Sonda lambda

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Samochodowa sonda lambda
Schemat układu zasilania i wydechowego współczesnych samochodów benzynowych: 1 - czujnik przepływu powietrza, 2 i 3 - katalizatory, 4 - wtryskiwacze paliwa, 5 - sonda lambda przed katalizatorem (regulacyjna), 6 - sonda lambda za katalizatorami (kontrolna), 7 - paliwo, 8 - wpływające powietrze, 9 - spaliny, ECU - sterownik

Sonda lambdaczujnik mierzący zawartość tlenu w spalinach, umieszczany w układzie wydechowym silnika spalinowego. Pozwala to na precyzyjne dozowanie składu mieszanki paliwowo-powietrznej[1].

Sondy są wykorzystywane w silnikach benzynowych od 1979 roku, coraz większa ilość samochodów i motocykli ma więcej niż jedną sondę lambda, umieszczane są one przed i za katalizatorem. Od roku 1992, aby sprostać wymogom prawnym dotyczącym ograniczenia emisji spalin, sondy stały się standardowym elementem samochodów. Od około 2000 r. sonda lambda jest instalowana także w układach z silnikami wysokoprężnymi.

Na świecie jest 4 głównych producentów sond lambda:

Sonda lambda montowana w układzie wydechowym pojazdu ma mierzyć zawartość tlenu w spalinach, która odzwierciedla efektywność spalania mieszanki paliwowej w cylindrach. Sygnał z sondy lambda trafia do sterownika silnika, który na tej podstawie reguluje skład mieszanki. Warunkiem poprawnej pracy sondy jest rozgrzanie jej do odpowiedniej temperatury.

Szczegółowa budowa i zasada działania[edytuj | edytuj kod]

Działanie sondy lambda opiera się na prawie sformułowanym przez Walthera Nernsta (równanie Nernsta). Sonda lambda, czyli ogniwo galwaniczne zbudowane z materiału ceramicznego – dwutlenku cyrkonu, na którym napylone są po obu jego stronach cienkie warstwy platyny, zostało opracowane pod koniec lat 60 XX wieku w Robert Bosch GmbH przez dr. Güntera Baumana. Sondę umieszcza się w układzie wydechowym, tak, że jedna strona urządzenia styka się z gorącymi gazami spalinowymi, osiągającymi w tym miejscu około 300 °C, a druga strona styka się z powietrzem z otoczenia.

Spiek ceramiczny dwutlenku cyrkonu w temperaturze powyżej 300 °C staje się swoistym elektrolitem zdolnym do przewodnictwa jonowego. W celu utrzymania odpowiedniej temperatury, niektóre sondy mają grzałkę. Warstwy platyny na jego powierzchni pełnią rolę elektrod, przy czym ich potencjał elektryczny jest funkcją stężenia tlenu w gazach, z którymi się stykają. Przy dużej różnicy stężenia tlenu po obu stronach ogniwa generuje ono siłę elektromotoryczną dochodzącą do 1 V.

Napięcie generowane przez ogniwo jest przekazywane do modułu sterującego składem mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku. Moduł ten dostosowuje na bieżąco skład mieszanki, tak aby w określonych warunkach obciążenia silnika, rodzaju paliwa i warunków atmosferycznych zapewnić jak najdoskonalszą pracę silnika i minimalizować emisję tlenku węgla.

Nazewnictwo[edytuj | edytuj kod]

Sonda wzięła swoją nazwę od litery lambda (λ), której używa się do oznaczania stosunku powietrza do paliwa w mieszance. Mieszanka jest idealna (stechiometryczna) jeśli zawiera dokładnie tyle powietrza, ile potrzeba do całkowitego spalenia danej ilości paliwa. Przykładowo, dla benzyny stosunek ten wynosi około 14.7 (masa powietrza) : 1 (masa paliwa).

Przypisy

  1. Sondy lambda (pol.). W: Strona internetowa NGK [on-line]. www.ngk.de/pl. [dostęp 2012-05-15].
  2. Firma NGK Spark Plug (pol.). W: Strona internetowa NGK (home) [on-line]. www.ngk.de/pl. [dostęp 2012-05-15].