Sonda Lambda in Titania

Modalità di collegamento dell'oscilloscopio

Connettere un cavetto di prova BNC nel canale A sul PicoScope, posizionare unmorsetto coccodrillo nero 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 il terminale di output del sensore Lambda con la sonda di aggancio posteriore come illustrato in Figura 1. Indipendentemente dal numero di fili che collega il sensore lambda all’ECM del veicolo, l'output dal sensore sarà invariabilmente sul filo nero.

Esempio di forme d'onda

Esempio di forma d'onda del sensore Lambda in Titania

Il sensore lambda è denominato anche sensore di ossigeno (O2) 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 dispone di 4 collegamenti elettrici e reagisce al contenuto di ossigeno nel sistema di scarico, producendo una tensione oscillante tra 0,5 volt (magra) e 4,0 volt, o superiore (ricca) quando funziona correttamente.

I sensori in Titania a differenza dei sensori in Zirconia, richiedono una tensione di alimentazione, in quanto non generano una tensione propria. 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 di O2 in Titania hanno un elemento riscaldante per aiutare il sensore a raggiunge la temperatura di funzionamento ottima. Il sensore, quando funziona in modo corretto, commuterà circa una volta al secondo (1 Hz), ma inizierà 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 '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 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.

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