Αισθητήρες Λάµδα

Ο αισθητήρας λ ή αισθητήρας οξυγόνου είναι ένας ηλεκτρολύτης σε στερεά µορφή που µετρά την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια. Στην απλούστερη µορφή του κατασκευάζεται από οξείδιο του ζιρκονίου (ZrO2), το οποίο σταθεροποιείται µε τη χρήση οξειδίου του υττρίου (Y2O3).

Ο αισθητήρας λάμδα τοποθετείται στο σύστημα εξάτμισης, παρακολουθεί την αναλογία του μίγματος και μεταφέρει την πληροφορία αυτή στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα. Η μονάδα, αφού επεξεργαστεί το σήμα, ρυθμίζει τη δοσολογία του μίγματος ώστε να διατηρείται κοντά στη στοιχειομετρική τιμή. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται αποτελεσματικότερη καύση και έλεγχος συγκεκριμένων ρύπων στα καυσαέρια. Οι περισσότεροι αισθητήρες λάμδα χρησιμοποιούν ζιρκόνιο ως βασικό υλικό, το οποίο παράγει τάση ανάλογα με την ποσότητα οξυγόνου στα καυσαέρια.

Οι αισθητήρες λάµδα αναπτύχθηκαν από την εταιρεία Bosch και χρησιµοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε µοντέλα της Volvo στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και τις αρχές της δεκαετίας του 1980.

Ο αισθητήρας λάμδα επιτρέπει τον έλεγχο και τη διόρθωση του μίγματος σε συστήματα ηλεκτρονικού ψεκασμού, σχηματίζοντας σύστημα ρύθμισης κλειστού βρόγχου (closed loop). Η ανατροφοδότηση αυτή διατηρεί την τιμή λ κοντά στο 1, συνήθως από 0,97 έως 1,03, εξασφαλίζοντας απόδοση καταλύτη της τάξης του 95%. Σε αυτή την περίπτωση ο καταλύτης χαρακτηρίζεται ως ρυθμιζόμενος.

Για τη βέλτιστη λειτουργία του καταλύτη απαιτείται ιδανική καύση. Στους βενζινοκινητήρες αυτή επιτυγχάνεται με αναλογία αέρα προς καύσιμο 14,7 kg προς 1 kg, γνωστή ως στοιχειομετρικό μίγμα. Η αναλογία αυτή εκφράζεται από το ελληνικό γράμμα λ, το οποίο ορίζεται ως ο λόγος της πραγματικά παρεχόμενης ποσότητας αέρα προς τη θεωρητικά απαιτούμενη. Όταν η παρεχόμενη και η θεωρητική ποσότητα αέρα είναι ίσες, το λ ισούται με 1.

Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα λάμδα βασίζεται στη σύγκριση της περιεκτικότητας οξυγόνου στα καυσαέρια, περίπου 0,3 έως 3%, με την περιεκτικότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, περίπου 20,8%. Όταν το μίγμα είναι φτωχό, το σήμα τάσης του αισθητήρα είναι χαμηλό, έως 0,1 V. Όταν το μίγμα είναι πλούσιο, η τάση αυξάνεται έως περίπου 0,9 V, ανάλογα με τη διαφορά στην περιεκτικότητα οξυγόνου. Η υπολειπόμενη ποσότητα οξυγόνου μετράται μέσω διαφορετικών τύπων αισθητήρων λάμδα.

Τύποι αισθητήρων λάµδα

• Μη θερµαινόµενος

Ο μη θερμαινόμενος αισθητήρας λάμδα με ένα ή δύο καλώδια αποτελεί τον παλαιότερο τύπο. Οι εκδόσεις με ένα καλώδιο χρησιμοποιούν μόνο καλώδιο σήματος, ενώ οι εκδόσεις με δύο καλώδια διαθέτουν επιπλέον γείωση. Απαιτούν εξωτερική θερμότητα, γι’ αυτό τοποθετούνται κοντά στις θύρες εξαγωγής, θέση που δεν είναι ιδανική για ακριβή μέτρηση. Ο χρόνος προθέρμανσης μπορεί να ξεπεράσει το ένα λεπτό.

• Θερµαινόµενος

Οι θερμαινόμενοι αισθητήρες τριών ή τεσσάρων καλωδίων εξελίχθηκαν ώστε να φτάνουν ταχύτερα στη θερμοκρασία λειτουργίας. Το θερμαντικό στοιχείο είναι εσωτερική αντίσταση που θερμαίνεται με ηλεκτρικό ρεύμα. Οι αισθητήρες αυτοί τοποθετούνται κοντά στον καταλύτη και διατηρούν σταθερότερη θερμοκρασία. Σήμερα όλοι οι σύγχρονοι αισθητήρες οξυγόνου διαθέτουν θερμαντήρα, με διαφοροποιήσεις στον τύπο και στον χρόνο θέρμανσης.

• Επίπεδος αισθητήρας

Οι επίπεδοι αισθητήρες (planar) χρησιμοποιούν στρώματα ζιρκονίου και αλουμίνας. Η μικρή μάζα και η άμεση επαφή του θερμαντήρα με το στοιχείο ανίχνευσης επιτρέπουν πολύ ταχύτερη θέρμανση, συνήθως από πέντε έως τριάντα δευτερόλεπτα.

• Αισθητήρας τιτανίου

Οι αισθητήρες τιτανίου χρησιμοποιούν οξείδιο του τιτανίου αντί για ζιρκόνιο. Απαιτούν τάση αναφοράς και μεταβάλλουν την αντίστασή τους ανάλογα με τη σύσταση του μίγματος. Χρησιμοποιήθηκαν από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 έως τα μέσα της δεκαετίας του 1990 και δεν εφαρμόζονται πλέον σε νέα μοντέλα.

• Αισθητήρας ευρέος φάσµατος

Οι αισθητήρες ευρέος φάσματος με πέντε καλώδια εισήχθησαν το 1994 και αποτελούν την πιο εξελιγμένη τεχνολογία αισθητήρων λάμδα.

• Αισθητήρας λάµδα ζιρκονίου

Ο συμβατικός αισθητήρας λάμδα τύπου ζιρκονίου (EGO – Exhaust Gas Oxygen Sensor) είναι ένας δυαδικός αισθητήρας μεταβολής τάσης. Αποτελεί πηγή γαλβανικού ρεύματος, η οποία μεταβάλλει την τάση εξόδου της ανάλογα με τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων. Ανάλογα με τη συγκέντρωση οξυγόνου, παράγεται διαφορετικό σήμα εξόδου.

Το αισθητήριο στοιχείο είναι κοίλο εσωτερικά, σε μορφή δακτυλήθρας. Η εσωτερική πλευρά επικοινωνεί με τον ατμοσφαιρικό αέρα (αέρας αναφοράς), ενώ η εξωτερική πλευρά έρχεται σε επαφή με τα καυσαέρια. Ο στερεός ηλεκτρολύτης είναι διαπερατός από ιόντα οξυγόνου σε θερμοκρασίες άνω των 300-350°C.

Όταν υπάρχει διαφορά στη συγκέντρωση οξυγόνου μεταξύ των δύο πλευρών, τα ιόντα οξυγόνου μεταφέρονται μέσω του πορώδους κεραμικού υλικού από διοξείδιο του ζιρκονίου, δημιουργώντας τάση. Και οι δύο επιφάνειες του κεραμικού στοιχείου καλύπτονται από λεπτό, πορώδες στρώμα πλατίνας που λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο. Η παραγόμενη τάση χρησιμοποιείται ως σήμα από τη μονάδα ελέγχου για τη ρύθμιση της αναλογίας αέρα καυσίμου.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου συγκρίνει το σήμα του αισθητήρα με μια τάση αναφοράς, συνήθως 450 mV, αποθηκευμένη στη μνήμη της. Με βάση το αν το σήμα είναι υψηλότερο ή χαμηλότερο από την τιμή αυτή, προσδιορίζεται αν το μίγμα είναι φτωχό ή πλούσιο, χωρίς να υπολογίζεται η ακριβής αναλογία.

Ο αισθητήρας λάμδα ζιρκονίου παράγει σήμα τάσης από περίπου 100 mV έως 700 mV, με μέγιστες τιμές έως 950 mV. Σε πλούσιο μίγμα και χαμηλή περιεκτικότητα οξυγόνου, το σήμα είναι υψηλό, πάνω από 450 mV. Σε φτωχό μίγμα και υψηλή περιεκτικότητα οξυγόνου, το σήμα είναι χαμηλό, κάτω από 450 mV.

Ο τύπος αυτός παραµένει ο πιο διαδεδοµένος, αλλά µπορεί να διακρίνει µόνο µεταξύ φτωχού και πλούσιου µίγµατος και γι’ αυτό χαρακτηρίζεται ως δυαδικός αισθητήρας.

• Θερµαινόµενος αισθητήρας λάµδα

Ο αισθητήρας λάμδα λειτουργεί σωστά μόνο όταν το μετρητικό του στοιχείο θερμανθεί σε θερμοκρασία άνω των 350°C. Τότε το σήμα τάσης μεταβάλλεται πάνω και κάτω από την τάση αναφοράς. Οι πρώτοι αισθητήρες δεν διέθεταν θέρμανση και έπρεπε να τοποθετούνται κοντά στον κινητήρα ώστε να θερμαίνονται από τα καυσαέρια. Η διαδικασία αυτή καθυστερούσε τη ρύθμιση, ιδιαίτερα σε χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες.

Από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 προστέθηκε θερμαντικό στοιχείο τύπου ράβδου στο εσωτερικό της δακτυλήθρας, επιτρέποντας ταχύτερη επίτευξη της θερμοκρασίας λειτουργίας. Οι σύγχρονοι θερμαινόμενοι αισθητήρες λάμδα (HEGO – Heated Exhaust Gas Oxygen Sensor) διαθέτουν αντίσταση θέρμανσης και μπορούν να τοποθετηθούν πιο μακριά από τον κινητήρα, κοντά στον καταλύτη. Εκεί τα καυσαέρια είναι πιο ομοιογενή και μειώνεται σημαντικά ο κίνδυνος υπερθέρμανσης.

Η ενσωματωμένη θέρμανση περιορίζει τον χρόνο κατά τον οποίο ο έλεγχος λάμδα δεν είναι ενεργός και αποτρέπει την υπερβολική ψύξη στο ρελαντί. Οι θερμαινόμενοι αισθητήρες παρουσιάζουν μικρότερο χρόνο απόκρισης. Οι πρώτες εκδόσεις είχαν τρία καλώδια και χρησιμοποιούσαν το σπείρωμα ως γείωση, ενώ αργότερα επικράτησαν αισθητήρες τεσσάρων καλωδίων με ανεξάρτητη γείωση.

• Αισθητήρας λάµδα τιτανίου

Οι αισθητήρες λάμδα τιτανίου (OTA – Oxygen Titania) χαρακτηρίζονται ως παθητικοί, καθώς δεν παράγουν τάση όπως οι αισθητήρες ζιρκονίου. Αντίθετα, μεταβάλλεται η ωμική αντίσταση του αισθητηρίου στοιχείου σε συνάρτηση με την περιεκτικότητα οξυγόνου των καυσαερίων. Απαιτούν τάση τροφοδοσίας 5 V, την οποία μεταβάλλουν μέσω της αλλαγής της αντίστασής τους.

Το αισθητήριο στοιχείο κατασκευάζεται από διοξείδιο του τιτανίου (TiO₂), έναν ημιαγωγό του οποίου η αγωγιμότητα μεταβάλλεται με τη συγκέντρωση οξυγόνου. Γύρω από το στοιχειομετρικό μίγμα παρατηρείται μεγάλη μεταβολή της αντίστασης. Σε φτωχό μίγμα η αντίσταση είναι υψηλή και μπορεί να ξεπεράσει τα 20.000 Ω, ενώ σε πλούσιο μίγμα μειώνεται και μπορεί να είναι χαμηλότερη από 1.000 Ω.

Οι αισθητήρες τιτανίου λειτουργούν μόνο πάνω από τους 200°C. Αν δεν επιτευχθεί αυτή η θερμοκρασία, δεν παράγεται σήμα και η διαχείριση του κινητήρα λειτουργεί σε ανοικτό βρόγχο, με χαμηλό βαθμό μετατροπής και κακή ποιότητα καυσαερίων. Το κανονικό εύρος λειτουργίας τους κυμαίνεται από 200 έως 700°C, ενώ πάνω από τους 850°C υπάρχει κίνδυνος καταστροφής.

Δεν απαιτούν αέρα αναφοράς, αλλά τροφοδοτούνται από τη μονάδα ελέγχου μέσω συνδυασμού αντιστάσεων. Το σήμα που λαμβάνει η μονάδα ελέγχου προκύπτει από την πτώση τάσης στις αντιστάσεις. Σημαντικά πλεονεκτήματα των αισθητήρων τιτανίου είναι οι ταχύτεροι χρόνοι απόκρισης και η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Η απουσία ανάγκης για ατμοσφαιρικό αέρα αναφοράς τους καθιστά κατάλληλους για οχήματα εκτός δρόμου.

Το μικρότερο μέγεθος και το σπείρωμα των 12 mm, έναντι των 18 mm των αισθητήρων ζιρκονίου, τους έκαναν δημοφιλείς σε μικρούς κινητήρες, όπως αυτοί των μοτοσικλετών. Παρά τη βελτιωμένη απόκριση, παραμένουν δυαδικοί αισθητήρες, καθώς διακρίνουν μόνο μεταξύ φτωχού και πλούσιου μίγματος.

• Γραµµικοί αισθητήρες

Οι γραμμικοί αισθητήρες λάμδα, γνωστοί και ως αισθητήρες λάμδα ευρέως φάσματος ή ευρείας ζώνης, δεν ανιχνεύουν μόνο φτωχό ή πλούσιο μίγμα, αλλά μετρούν τιμές λάμδα από 0,7 έως 2-2,5 ή και υψηλότερα. Η μεταβολή του σήματος είναι γραμμική σε σχέση με τον λόγο λάμδα. Οι αισθητήρες αυτοί είναι απαραίτητοι σε κινητήρες φτωχών μιγμάτων και χρησιμοποιούνται τόσο σε βενζινοκινητήρες όσο και σε πετρελαιοκινητήρες.

Βλάβες του αισθητήρα λάµδα

Οι αισθητήρες λάμδα συγκαταλέγονται στα εξαρτήματα που παρουσιάζουν συχνά βλάβες στο σύστημα διαχείρισης του κινητήρα. Οι συνηθέστερες αιτίες είναι:

1. Εσωτερικά ή εξωτερικά βραχυκυκλώματα.
2. Κακή ηλεκτρική τροφοδοσία, όπως αυξημένη αντίσταση στη γείωση ή λανθασμένη παροχή τάσης στο κύκλωμα θέρμανσης.
3. Υπερθέρμανση του αισθητήρα, συνήθως λόγω κακής ποιότητας καύσης.
4. Επικαθίσεις ή μόλυνση από καύσιμο με μόλυβδο ή πρόσθετα, αυξημένη κατανάλωση λαδιού (ελατήρια ή οδηγοί βαλβίδων), ψυκτικό υγρό από καμένη φλάντζα, πλούσιο μίγμα, λάδι που φτάνει στο αισθητήριο στοιχείο μέσω των καλωδίων (τριχοειδές φαινόμενο) ή σιλικόνη. Η σιλικόνη μπορεί να προέρχεται από αντισκωριακά λάδια ή γράσα και φράσσει τους πόρους της κεραμικής επιφάνειας, εμποδίζοντας την κίνηση των ιόντων και την παραγωγή τάσης.
5. Μηχανικές ζημιές από κακοτεχνία, όπως θραύση του αισθητηρίου στοιχείου από πτώση πριν την τοποθέτηση, χρήση αερόκλειδου κοντά στον αισθητήρα ενώ είναι ζεστός ή εκρήξεις στην εξάτμιση λόγω πλούσιου μίγματος ή ρεταρίσματος.

Σε περίπτωση βλάβης του αισθητήρα λάµδα, ενεργοποιείται η προειδοποιητική λυχνία MIL και καταγράφονται κωδικοί βλάβης DTC σε οχήµατα µε EOBD.

Οι κωδικοί που σχετίζονται άµεσα µε τον αισθητήρα λάµδα είναι: P0150 έως P0167. Επιπλέον, ο αισθητήρας λάµδα σχετίζεται και µε τους κωδικούς: P0170, P0171, P0172, P0173, P0174, P0175.

Συµπτώµατα ελαττωµατικού αισθητήρα λάµδα

Ένας ελαττωµατικός αισθητήρας λάµδα µπορεί να προκαλέσει:

1. Αυξηµένη κατανάλωση καυσίµου.
2. Κακή απόδοση κινητήρα.
3. Υψηλές εκποµπές καυσαερίων.
4. Ενεργοποίηση της ενδεικτικής λυχνίας κινητήρα και αποθήκευση κωδικού βλάβης.

Ο γραµµικός αισθητήρας

Ο γραμμικός αισθητήρας είναι παρόμοιος με τον αισθητήρα τύπου Ζιρκονίου, επειδή χρησιμοποιεί το ίδιο υλικό, διαφέρει όμως στον τρόπο αξιοποίησής του.

Ο αισθητήρας αποτελείται από:

1. Μία κυψέλη ανίχνευσης (κυψέλη Nernst)
2. Μία κυψέλη άντλησης
3. Ένα θερμαντικό στοιχείο

Ανάμεσα στις δύο κυψέλες υπάρχει ένα διάκενο διάχυσης, που λειτουργεί ως θάλαμος μέτρησης. Ένα δείγμα καυσαερίων περνά από το διάκενο διάχυσης που βρίσκεται μεταξύ των κυψελών άντλησης και ανίχνευσης.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου διατηρεί σταθερή την τάση αναφοράς στο στοιχείο ανίχνευσης και, για τον σκοπό αυτό, μεταβάλλει το ρεύμα του στοιχείου άντλησης.

Η ένταση του ρεύματος που απαιτείται για τη διατήρηση της τάσης αναφοράς στην κυψέλη ανίχνευσης είναι ανάλογη με το ποσοστό του οξυγόνου στα καυσαέρια.

Σε περίπτωση στοιχειομετρικού μείγματος, το ρεύμα είναι μηδέν. Σε περίπτωση πλούσιου μείγματος, το ρεύμα είναι αρνητικό, καθώς η κυψέλη άντλησης μεταφέρει ιόντα οξυγόνου στον θάλαμο μέτρησης. Σε περίπτωση φτωχού μείγματος, το ρεύμα λαμβάνει θετικές τιμές και αυξάνεται γραμμικά όσο το μείγμα γίνεται περισσότερο φτωχό. Σε λειτουργία βενζινοκινητήρα φτωχού μείγματος, στο ρελαντί, δηλαδή σε λειτουργία με διαστρωμάτωση φορτίου, η τιμή του ρεύματος είναι περίπου μεταξύ 1 και 2 A. Πάνω από 3 500 σαλ, το ρεύμα τείνει να μηδενιστεί.

Το ρεύμα άντλησης αποτελεί το μέγεθος για τον προσδιορισμό του μείγματος. Η μεταβολή του ρεύματος είναι συνεχής και γραμμική, χωρίς βηματική απόκριση.

Με τον αισθητήρα Λάµδα ευρέος φάσµατος µπορεί να µετρηθεί η συγκέντρωση οξυγόνου στα καυσαέρια σε µεγάλο εύρος µείγµατος, που εκτείνεται µεταξύ 0,7 και 2,7. Για αυτό µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε βενζινοκινητήρες φτωχού µείγµατος και σε πετρελαιοκινητήρες.

Το ρεύμα άντλησης οδηγείται σε ενσωματωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα που συνοδεύει τον αισθητήρα Λάμδα ευρέος φάσματος, όπου μετατρέπεται σε σήμα τάσης και στη συνέχεια αποστέλλεται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Οι βλάβες

Οι αισθητήρες Λάμδα είναι εξαρτήματα που συχνά εμφανίζουν βλάβες και ο ρόλος τους είναι σημαντικός για την καλή λειτουργία ενός κινητήρα. Για αυτό θα συναντήσουμε μεγάλο αριθμό κωδικών βλαβών που σχετίζονται με τους αισθητήρες Λάμδα.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, πέραν των καλωδιακών ελέγχων για κομμένα ή βραχυκυκλωμένα καλώδια που πραγματοποιεί για τον αισθητήρα, τον ελέγχει εκτεταμένα και ως προς τη λογική απόκρισή του σε μεταβολές των συνθηκών λειτουργίας. Ένας πολύ σημαντικός έλεγχος αφορά το μέγεθος της διόρθωσης που προκύπτει από το σήμα του αισθητήρα. Ανάλογα με τον κατασκευαστή, όταν το σήμα του αισθητήρα Λάμδα δείχνει διόρθωση στον χρόνο ψεκασμού πάνω από ένα καθορισμένο όριο, καταγράφεται κωδικός βλάβης που χαρακτηρίζει τον αισθητήρα ως ελαττωματικό. Σε τέτοιες περιπτώσεις, όμως, ο αισθητήρας μπορεί να λειτουργεί σωστά και η μεγάλη απόκλιση να οφείλεται σε βλάβη του κινητήρα ή του συστήματος διαχείρισης. Για αυτό, όταν διαπιστωθεί κωδικός βλάβης που σχετίζεται με τον αισθητήρα Λάμδα, η διάγνωση πρέπει να γίνει προσεκτικά, επιθεωρώντας κάθε πιθανή αιτία.

Το πρώτο πράγμα που συμβαίνει σε περίπτωση βλάβης αισθητήρα Λάμδα είναι να ανάψει η προειδοποιητική λυχνία MIL (Malfunction Indicator Light) ή η λυχνία ελέγχου κινητήρα CEL (Check Engine Light). Ταυτόχρονα, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου θα αποθηκεύσει τον αντίστοιχο κωδικό διαγνωστικής βλάβης (DTC) στη μνήμη KAM (Keep Alive Memory).

Άλλα πιθανά συμπτώματα που ενδέχεται να εμφανιστούν είναι:

1. Καπνός στην εξάτμιση
2. Αυξημένη κατανάλωση καυσίμου
3. Κακή απόδοση κατά την οδήγηση

Αιτίες βλάβης

Οι κυριότερες αιτίες που προκαλούν βλάβη στους αισθητήρες Λάμδα είναι:

1. Μηχανική φθορά: Η μηχανική φθορά στους αισθητήρες Λάμδα μπορεί να προκληθεί από κρούση, κραδασμούς, έκθεση σε ακραίες συνθήκες, κακοτεχνία κατά την τοποθέτηση ή διάβρωση.
2. Θερμικό σοκ: Σπάσιμο του αισθητηρίου στοιχείου λόγω παρουσίας νερού στα καυσαέρια, από διαρροές νερού του κινητήρα ή από συμπύκνωμα υδρατμών που δημιουργείται μετά από επαναλαμβανόμενες ψυχρές εκκινήσεις.
3. Μόλυνση: Ρύποι όπως λάδι, ψυκτικό υγρό, σιλικόνη ή πρόσθετα καυσίμου μπορούν να επικαθίσουν και να επικαλύψουν το στοιχείο ανίχνευσης του αισθητήρα, εμποδίζοντας την ικανότητά του να ανιχνεύει με ακρίβεια τα επίπεδα οξυγόνου. Επικαθίσεις αιθάλης μπορεί να προκύψουν από ελαττωματική λειτουργία του κινητήρα.
4. Γήρανση: Όπως συμβαίνει με πολλά εξαρτήματα αυτοκινήτων, οι αισθητήρες οξυγόνου έχουν πεπερασμένη διάρκεια ζωής και υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου λόγω της έκθεσης στις συνθήκες κανονικής λειτουργίας του κινητήρα. Το στοιχείο ανίχνευσης μπορεί να καταστεί λιγότερο ευαίσθητο, οδηγώντας σε μειωμένη απόδοση και αυξημένες εκπομπές.
5. Ηλεκτρική βλάβη: Ελαττωματική καλωδίωση, φίσες ή ηλεκτρικά βραχυκυκλώματα στο κύκλωμα του αισθητήρα μπορούν να αλλοιώσουν το σήμα που αποστέλλεται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα.
6. Πρόβλημα λογισμικού: Ο αισθητήρας Λάμδα μπορεί να λειτουργεί σωστά, αλλά να υπάρχει πρόβλημα στη διαχείριση του κινητήρα, δηλαδή ελαττωματική ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ή δυσλειτουργία λογισμικού.

Έλεγχος κυκλώµατος θέρµανσης

Οι αισθητήρες Λάμδα πρέπει να φτάσουν σε θερμοκρασία τουλάχιστον 350°C για να λειτουργήσουν σωστά. Τα ενσωματωμένα θερμαντικά στοιχεία ανεβάζουν γρήγορα τη θερμοκρασία, μειώνοντας τις εκπομπές ρύπων κατά την ψυχρή εκκίνηση και επιτρέποντας στην ECU να εισέλθει σε κλειστό βρόχο ταχύτερα. Σε περίπτωση βλάβης στο κύκλωµα θέρµανσης του αισθητήρα Λάµδα, καταγράφονται οι παρακάτω κωδικοί:

P0030 Αισθητήρας Λάµδα 1 – Κύκλωµα θέρµανσης (Πλευρά 1)
P0031 Αισθητήρας Λάµδα 1 – Κύκλωµα θέρµανσης, χαµηλή ένταση ρεύµατος (Πλευρά 1)
P0032 Αισθητήρας Λάµδα 1 – Κύκλωµα θέρµανσης, υψηλή ένταση ρεύµατος (Πλευρά 1)
P0135 Πλευρά 1 – Αισθητήρας Λάµδα 1 – Κύκλωµα θέρµανσης (Ηλεκτρική βλάβη)
P0141 Πλευρά 1 – Αισθητήρας Λάµδα 2 – Κύκλωµα θέρµανσης (Ηλεκτρική βλάβη)
P0147 Κακή λειτουργία κυκλώµατος θέρµανσης αισθητήρα Λάµδα (Αισθητήρας 3, Πλευρά 1)
P0155 Αισθητήρας Λάµδα 1 – Πλευρά 2 – Ηλεκτρική βλάβη στο κύκλωµα θέρµανσης
P0161 Αισθητήρας Λάµδα 2 – Πλευρά 2 – Ηλεκτρική βλάβη στο κύκλωµα θέρµανσης
P0167 Πλευρά 2 – Αισθητήρας Λάµδα 3 – Ηλεκτρική βλάβη στο κύκλωµα θέρµανσης

Η διαδικασία ελέγχου για το κύκλωμα θέρμανσης έχει τρία σκέλη: έλεγχο τροφοδοσίας, έλεγχο γείωσης και έλεγχο της θερμαντικής αντίστασης.

Για να ελέγξετε την τροφοδοσία του κυκλώματος θέρμανσης του αισθητήρα, ρυθμίστε το πολύμετρο σε V DC, συνδέστε το μαύρο καλώδιο στο COM και το κόκκινο καλώδιο στη θύρα μέτρησης V. Συνδέστε τη φίσα του αισθητήρα στην καλωδίωση του οχήματος, με το κλειδί ανοιχτό και τον κινητήρα σβηστό. Συνδέοντας το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου στη γείωση και το κόκκινο καλώδιο στον ακροδέκτη τροφοδοσίας του αισθητήρα, πρέπει να εμφανίζεται η κανονική τάση της μπαταρίας, περίπου 12 V.

Για τις επόμενες δύο μετρήσεις, ρυθμίστε το πολύμετρο στα 200 Ω, συνδέστε το μαύρο καλώδιο στο COM και το κόκκινο καλώδιο στη θύρα μέτρησης Ω. Για να ελέγξετε τη γείωση του αισθητήρα, με το κλειδί και τον κινητήρα σβηστό, αποσυνδέστε τη φίσα του αισθητήρα και συνδέστε το μαύρο καλώδιο στον ακροδέκτη που αντιστοιχεί στη γείωση και το κόκκινο καλώδιο στο σασί. Η μέτρηση πρέπει να είναι κάτω από 1 Ω.

Για να ελέγξετε την αντίσταση θέρμανσης του αισθητήρα, με το κλειδί και τον κινητήρα σβηστό, αποσυνδέστε τη φίσα και συνδέστε τα καλώδια του πολυμέτρου στις επαφές που αντιστοιχούν στη θερμαντική αντίσταση. Η τιμή πρέπει να είναι αυτή που ορίζει ο κατασκευαστής. Συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 2 Ω και 15 Ω για τους δυαδικούς αισθητήρες και μεταξύ 2 Ω και 5 Ω για τους γραμμικούς.

Έλεγχος σήµατος αισθητήρα

Ο απλούστερος τρόπος ελέγχου για έναν αισθητήρα Λάμδα είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ψηφιακό πολύμετρο. Ενεργοποιήστε το πολύμετρο και ρυθμίστε το στα 2 ή 20 V. Ξεκινήστε το αυτοκίνητο και αφήστε το να λειτουργήσει για 10–15 λεπτά μέχρι να φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας.

Μόλις το αυτοκίνητο φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας, σβήστε τον κινητήρα και συνδέστε το κόκκινο καλώδιο του πολύμετρου στο καλώδιο σήματος του αισθητήρα οξυγόνου. Σε αισθητήρες με ένα έως τρία καλώδια, συνδέστε το μαύρο καλώδιο του πολύμετρου σε καλή γείωση στον κινητήρα. Εάν το αυτοκίνητό σας διαθέτει αισθητήρα οξυγόνου με τέσσερα καλώδια, συνδέστε το μαύρο καλώδιο του πολύμετρου στο καλώδιο γείωσης του αισθητήρα. Ξεκινήστε τον κινητήρα και διαβάστε την τάση του αισθητήρα στο πολύμετρο.

Η ένδειξη τάσης θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 100 mV και 900 mV (0,10 έως 0,90 V). Αυτό υποδεικνύει ότι ο αισθητήρας οξυγόνου λειτουργεί σωστά. Η μεταβολή της τάσης πρέπει να είναι συνεχής και γρήγορη, με επαναλαμβανόμενες εναλλαγές μεταξύ χαμηλών και υψηλών τιμών όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε κλειστό βρόχο.

Εάν η ένδειξη τάσης παραμένει σταθερή και δεν παρουσιάζει διακυμάνσεις, υπάρχει πρόβλημα με τον αισθητήρα ή με τον κινητήρα. Επίσης, αργή απόκριση ή περιορισμένο εύρος μεταβολής μπορεί να υποδηλώνει γήρανση ή ρύπανση του στοιχείου ανίχνευσης.

Για να επαληθεύσετε τη λειτουργία του αισθητήρα, συνεχίστε με δοκιμή λειτουργίας με φτωχό και πλούσιο μείγμα. Οι δοκιμές αυτές επιτρέπουν την αξιολόγηση της απόκρισης του αισθητήρα σε τεχνητή μεταβολή της σύστασης του μείγματος.

Αποσυνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα του θετικού εξαερισμού του στροφαλοθαλάμου (PCV) από την πολλαπλή εισαγωγής, ώστε να επιτρέψετε περισσότερο αέρα να εισέλθει στον κινητήρα, προκαλώντας λειτουργία με φτωχό μείγμα.

Ελέγξτε την ένδειξη του σήματος στο πολύμετρο. Θα πρέπει να δείχνει τιμή κοντά στα 200 mV (0,20 V). Εάν δεν εμφανίζει τέτοια ένδειξη, ο αισθητήρας μπορεί να είναι ελαττωματικός και πρέπει να αντικατασταθεί. Μην ξεχάσετε να συνδέσετε τον εύκαμπτο σωλήνα του PCV πίσω στην πολλαπλή εισαγωγής.

Με τον κινητήρα σε λειτουργία και το πολύμετρο ακόμη συνδεδεμένο, αποσυνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα φίλτρου αέρα από το συγκρότημα του φίλτρου αέρα. Φράξτε το άνοιγμα του αγωγού αέρα, ώστε να μειώσετε την ποσότητα αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα. Αυτό θα κάνει το μείγμα αέρα/καυσίμου πλούσιο. Τώρα, το πολύμετρο θα πρέπει να δείχνει κοντά στα 800 mV (0,80 V). Εάν ο αισθητήρας δεν εμφανίζει τέτοια ένδειξη, είναι ελαττωματικός και πρέπει να αντικατασταθεί. Μετά την ολοκλήρωση της δοκιμής, επαναφέρετε όλα τα εξαρτήματα στη σωστή τους θέση.

Έλεγχος µε διαγνωστικό

Εκτός από το πολύμετρο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα διαγνωστικό μηχάνημα για να ελέγξουμε έναν αισθητήρα Λάμδα.

Για να ξεκινήσετε τον έλεγχο του αισθητήρα Λάμδα, προθερμάνετε πρώτα τον κινητήρα για τουλάχιστον 20 λεπτά, μέχρι να ενεργοποιηθεί ο ανεμιστήρας ψύξης, ώστε να φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας. Αυτό θα σας επιτρέψει να λάβετε ακριβείς μετρήσεις του αισθητήρα. Συνδέστε το διαγνωστικό μηχάνημα που υποστηρίζει το σύστημα EOBD στη διαγνωστική φίσα (DLC) του αυτοκινήτου.

Εκκινήστε τον κινητήρα, επιλέξτε τον έλεγχο αισθητήρα Λάμδα από το μενού παραμέτρων και επιλέξτε τον αισθητήρα που θέλετε να ελέγξετε. Παρακολουθήστε την τιμή σε πραγματικό χρόνο και αξιολογήστε τόσο το εύρος όσο και τη συχνότητα μεταβολής.

Για κάθε μπροστινό αισθητήρα Λάμδα, το διαγνωστικό θα πρέπει να εμφανίζει τιμή τάσης που να κυμαίνεται μεταξύ 0,10 και 0,90 V (100 mV έως 900 mV). Εάν οποιοσδήποτε μπροστινός αισθητήρας δεν εμφανίζει σήμα ή η τάση παραμένει σταθερή, ο αισθητήρας είναι ελαττωματικός και χρειάζεται αντικατάσταση.

Οι αισθητήρες Λάμδα μετά τον καταλύτη θα πρέπει να εμφανίζουν μικρή διακύμανση τάσης ή και σταθερή ένδειξη τάσης περίπου 0,45 V. Οποιαδήποτε σημαντική διακύμανση στην ένδειξη ενός τέτοιου αισθητήρα δείχνει ότι είναι ελαττωματικός ή ότι υπάρχει βλάβη στον καταλύτη.

Για τον έλεγχο του σήματος των γραμμικών αισθητήρων Λάμδα, η χρήση του διαγνωστικού μηχανήματος είναι η προτιμότερη μέθοδος. Ανάλογα με το διαγνωστικό και το μοντέλο του αυτοκινήτου, η μέτρηση μπορεί να εμφανίζεται ως ένταση ρεύματος ή ως αναλογία μείγματος. Στην περίπτωση αυτή, η αξιολόγηση πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.

ΝΙΚΟΣ ΒΑΣΙΛΑΚΗσ