Výpočet lambda určuje poměr mezi množstvím kyslíku skutečně přítomného ve spalovací komoře a množstvím, které by mělo být přítomno pro dokonalé spalování.
Pojďme se o tomto pozoruhodném nástroji dozvědět více, počínaje významem lambda. Lambda představuje poměr množství kyslíku skutečně přítomného ve spalovací komoře v porovnání s množstvím, které by mělo být přítomno, aby bylo dosaženo „dokonalého“ spalování. Pokud tedy směs obsahuje přesně takové množství kyslíku, které je potřebné ke spálení množství přítomného paliva, poměr bude jedna ku jedné (Ll) a lambda se bude rovnat 1.00. Pokud směs obsahuje příliš mnoho kyslíku na množství paliva (chudá směs), bude lambda větší než 1.00. Pokud směs obsahuje příliš málo kyslíku na množství paliva (bohatá směs), bude lambda menší než 1.00.
Širokopásmový senzor generuje proměnný signál na rozdíl od jednoduchého signálu bohaté/chudé standardní kyslíkové sondy. Protože signál se liší v síle a také ve směru proudění (polarita), není možné přímo sledovat signál ničím jiným než osciloskopem. Se správným podpůrným vybavením však lze širokopásmový senzor použít pro úpravu směsi vzduchu a paliva na jakémkoli motoru.
Všichni víme, že dokonalé spalování vyžaduje za normálních podmínek poměr vzduch/palivo přibližně 14.7:1 (hmotnostně). Takže chudý poměr vzduch/palivo řekněme 16:1 by se převedl na hodnotu lambda 1.088. (Pro výpočet vydělte 16 14.7.) Lambda 97 by znamenala poměr vzduch/palivo 14.259:1 (odvozeno vynásobením 97 14.7).
Zde je kouzlo: Lambda se spalováním zcela nemění. Ani úplné spalování nebo totální nedostatek spalování nemá na lambdu žádný vliv! To znamená, že můžeme odebírat vzorky výfukových plynů v kterémkoli místě výfukového proudu, aniž bychom se museli starat o účinky katalyzátoru.
Co je na tomto voze špatného?
HC: 2882 ppm CO: 81 %
CO2: 13.69 % O2: 2.18 %
Je to mechanický problém? Problém se zapalováním? Nevyvážený poměr vzduch/palivo? Co se nám tyto hodnoty emisí snaží říci? Na první pohled by se zdálo, že údaj s vysokým obsahem uhlovodíků (HC) ukazuje na dostatek dostupného paliva, ale údaj o velmi vysokém obsahu kyslíku (O2) nás může vést k zamyšlení, zda se nedíváme na stav chudého vynechávání zapalování. Zdá se, že údaj o relativně nízkém obsahu oxidu uhelnatého (CO) vylučuje bohatou směs, zatímco hodnota oxidu uhličitého (CO2) může naznačovat buď nefunkční katalyzátor nebo problém s mechanickou účinností motoru.
V tomto případě lambda označuje podstatně bohatou směs – pravý opak toho, co jsme si mohli myslet na základě jednotlivých hodnot plynů samotných. Koneckonců, CO, obvykle indikátor bohatého stavu, je podstatně nižší než Oz, což je výmluvná známka chudého výfuku. Ve spojení s vysokými hodnotami HC by to většina z nás pravděpodobně považovala za stav chudého vynechání zapalování.
Ve skutečnosti byly tyto údaje provedeny na Ford Escort s jedním uzemněným vodičem zástrčky. Konvertor byl ponechán krátce vychladnout (v naději, že se vyhne rozžhavení), ale vyhřívaný kyslíkový senzor se rychle vrátil do uzavřené smyčky. Zvýšený obsah O2 v proudu výfukových plynů z mrtvého válce způsobil, že PCM v reakci nařídil bohatou směs.
A co tohle auto?
HC: 834 ppm CO: 01 %
CO2: 13.78 % O2: 2.29 %
Výsledkem měření plynu je vypočtená hodnota 1.07 pro lambda. Toto je zjevně chudá směs, v tomto případě způsobená líným kyslíkovým senzorem a špatným kabelem zástrčky na Volkswagen Jetta ’86.
Zkuste tuto sadu čtení.
HC: 330 ppm CO: 8.49 %
Zde byla lambda 77, což ukazuje na extrémně bohatou směs. Jedná se o vzorky výfuku z vozidla s vadným (otevřeným) snímačem teploty chladicí kapaliny.
Co nám může říci lambda analýza těchto hodnot na výfuku?
HC: 72 ppm CO: 16 %
Ve skutečnosti je při hodnotě lambda 1.03 tato směs chudá, i když rozměry výfuku vypadají celkem přijatelně.
Uvedení lambdy do práce
Na první pohled se může zdát, že hodnota lambdy je extrémně omezená. Koneckonců, konvenční analýza plynu nám může říct, zda vozidlo jede bohaté nebo chudé, že? (Pokud si to stále myslíte, vraťte se k našemu úplně prvnímu příkladu pro další pohled!) A protože OBD II zařazuje hodnoty korekce paliva do každého datového toku, existuje nějaká velká záhada, jaký druh směsi vstupuje do spalování? komora? Podívejme se na každou z těchto otázek.
Pamatujte, že hlavním účelem katalyzátoru je vyčistit nadměrné emise uhlovodíků, oxidu uhelnatého a oxidů dusíku (NOx). Konvertor se je všechny snaží přeměnit na oxid uhličitý a vodu (H2O). Dobrý převodník pak může zamaskovat mírnou nerovnováhu směsi, ať už na konci chudé nebo bohaté části spektra. Při vystavení chronicky bohaté nebo chudé směsi musí katalyzátor pracovat tvrději a jeho životnost se může zkrátit.
Uvidíme chronický bohatý nebo chudý stav výfukových plynů? Pouze pokud je stav vážný nebo pokud směs již přetížila katalyzátor. Lambda zde pomáhá tím, že nám umožňuje vidět příchozí směs, abychom mohli určit, zda je správná.
Katalytické konvertory obecně fungují efektivně pouze tehdy, když je vstupní směs v rozmezí asi 4 % stechiometrie nebo v rozmezí lambda od 96 do 1.04. Vraťme se k našemu poslednímu příkladu výše. Při 1.03 je lambda těsně v přijatelných mezích chudé směsi. Pokud však tento hraniční stav chudé směsi přetrvává po dlouhou dobu, katalyzátor bude pomalu degradovat v důsledku nadměrného tepla, které generuje při čištění výfukového proudu.
Nyní se podívejme na případ vozidla vybaveného OBD II. Předpokládejme, že vidíme, že dlouhodobá úprava paliva ukazuje přidání o 25 % více paliva, než bylo původně naprogramováno pro pozorované provozní podmínky (LTFT = +25 %). A máme nepřetržitý štíhlý kód. Je zřejmé, že tento stav může způsobit mnoho věcí, mezi které patří nízká dodávka paliva, vadný senzor hmotnostního průtoku vzduchu (MAF), velký únik podtlaku, dokonce i vadný senzor kyslíku. Může nám lambda pomoci zúžit pole podezřelých? Určitě může.
Zvažte senzor O2. Předpokládejme, že neexistuje žádný kód senzoru O2. Pokud je lambda v podstatě rovna 1.00, můžeme senzor O2 okamžitě vyřadit z úvahy. Lambda bude při této úrovni korekce paliva správná pouze v případě, že snímač O2, na kterém je korekce paliva založen, funguje správně.
Můžeme pole dále zúžit? Pokud lambda zůstane v podstatě rovna 1.00 při volnoběhu, při sešlápnutí plynu a při vysoké rychlosti, ale se zatížením se zvyšuje korekce paliva, můžeme vyloučit únik podtlaku. Únik podtlaku představuje klesající procento nasávaného vzduchu, jak se zvyšují otáčky motoru a zatížení. Zaměřili bychom se tedy na problém dodávky paliva nebo závadu MAF. Pokud bychom však zjistili, že lambda je výrazně menší než 1.00, okamžitě bychom měli podezření na poruchu senzoru O2 – pravděpodobně zkrat k zemi.
Cvičení
Aplikujme to, co jsme se naučili o lambdě, na následující příklady. V každém případě se pokuste zjistit, jaké druhy chyb mohou za data. Odpovědi a analýzy se objeví po pěti příkladech.
Auto OBD I s MAP a EGR ukazuje LTFT na -15 %, přičemž STFT přepíná mezi ±5 %. Lambda je 1.05, hladiny NOx jsou zvýšené, ale všechny ostatní výfukové plyny jsou v přijatelných mezích. Vozidlo neprošlo státním testem emisí zatížených výfukem. Ventil EGR přijímá podtlak ve správný čas během silničního testu. Manuální otevření ventilu EGR při 2000 ot./min způsobí, že motor běží znatelně drsně bez vynechávání zapalování specifických pro daný válec.
+ STFT) při volnoběhu je -12 % a celková úprava paliva při jízdě je +9 %. Stížností zákazníka je váhání se zrychlením. Dodávka paliva je dostatečná. Dočasné odpojení EGR nepřinese žádné zlepšení. Předchozí obchod vymazal kódy a všechny monitory jsou neúplné.
Vůz OBD II s MAP a EGR běží při volnoběhu mírně drsně, s poněkud zvýšeným počtem IAC. Lambda je 99. Drsnost se při plavbě vyčistí a lambda se zvýší na 1.00. Počty IAC při plavbě jsou přiměřené.
Ventil EGR funguje správně, ale jak ukazuje vysoká hodnota lambda, toto vozidlo jede chudé. PCM odečítá palivo (LTFT negativní), ale pouze do bodu (STFT přepínání). Chyba musí být v snímači U2. Je pozitivní, pravděpodobně částečným zkratem mezi vedením snímače a napájením ohřívače. Je katalyzátor stále dobrý? Pokud jsou naměřené hodnoty NOx menší než dvojnásobek limitu a pokud stav ještě nepoškodil lože NOx, může být konvertor schopen adekvátně kompenzovat, jakmile začne přijímat správnou vstupní směs. Zákazník by však měl být upozorněn, že po výměně senzoru O2 bude nutné provést další testování, aby bylo možné posoudit stav převodníku.
Co dělá toto vozidlo bohaté na volnoběh a chudé při plavbě? Víme, že není problém s dodávkou paliva, a odstranili jsme EGR. Problém pravděpodobně nebudou znečištěné vstřikovače, protože odezva korekce paliva není konzistentní mezi otáčkami a rozsahy zatížení. Nemůže to být únik podtlaku, protože odezva korekce paliva je opačná, než by se dalo očekávat.
Kritický odkaz
Moderní systémy regulace paliva obecně pracují v rozsahu λ = 1 ±,01 za podmínek ustáleného stavu. Ale stejně jako jste museli trávit čas shromažďováním knihovny dobře známých křivek, než jste mohli skutečně těžit z používání osciloskopu, budete muset věnovat nějaký čas testování známých dobrých vozidel v různých opakovatelných a diagnosticky relevantních jízdních podmínkách. skutečně těžit z lambda analýzy.
Například některé Hondy vybavené senzorem pro chudou směs vzduchu a paliva běžně pracují v extrémně chudých rozsazích lambda přesahujících 1.63 za podmínek jízdy po dálnici. Tuneři mohou chtít vědět, že maximálního výkonu je obvykle dosaženo při hodnotě lambda přibližně 85 za podmínek plného zatížení. Vývoj knihovny známých dobrých hodnot lambda se stane ještě důležitější s příchodem systémů přímého vstřikování benzínu (GDI). Vzhledem k tomu, že systémy GDI používají stratifikovanou náplň a variabilní časování vstřiku (stejně jako známější proměnnou dobu vstřiku), mohou se normální hodnoty lambda pro tyto systémy za určitých podmínek blížit 2.0. Jak se širokorozsahové senzory vzduchu/paliva (WRAF) stávají běžnějšími, očekávejte, že hodnoty lambda budou mít ještě širší rozsah.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Přestože se vynechávání zapalování může kombinovat s normální zpětnou vazbou (uzavřená smyčka) za vzniku neintuitivního bohatého stavu, lambda analýza zůstává výkonným diagnostickým nástrojem. Rutinní používání lambda může rychle zúžit vaše diagnostické zaměření na mnoho stížností na jízdní vlastnosti a vyřešit problémy se směsí během několika minut. Lambda analýza může určit chyby lambda sondy, jako jsou vychýlené senzory, rychleji než jiné techniky. Lambda analýza spojená s analýzou korekce paliva může často rychle identifikovat znečištěné nebo vadné senzory MAF. A analýza lambda ve spojení s konvenčními měřeními výfukových plynů dokáže přesvědčivě určit vadné katalyzátory během několika sekund.
