto. Se la frequenza di commutazione è più lenta del previsto, la rimozione la pulizia del sensore con uno spray solvente potrebbe migliorare il tempo di risposta.

Un output costante ad alta tensione della zirconia mostra che il motore funziona costantemente con miscela ricca ed è al di fuori dell’intervallo di regolazione dell’ECM, mentre una tensione bassa indica una miscela magra o debole.

Figura 2 mostra un esempio di sensore lambda in zirconio con due fili.

Collegamenti elettrici (solo per il tipo in zirconia)

Filo singolo: questo filo è l’output di tensione auto-generata dal sensore ed è generalmente di colore nero.
Due fili: questa unità avrà un filo di output e un ritorno di terra di output.
Tre fili: questa unità avrà un filo di output singolo e due fili per l'elemento del riscaldatore (alimentazione e terra). L'elemento di riscaldamento interno aumenta la temperatura per garantire un controllo più veloce all'avviamento a freddo.
Quattro fili: questa unità ha il filo di segnale e ritorno di terra di segnale Gli ulteriori due fili sono per l'elemento del riscaldatore.

Le modalità di cablaggio tipiche per entrambi i tipi di sensore sono mostrate in Figura 3.

AT022-2(IT)

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