Όλα για τους αισθητήρες λ:
Ο αισθητήρας οξυγόνου καυσαερίων ή αλλιώς αισθητήρας λ είναι ο αισθητήρας-κλειδί για το σύστημα ανάδρασης διαχείρησης κκαυσίμου του κινητήρα. Ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί την είσοδο του αισθητήρα λ για να ρυθμίσει το μείγμα καυσίμου, κάνοντας το πιο φτωχό όταν διαβάζει πλούσιες ενδείξεις και πιο πλούσιο όταν το μείγμα είναι φτωχό.
Οι αισθητήρες λ παράγουν ένα σήμα τάσης το οποίο αντιπροσωπεύει το άκαφτο οξυγόνο στην εξάτμιση. Στην ουσία ένας τέτοιος αισθητήρας λειτουργεί σαν μπαταρία που παράγει την δικιά του τάση. Σε θερμοκρασία λειτουργίας (τουλάχιστον 250 βαθμούς C) το διοξείδιο του Ζιρκονίου που υπάρχει στην άκρη του αισθητήρα παράγει μια τάση που κειμαίνεται ανάλογα με την ποσότητα οξυγόνου που υπάρχουν στα καυσαέρια σε σύγκριση με το οξυγόνο που υπάρχει στην ατμόσφαιρα. Όσο μεγαλώνει αυτή η διαφορά, τόσο μεγαλύτερη είναι και η τάση που παράγεται. Η τάση του αισθητήρα κυμαίνεται απο 0.2 Volts (φτωχό μείγμα) έως και 0.8 Volts (πλούσιο μείγμα). Ένα τέλειο στοιχειομετρικό μείγμα με 14.7 μέρη οξυγόνου για 1 μέρος καυσίμου μας δίνει ένδειξη περίπου 0.45 Volts. Παρόλαυτά, η τάση ενός αισθητήρα λ δεν παραμένει σταθερή. Η τάση πηγαινοέρχεται εμπρός και πίσω απο πλούσια σε φτωχή και αντίστροφα. Η ορολογία που χρησιμοποιείται για αυτό το φαινόμενο είναι γνωστή και ως "cross count". Ένας καλός αισθητήρας λ θα πρέπει να το κάνει αυτό 1 φορά κάθε δευτερόλεπτο. Αν αυτό το "cross count" είναι λιγότερο απο μια φορά το δευτερόλεπτο σημαίνει οτι ο αισθητήρας χρειάζεται αντικατάσταση.
Οι περισσότεροι αισθητήρες λ μεταβαίνουν απο πλούσια κατάσταση σε φτωχή σε 50 με 100 miliseconds και απο φτωχή σε πλούσια απο 75 έως 100 miliseconds. Αυτό είναι γνωστό και ώς "χρόνος μετάβασης". Αν αυτός ο χρόνος υπερβαίνει τα πιο πάνω όρια τότε σημαίνει επίσης οτι ο αισθητήρας χρειάζεται αντικατάσταση.
Αυτό μπορεί να επαληθευτεί αν ο αισθητήρας συνδεθεί με ένα παλμογράφο. Αν ο αισθητήρας δεν ακολουθεί την μετάβαση αυτή μπορεί να εμφανιστεί δισταγμός κατά το πάτημα του γκαζιού και την επιτάχυνση.
Θερμαινόμενοι αισθητήρες οξυγόνου:
Για να μειώσουμε τον χρόνο προθέρμανσης του αισθητήρα χρησιμοποιείται ένα εσωτερικό στοιχείο θέρμανσης. Τέτοιοι αισθητήρες μπορούν να φτάσουν τους 500 βαθμούς C σε λιγότερο απο 8 δευτερόλεπτα και χρησιμοποιούνται σε όλα τα σύγχρονα αυτοκίνητα. Αυτό έχει σαν πλεονέκτημα οτι το σύστημα μπορεί να μεταβεί σε ανάδραση κλειστού βρόγχου (closed loop feedback) γρηγορότερα, πράγμα που σημαίνει οτι βελτιώνονται οι εκπομπές ρύπων και η οικονομία καυσίμου. Η προθέρμανση του αισθητήρα μπορεί να βοηθήσει με την μετακίνηση του πιο μακριά απο την πολλαπλή εξαγωγής γιατί όσο πιο κοντά βρίσκεται τόσο πιο πολύ θερμαίνεται και τόσο πιο εύκολα μπορεί να καταστραφεί.
Αισθητήρες λ με οξείδια του τιτανίου:
Μερικά αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες λ που αντί για οξείδια του Ζιρκονίου έχουν οξείδια του Τιτανίου, όπως συμβαίνει με μερικά Opel.
Η λογική λειτουργίας σε αυτή τη περίπτωση είναι εντελώς διαφορετική. Η ένδειξη που δίνουν στον εγκέφαλο είναι διαφορετική. Για την ακρίβεια η αντίσταση τους μεταβάλλεται απο τα 1000 Ohms όταν τον μείγμα είναι πλούσιο στα 20.000 Ohms όταν το μείγμα είναι φτωχό.
η είσοδος του αισθητήρα τροφοδοτείται σταθερά απο μια τάση 1 Volt ενώ η έξοδος είναι 0 Volt λόγω μιας αντίστασης. Όσο μεταβάλεται η αντίσταση στο διοξείδιο του Τιτανίου, τόσο μεταβάλεται και η τάση στην έξοδο του αισθητήρα. Όταν το μείγμα είναι πλούσιο τότε η αντίσταση στην έξοδο μικραίνει και η τάση εξόδου μεγαλώνει. Όταν το μείγμα είναι φτωχό η αντίσταση μεγαλώνει και η τάση στην έξοδο γίνεται μικρότερη.
Προβλήματα στην οδηγησιμότητα:
Η διάρκεια ζωής ενός αισθητήρα λ είναι 50.000 έως 75.000 χλμ αλλά μπορεί να αστοχήσει πρόωρα αν η ακρη του γεμίσει με επικαθήσεις άνθρακα, ή οταν επικαλυφθεί με μόλυβδο που πιθανόν να υπάρχει στην βενζίνη ή με σιλικόνη σε περίπτωση διαρροής ψυκτικού απο το ψυγείο.
Όσο περνάει ο καιρός η διακύμανση του σήματος είναι μικρότερη έως τη στιγμή που ο αισθητήρας δεν παράγει καθόλου σήμα. Όταν αυτό συμβεί εμφανίζεται η ένδειξη βλάβης (CEL) και μπορεί να υπάρχουν προβλήματα οδηγησιμότητας απο το υπερβολικά πλούσιο μείγμα. Υψηλή κατανάλωση καυσίμου, μεγάλες εκπομπές CO και HC, ασταθές ρελαντί και δισταγμός στην επιτάχυνση είναι τυπικά πραδείγματα αστοχίας.
Αν η μέση τάση του αισθητήρα είναι αρκετά μεγάλη (μεγαλύτερη απο 0.5 Volts) υποδηλώνει πλούσια κατάσταση λόγω ελαττωματικού αισθητήρα MAP, MAF ή απο μπέκ το οποίο ψεκάζει παραπάνω προσότητα. Αν η μέση ταση είναι σχετικά χαμηλή (κάτω απο 0.45 Volts) τότε το μείγμα είναι φτωχό γιατί είτε υπάρχει διαρροή κενού είτε έχει χαλάσει ο αισθητήρας. Αν ο αισθητήρας διαβάζει συνεχώς πλούσιο μείγμα τότε ο εγκέφαλος θα προσπαθήσει να προσαρμόσει ένα πιο φτωχό μείγμα για να αντισταθμίσει αυτή τη κατάσταση. Αυτό μπορεί να προκαλέσει αφλογιστία, δισταγμό στην επιτάχυνση, λόξιγκα στην επιτάχυνση, ασταθές ρελαντί και υψηλές συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων εξαιτίας των αφλογιστιών.
Αν ο αισθητήρας διαβάζει συνέχεια φτωχό μείγμα τότε ο εγκέφαλος θα προσπαθήσει να το κάνει πιο πλούσιο. Το πλάτος του σήματος του αισθητήρα θα γίνει πιο μεγάλο με αποτέλεσμα να αυξάνεται η κατανάλωση και να αυξάνονται οι εκπομπές CO. Το συνεχές πλούσιο μείγμα μπορεί αν υπερθερμάνει τον καταλύτη και να οδηγήσει στην καταστροφή του.
Αν αρχίσει να χαλάει ο αισθητήρας και δεν δίνει σήματα με μεγάλη ακρίβεια αλλά με καθυστέρηση τότε ο εγκέφαλος θα δυσκολευτεί να ρυθμίσει το μείγμα. Ο κινητήρας μπορεί αν δουλεύει είτε με πολύ πλούσιο είτε με πολύ φτωχό μείγμα ανάλογα με τις συνθήκες.
Αν ο αισθητήρας χρησιμοποιεί στοιχείο με προθέρμανση που δεν λειτουργεί σωστά τότε ο αισθητήρας θα κρυώνει στο ρελαντί οδηγόντας το σύστημα σε ρύθμιση του καυσίμου με βρόγχο ανοιχτής ανάδρασης με αποτέλεσμα πιο πλούσιο μείγμα και περισσότερες εκπομπές ρύπων.
Μερικές φορές τέτοια συμπτώματα δεν οφείλονται αποκλειστικά στον αισθητήρα λ. Μια διαρροή αέρα στην εισαγωγή ή στην πολλαπλή εξαγωγής ή ακόμα και ένα κατεστραμμένο μπουζί μπορεί να οδηγήσει τον λ σε εσφαλμένες ενδείξεις. Ο αισθητήρας αντιδρά μόνο στην απουσία ή την ύπαρξη οξυγόνου στα καυσαέρια. Δεν μπορεί να γνωρίζει απο που προέρχεται το περιττό οξυγόνο.
Τέλος, ο αισθητήρας γειώνεται απο την πολλαπλή εξαγωγή. Αν η διάβρωση και η σκουριά δημιουργούν αντίσταση απο τις βίδες ή την φλάντζα στεγανοποίησης της πολλαπλής εξαγωγής τότε μπορεί να επηρεαστεί η έξοδος του αισθητήρα. Για να εξακριβωθεί αυτό μπορούμε με ένα βολτόμετρο να ελέγξουμε για πτώση τάσης μεταξύ του αισθητήρα και του μπλόκ του κινητήρα. Πτώση τάσης μεγαλύτερη του 0.1 Volt μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα.
Έλεγχοι για τους αισθητήρες λ:
Ένας καλός αισθητήρας θα πρέπει να παράγει διακυμαινόμενο σήμα το οποίο αλλάζει γρήγορα με την παρουσία οξυγόνου στην εξάτμιση. Ο καλύτερος τρόπος για να το δούμε αυτό είναι μελετώντας την κυματομορφή του αισθητήρα σε ένα παλμογράφο. Ενας παλμογράφος δεν θα μας δείξει μόνο το μέσο, το μεγαλύτερο και το μικρότερο αριθμό τάσης, αλλά και τις διακυμάνσεις απο φτωχό σε πλούσιο μείγμα. Η έξοδος του αισθητήρα μπορεί να μετρηθεί συνδέοντας απευθείας ένα βολτόμετρο με αντίσταση 10.000 Ohms.
ΠΡΟΣΟΧΗ: ποτέ μην χρησιμοποιείτε βολτόμετρο σε αισθητήρα με οξείδια του Ζιρκονίου γιατί έτσι μπορείτε να τον καταστρέψετε. Και ποτέ δεν βραχυκυκλώνουμε ή γειώνουμε τα άκρα του αισθητήρα.
Η ελάχιστη τάση του αισθητήρα θα πρέπει να είναι 0.2 Volts και η μέγιστη 0.8 Volts. Αν η μέση τάση του αισθητήρα είναι κάτω απο 0.4 Volts ή πάνω απο 0.5 Volts τότε ο κινητήρας λειτουργεί φτωχός ή πλούσιος εξαιτίας κάποιου άλλου προβλήματος
Η τάση εξόδου του αισθητήρα δεν πρέπει να είναι ποτέ πάνω απο 0.6 Volts και ποτέ πανω απο 0.3 Volts γιατί τότε χρειάζεται αντικατάσταση. Για να ελέγξουμε την αντίδραση του αισθητήρα βάζουμε στην εξάτμιση μια γραμμή παροχής αέρα για να δημιουργήσουμε μια τεχνητή κατάσταση φτωχού μείγματος. Σε αυτή την περίπτωση η έξοδος του αισθητήρα θα πρέπει να πέσει κάτω απο 0.2 Volts.
Αν με κάποιο τρόπο μπορέσουμε να εισάγουμε καύσιμο στην εξάτμιση τότε η έξοδος του αισθητήρα θα πρέπει να είναι πιο μεγάλη απο 0.8 Volts.
Αν ο αισθητήρας δεν αποκριθεί σωστά στις παραπάνω συνθήκες τότε έχει έρθει η ώρα του για αντικατάσταση. Οι αισθητήρες με οξείδια του Ζιρκονίου μπορούν να ελεγχθούν αν θερμάνουμε με ένα καμινέτο την άκρη τους και παρατηρήσουμε την έξοδο τους με ένα ψηφιακό βολτόμετρο. Συνδέουμε την θετική τάση του βολτομέτρου με το καλώδιο σήματος (συνήθως μαύρο για τους αιθητήρες) και την αρνητική τάση του βολτομέτρου με το περίβλημα του αισθητήρα. Ακολουθεί η θέρμανση της άκρης του αιιθητήρα με ένα καμινέτο. Η άκρη θα πρέπει να κοκκινίσει απο την θερμότητα και η φλόγα να εισέρχεται στις οπές του αισθητήρα. Αν η ένδειξη του αισθητήρα ανέβει πάνω απο 0.6 Volts και η ένδειξη αλλάζει γρήγορα όσο απομακρύνουμε ή πλησιάζουμε την φλόγα τότε ο αισθητήρας είναι εντάξει. Αν η ένδειξη είναι διαφορετική απο 0.6 Volts και αν η τάση δεν αλλάζει πολύ γρήγορα τότε ο αισθητήρας χρειάζεται αντικατάσταση.
Αφαιρώντας τους αισθητήρες λ:
Όταν αφαιρούμε τον αισθητήρα όταν ο κινητήρας είναι κρύος θα περιορίσει την πιθανότητα καταστροφής των σπειρωμάτων του α0σθητήρα. Λίγο λάδι για σπειρώματα (καράμπα ή WD-40) θα βοηθήσει αυτή την διαδικασία. Αφού αφαιρεθεί ο αισθητήρας τα σπειρώματα στην πολλαπλή εξαγωγή θα πρέπει να καθαριστούν απο πιθανή σκουριά ή καρβουνίλα. Λίγο γραφιτούχο γράσο στα σπειρώματα του καινούριου αισθητήρα θα ήταν χρήσιμο να τοποθετηθεί πρίν την εγκατάσταση.
Αντικαθιστώντας τους αισθητήρες:
Γνωρίζουμε οτι τα μπουζί πρέπει να αλλάζονται σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα για την καλύτερη υγεία του κινητήρα αλλά δεν γνωρίζουμε οτι το ίδιο συμβαίνει και με τους αισθητήρες λ. Όσο ο αισθητήρας δουλεύει σωστά δεν υπάρχει λόγος αντικατάστασης. Αλλά μετά την πάροδο 50-75.000 χλμ οι επικαθήσεις στην άκρη του αισθητήρα μπορεί να επηρεάσουν την σωστή του λειτουργία. Αν οι επικαθήσεις είναι αρκετές τότε ο αισθητήρας θα παράγει χαμηλό σήμα ή ακόμα και καθόλου. Αυτό δημιουργεί φτωχή κατάσταση κάτι που η DME δεν το γνωρίζει αλλά προσπαθεί να το διορθώσει. Αυτό οδηγεί σε αυξημένη κατανάλωση καυσίμου αλλά και σε υψηλές εκπομπές ρύπων. Ο κινητήρας μπορεί να εμφανίσει περισσότερα προβλήματα όπως δισταγμό στην επιτάχυνση. Το ίδιο μπορεί να συμβεί αν τα καυσαέρια περιέχουν στοιχεία που δεν είναι απο την φυσιολογική καύση όπως ο μόλυβδος απο καύσιμο που δεν συνίσταται. Αν υπάρχει μόλυβδος στα καυσαέρια τοτε η άκρη του αισθητήρα θα έχει επικαθήσεις σκουριάς. Μια ακόμα πηγή "μόλυνσης" μπορεί να είναι να είναι η σιλικόνη. Η σιλικόνη προέρχεται απο το σύστημα ψύξης του κινητήρα. Αν δεν υπάρχει καλή στεγανοποίηση μεταξύ καπακιού και μπλόκ κινητήρα τότε ψυκτικό υγρό μπορεί αν διαρεύσει στον θάλαμο καύσης και όταν καεί με τα καυσαέρια να καταστρέψουν τον αισθητήρα λ. Τέτοιες επικαθήσεις έχουν συνήθως άσπρο χρώμα ή ακόμα και γυαλιστερό γκρίζο χρώμα.
Αν για κάποιο λόγο εισέρχεται λάδι στον κινητήρα, όπως για παράδειγμα απο τα ελατήρια ενός κυλίνδρου, απο τα τσιμουχάκια των οδηγών των βαλβίδων ή απο την τσιμούχα στεγανοποίησης του τούρμπο τότε η άκρη του αισθητήρα θα έχει ένα μαύρο ή σκούρο καφέ παχύ στρώμα απο επικαθήσεις. Αν οι επικαθήσεις έχουν μαύρο χρώμα και μοιάζουν με πούδρα τότε ο κινητήρας δουλεύει αρκετά πλούσιος. Αυτό μπρεί να συμβαίνει είτε επειδή ο αισθητήρας έχει αχρηστευθεί, είτε υπάρχει πρόβλημα στην ρύθμιση του καυσίμου, είτε επιδή έχει διαρροή κάποιο μπέκ και στάζει βενζίνη ενώ δεν θα έπρεπε είτε το αυτοκίνητο κάνει πολλές ψυχρές εκκινήσεις οπότε δεν ενεργοποιείται η ρύθμιση καυσίμου με βρόγχο ανοιχτής ανάδρασης, κάτι που συμβαίνει στα αυτοκίνητα των συζύγων που κάνουν μικρές αποστάσεις.
Αν υποπτευτείτε ποτέ οτι κάποιος αισθητήρας έχει πρόβλημα τότε το πρώτο πράγμα που θα πρέπει να κάνετε είναι να διαβάσετε τους κωδικούς σφαλμάτων και αν υπάρχει κάποιος που να συνδέεται με τους αισθητήρες λ. Παρόλαυτά, ένας κωδικός απο μόνος του δεν σημαίνει απαραίτητα οτι και ο αισθητήρας είναι χαλασμένος. Μπορεί να είναι κάποιο πρόβλημα στην καλωδίωση ή κάτι διαφορετικό. Οπότε η γνώμη του διαγνωστικού μηχανήματος είναι παντα χρήσιμη πριν προβούμε σε αντικατάσταση κάποιου εξαρτήματος. Αν δεν βρείτε κανένα κωδικό σφάλματος δεν σημαίνει απαραίτητα οτι και οι αισθητήρες είναι σε καλή κατάσταση. Σε πολλές περιπτώσεις ένας χαλασμένος αισθητήρας μπορεί αν είναι σε άσχημη κατάσταση αλλά όχι σε τόσο κακή που να εμφανίζει κωδικούς σφαλμάτων αλλά να επηρεάζει την οδηγησιμότητα του αυτοκινήτου.
Εδώ ο φίλος μας ο Ελληνάρας μας κάνει μια παρουσίαση σε άπταιστα "ελληνικά" για το πώς διαβάζει ενδείξεις ένας αισθητήρας λ
Και εδώ παρουσιάζεται η διαδικασία που περιγράψαμε πιο πάνω για τον έλεγχο ορθής λειτουργίας του αισθητήρα
Αλλαγή σε γραμμικό τρόπο
