By | 3 Temmuz 2015

Lambda sensörünün çalışma prensibini açıklamadan önce bu yazıyı yazmamdaki amacım okumuş olduğum pek çok kaynakta lambda sensörünün çalışma prensibi açıklanmayıp daha çok kullanım amacının yazıyor olmasıdır. Bu konuyu merak edenler için çalışma prensibini açıklama gereği duydum.  Bu amaçla bu yazıyı ele aldım.

Lambda Sensörü Çalışma Prensibi:

Bu sensörün esasını,  300 ºC üzerindeki sıcaklıklarda oksijen iyonları için iletken duruma gelen seramik esaslı malzeme olan Zirkonyum-dioksit oluşturmaktadır.  Seramik gövdenin bir tarafında atmosfer havası, bir diğer tarafında ise  egzoz gazı bulunur. Bu iki ortam arasında oksijen derişimi farkına bağlı olarak bir potansiyel fark oluşur. Önceden kalibre edilerek  elde  edilmiş olan bu değerler elektronik kontrol ünitesi üzerine kodlanmıştır. Oluşan gerilim yani analog sinyaller, dijital sinyallere dönüştürülerek ECU’nün anlayacağı ve cevap oluşturabileceği dile dönüşmüş olur. ECU kodlanmış (bu kodları matrislere benzetebiliriz) olan değere  göre düzeltme sinyali oluşturur ve yakıt miktarını ayarlar. Böylece kapalı çevrim oluşturulmuş olur.

Not:Ayrıntılı kapalı çevrim için tıklayınız

lambda2

Şekil 1 Lambda sensörünün egzoz borusuna sondasındaki yerleştirme şekli

Egzoz gazı (7) oksijen sondasın da geçerken oksijenin ortamdaki yoğunluğuna bağlı olarak elektrotlar (2)  ve bağlantı uçları (3) arasında oluşan  gerilim  farkı ECU tarafından algılanır. Gelen sinyale cevap oluşturarak düzeltme sinyalini oluşturur. Bu gerilimin grafiği Şekil 2’de verilmiştir.

lambda

Şekil 2 Lambda sensörünün HFK (Hava Fazlalık Katsayısı)’na bağlı olarak ürettiği gerilim değerleri

Lambda sensörü için zengin ve fakir karışım durumlarında oluşturulan gerilim değerleri  görülmektedir. Dikkat  edilirse zengin karışımdan fakir karışıma geçişte ( HFK’nın birden büyük olduğu durumlarda) gerilim değeri hızlı bir şekilde azalmıştır. Ayrıca zengin karışım bölgesinde artan egzoz gazı  sıcaklığına bağlı  olarak da üretilen gerilim  azalmakta, fakir karışımda ise tam  tersi gerçekleşmektedir.

lambda3

Şekil 3 Lambda sensörünün ayrıntılı kesit görünümü ve bileşenlerinin isimleri

1) Seramik Gövde

2)  Seramik Destek  Tüpü

3) Elektriksel Kablo Bağlantıları

4)  Koruyucu Tüplü Yuva

5) Aktif Seramik Sensör

6) Bağlantı Elemanı

7) Koruyucu  Kap

8)  Isıtıcı (Direnç) Elemanı

9)  Isıtıcı için Kelepçe Tip Bağlantı Elemanı

10) Diskli Yay

Bu sensör her zaman devrede değildir. Bunun çeşitli nedenleri vardır. Örneğin; ani güç ihtiyaçları  durumunda gaz pedalına hızlı şekilde basılınca gaz pedalındaki  açısal  potansiyometre sensörü  motordan ani güç istediği yani aracın ivmelenmesi gerektiğini anlar ve lambda sensöründen gelen sinyalleri dikkate almaz. Çünkü lambda sensörü İçten Yanmalı Motoru HFK=1′ de çalışmaya zorlar buna göre düzeltme sinyalleri üretir. Oysa ani ivmelenmelerde İYM, HFK=0.8′ e kadar ki oldukça zengin karışımlarda çalıştırılır. Benzer şekilde soğukta ilk çalıştırmada veya rölanti de HFK=0.8 de çalıştırılır. HFK=1’de çalışması istenmesinin nedeni de katalitik konvertörün HFK=1 olması durumunda maksimum verimde çalışmasındandır. Bu değerde (HFK=1) katalizörün dönüştürme verimi %95 seviyelerine kadar çıkmaktadır. Bu değerin dışındaki HFK değerlerinde verim %15 gibi  oldukça düşük değerlere düşmektedir. Şekil 4’den anlaşılacağı üzere katalitik konvertörün mevcut olduğu durumda; en önemli kirletici olan  Hidro Carbonlar (HC), Karbonmonoksit (CO) ve Azot Oksitler (NOx) HFK=1 olduğu durumda her üç kirletici de minimum seviyede egzozdan salınmaktadır bundan dolayı HFK=1’de  çalıştırılır.

Burada önemli olan elamanlardan bir diğeri Isıtıcı (Direnç) elemanıdır (8). Lambda sensörünün devreye girebilmesi için sıcaklık değerinin en az 300ºC (Bu değer kullanılan aktif seramik sensöre bağlı olarak değişir.) olmalıdır. Motor çalıştıktan 20-30 saniye içinde devreye girmesi arzu edilir. Bu süre ilk çalıştırmada motorun rejim sıcaklığına ulaşması için yeterlidir. Bu süre zarfında ECU’den gelen sinyalle bu direnç elemanı ısıtılarak başlanması sağlanmış olur bu amaçla ısıtıcı kullanılmaktadır.

konvertör

Şekil 4 Katalitik konvertörün olduğu ve olmadığı durumlardaki lambda değerine bağlı olarak kirletici emisyonların değişimi

İbrahim Taş
Uludağ Üniversitesi
Otomotiv Mühendisliği ve Makine Mühendisliği Öğrencisi

0 Replies to “Lambda (Oksijen) Sensörü ve Çalışma Prensibi”

  1. Pingback: İKİNCİL HAVA POMPASI NEDİR? |

  2. Pingback: İKİNCİL HAVA POMPASI NEDİR? - Blue Kep

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir