Le sonde Lambda sono note anche come sensori di ossigeno, perché misurano la percentuale di ossigeno nei gas di scarico. Queste sonde sono state sviluppate per la prima volta da Robert Bosch GmbH molti decenni fa.
Vengono utilizzati per determinare il rapporto aria-carburante e a loro volta sono parte integrante del funzionamento ad anello chiuso del processo di iniezione del carburante, in quanto la loro misurazione in tempo reale determina se la miscela di combustione è ricca o magra e, utilizzando questo feedback, la centralina adatta gli impulsi degli iniettori per ottenere una combustione ottimale...
Il rapporto aria-carburante per una combustione teoricamente ottimale nei motori a benzina è di 14,7 parti di aria per 1 parte di carburante o 14,7:1, dove le parti sono misurate in massa di aria e massa di carburante. Questo rapporto teorico ottimale è noto come rapporto stechiometrico aria-carburante.
Il grafico a sinistra è stato tratto da un documento di Bosch "Sonde di ossigeno "Lambda", tipo LSM 11"
Una miscela ricca provoca una richiesta di ossigeno all'interno del sensore e quindi si manifesta con una tensione più alta rispetto a una miscela magra che si manifesta con una tensione bassa sull'uscita del sensore. Esistono 2 tipi fondamentali di sonde Lambda
Le pagine Wikipedia Oxygen Sensor e Wikipedia AFR-sensor sono una buona fonte di informazioni di base sulla teoria generale e sui dettagli del funzionamento delle sonde Lambda.
Non esiste un grafico perfetto... ecco perché non possiamo fornire un grafico di riferimento con le istruzioni: "Questo è l'aspetto che dovrebbe avere, e se non è ESATTAMENTE così, allora c'è un problema!". Tuttavia, una volta compreso il funzionamento di base, è possibile prendere una decisione consapevole sull'adeguatezza e la correttezza di ciò che si vede nei grafici...! In generale, le sonde Lambda a banda stretta possono misurare solo una piccola regione ai lati del rapporto stechiometrico e le loro uscite di tensione sono limitate a una regione compresa tra zero e 1 Volt. L'uscita è generalmente indicata come valore in milli-Volt (mV).
L'unità di controllo elettronico (ECU) misura la tensione Lambda e la utilizza per aumentare sistematicamente l'ampiezza dell'impulso dell'iniettore (quindi la quantità effettiva di carburante), fino a quando non supera una media stabilita al di sopra del punto di funzionamento nominale... Una volta raggiunta questa impostazione massima "più ricca", inizia a diminuire il valore di base dell'impulso dell'iniettore fino a raggiungere una "soglia magra" minima prima di ricominciare a ripetere il ciclo... In questo modo l'ECU cerca di mantenere il rapporto aria-carburante al suo set-point predeterminato, perturbando intorno al set-point predeterminato...
Armati delle conoscenze di cui sopra e sapendo che alcune centraline hanno set-point minimi di 150 o 200mV e set-point massimi che vanno da 600mV a 700mV, molto comuni, e alcuni arrivano fino a 800mV, possiamo usarli per prendere una decisione generale ma educata sulla validità del segnale di tensione della sonda Lambda.
Di seguito è riportato un grafico del log della tensione della sonda Lambda di uno dei sensori di una S1000RR.
Quello qui sopra è un segnale di tensione della sonda di ossigeno perfettamente normale... E per dimostrare quanto possano differire, eccone un altro, questa volta uno dei segnali di tensione della Lambda di un HP2. Si nota la differenza, ma anche questo è perfettamente corretto!
Ho scelto questo particolare grafico dell'HP2 perché mostrava anche l'inizio della funzione ad anello chiuso... il che mi porta ad un altro punto molto importante...
NOTA: il regolatore del motore funziona ad anello aperto durante il ciclo di arricchimento all'avviamento a freddo e quindi il funzionamento della sonda Lambda deve essere valutato solo a temperatura di esercizio!
In breve, stiamo cercando quanto segue:
Non vogliamo vedere quanto segue:
Qui abbiamo un segnale proveniente dallo stesso HP2 di cui sopra, ma dalla sonda Lambda dell'altro cilindro.
Si nota chiaramente la differenza rispetto al segnale precedente e salta all'occhio che c'è qualcosa che non va!
Quindi sorge la domanda: è il sensore ad essere difettoso o si tratta di una misurazione corretta di un rapporto aria-carburante molto errato? Non è sempre facile rispondere a questa domanda, che non fa parte di questa discussione, ma vorrei comunque dedicarvi un po' di tempo. La chiave è essere LOGICI e SISTEMATICI nell'approccio alla ricerca dei guasti! (questo vale per QUALSIASI tipo di ricerca dei guasti!). In questo caso è necessario considerare le circostanze. Se il minimo è irregolare, è molto probabile che il rapporto aria-carburante sia molto scarso (in base alle conoscenze acquisite in precedenza, poiché la tensione è molto bassa, si tratta di una miscela molto magra). Se si sospetta la sonda lambda, si possono scambiare le due sonde lambda....
Tuttavia, nel caso di cui sopra, il sensore era buono, come nella maggior parte delle esperienze... e il rapporto aria-carburante era effettivamente molto magro, apparentemente a causa di un "leveraggio dell'acceleratore appiccicoso".
Innanzitutto alcune definizioni
Lambda è il rapporto aria/carburante.
Il fattore di controllo Lambda (noto anche come fattore di eccesso d'aria) è il rapporto tra il rapporto aria/combustibile effettivo e quello ideale.
Thus, a Lambda > 1, implies a LEAN mixture and oppositely so, a Lambda < 1, implies a RICH mixture.
Di seguito è riportato il grafico del fattore di controllo Lambda per una delle sonde di ossigeno della S1000RR. Si può notare che è costantemente al di sotto di 1, quindi un po' ricco (è risaputo che un rapporto aria-carburante leggermente più ricco di quello stechiometrico produce una maggiore potenza).
Per ovvie ragioni, la centralina può adattare o modificare il tempo di iniezione/l'ampiezza dell'impulso solo entro limiti specifici, che nel caso della maggior parte delle moto BMW sono di +- 0,20 o +-0,25, consentendo così alla centralina di controllare il fattore di controllo Lambda da 0,8 a 1,2 o 0,75 o 1,25 rispettivamente.
Allo stesso modo, vediamo i fattori di controllo Lambda per entrambe le sonde di ossigeno del nostro esempio HP2. È evidente che il cilindro blu sembra abbastanza normale, mentre è altrettanto evidente che il cilindro rosso è decisamente magro, per la maggior parte del tempo, bloccato al massimo fattore di compensazione di 1,25.
Per funzionare efficacemente, le sonde Lambda devono essere riscaldate a circa 316 gradi Celsius. A tal fine, sono dotate di elementi riscaldanti interni controllati dalla centralina. La maggior parte delle centraline mostra lo stato di riscaldamento della Lambda (1=ON e 0=OFF). Di seguito è riportato un grafico dello stato di riscaldamento di uno dei cilindri dell'HP2 di cui abbiamo parlato in precedenza.
Spero che le informazioni di cui sopra siano sufficienti a formare una comprensione di base della sonda Lambda, del suo rapporto con il fattore di controllo Lambda e del modo in cui, a sua volta, viene utilizzato dalla centralina per mantenere il motore in funzione intorno a un punto operativo predeterminato del rapporto aria-carburante. Ci sono molte informazioni a portata di mano... Internet è una fonte immensa di informazioni... e usando la terminologia acquisita da questo articolo e dalle due pagine wiki come punto di partenza, potrete presto diventare esperti di sonde Lambda e di comprensione della loro integrazione nell'intero processo di iniezione del carburante.
