Πώς καθαρίζει ο κινητήρας;

Διαβάστηκε από 2778 αναγνώστες - 29/10/2020

Η ακριβής λειτουργία του αισθητήρα λάμδα
Η τιμή λάμδα (λ) δηλώνει τη σχέση μεταξύ καυσίμου και αέρα. Μια τιμή λάμδα ίση με την μονάδα (λ = 1) θεωρείται η τιμή-στόχος, που αναφέρεται επίσης ως στοιχειομετρική αναλογία, διότι με αυτήν την αναλογία υπάρχει ακριβώς η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την καύση όλων των καυσίμων. Με βενζίνη premium (95 οκτάνια) υπάρχουν 14,7 κιλά αέρα ανά χιλιόγραμμο καυσίμου. Εάν υπάρχει υψηλότερη περιεκτικότητα οξυγόνου στα καυσαέρια, είναι ένα φτωχό  μείγμα (λ> 1). Εάν υπάρχει υπερβολική ποσότητα καυσίμου, έχουμε να κάνουμε με ένα πλούσιο μείγμα (λ <1).
 
Η μονάδα ελέγχου αποσκοπεί στο να διατηρήσει το μείγμα καυσίμου-αέρα στην ιδανική αναλογία. Στους κινητήρες Otto, η συγκεκριμένη αναλογία ανταποκρίνεται στο λεγόμενο «παράθυρο λάμδα» (λ = 0,97 έως 1,03). Αυτό επιτρέπει στον καταλύτη να επιτύχει τη μέγιστη απόδοση καθαρισμού των καυσαερίων. Από την άλλη πλευρά, ο κινητήρας επιτυγχάνει την υψηλότερη δυνατή ροπή σε τιμή λάμδα 0,85 (πλούσιο μείγμα). Η τιμή λάμδα είναι επομένως έξω από το «παράθυρο λάμδα», για παράδειγμα, σε φάσεις επιτάχυνσης.
 
Οι κινητήρες diesel  λειτουργούν με πιο σφιχτό μείγμα λ = 1,3 έως λ = 6. Παρεμπιπτόντως, ο αισθητήρας λάμδα στους κινητήρες diesel δεν επηρεάζει άμεσα την ποσότητα του καυσίμου που πρόκειται να εγχυθεί. Αντιθέτως, σε κινητήρες diesel, ο αισθητήρας λάμδα επιδρά στο μπεκ EGR, το οποίο ρυθμίζει το μείγμα καυσίμου μέσω του ρυθμού ανακύκλωσης καυσαερίων.


 
Οι δύο κατηγορίες των αισθητήρων
Οι αισθητήρες λάμδα μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες. Από τη μία πλευρά στην ομάδα των μεταβλητών αισθητήρων . Η πιο σύγχρονη παραλλαγή τους ονομάζεται ονομαζόμενος ευρείας ζώνης αισθητήρας.
 
Με τους μεταβλητούς αισθητήρες, που αναφέρονται επίσης ως «δυαδικοί» αισθητήρες λάμδα, το σήμα αισθητήρα εναλλάσσεται μπρος-πίσω μεταξύ δύο τιμών. Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι μεταβλητών αισθητήρων για αισθητήρες λάμδα: οι αισθητήρες διοξειδίου του ζιρκονίου και οι αισθητήρες διοξειδίου του τιτανίου. Και οι δύο τύποι έχουν σχήμα δακτύλου και κοίλο στο εσωτερικό. Με τους αισθητήρες διοξειδίου του ζιρκονίου, το εξωτερικό του βρίσκεται στη ροή καυσαερίων του συστήματος εξάτμισης και το εσωτερικό είναι σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Ανάμεσα βρίσκεται ένας ηλεκτρολύτης στερεάς κατάστασης που βασίζεται σε διοξείδιο του ζιρκονίου, ο οποίος είναι ικανός να διοχετεύει ιόντα οξυγόνου σε θερμοκρασία 300 βαθμών Κελσίου. Τα ιόντα οξυγόνου του εξωτερικού αέρα μέσω του διοξειδίου του ζιρκονίου μεταφέρονται προς τα καυσαέρια προκειμένου να εξισορροπηθούν οι διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου μεταξύ του εξωτερικού αέρα και του καυσαερίου. Δημιουργείται ηλεκτρική τάση στα ηλεκτρόδια πλατίνας που περιβάλλουν το διοξείδιο του ζιρκονίου με το τελικό αποτέλεσμα να μεταδίδεται στη μονάδα ελέγχου.

Εάν το μείγμα είναι φτωχό (υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια, χαμηλή ροή ιόντων οξυγόνου προς τα καυσαέρια), η τάση είναι κάτω από 0,2 βολτ. Εάν το μείγμα γίνει πλούσιο (υψηλή περιεκτικότητα καυσίμου στα καυσαέρια, υψηλή ροή ιόντων οξυγόνου προς τα καυσαέρια) η τάση είναι πάνω από 0,8 βολτ. Στην περιοχή της ιδανικής τιμής λάμδα ίσης με την μονάδα, η τάση κυμαίνεται μεταξύ περίπου 0,45 βολτ. Συνεπώς, οι αισθητήρες λάμδα διοξειδίου του ζιρκονίου καθορίζουν μόνο εάν το μείγμα είναι πολύ πλούσιο, πολύ φτωχό ή στην ιδανική τιμή.
 
Κάτι αντίστοιχο ισχύει και για τους αισθητήρες διοξειδίου του τιτανίου. Υπάρχουν όμως δύο μεγάλες διαφορές σε σύγκριση με τους αισθητήρες διοξειδίου του ζιρκονίου. Ο στερεός ηλεκτρολύτης  αποτελείται από διοξείδιο του τιτανίου. Επιπλέον, η ηλεκτρική αντίσταση αλλάζει αναλογικά με την περιεκτικότητα οξυγόνου στα καυσαέρια. Μέσα στο «παράθυρο λάμδα» λ = 0,98 (έντονο) και λ = 1,02 (φτωχό), η αγωγιμότητα ξαφνικά εξασθενεί. Οι πληροφορίες σχετικά με την ποιότητα λειτουργίας του κινητήρα παρέχονται από τον υπολογισμό της αντίστασης (δυσκολίας που παρουσιάζεται στη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος δια μέσου ενός αγωγού) σε κάθε περίσταση. Σε αντίθεση με τον αισθητήρα διοξειδίου του ζιρκονίου, ο αισθητήρας του διοξειδίου του τιτανίου δεν δημιουργεί καμία τάση. Επίσης, ο ατμοσφαιρικός αέρας δεν χρησιμοποιείται ως μέτρο αναφοράς για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε οξυγόνο των καυσαερίων. Με τον τρόπο αυτό ο αισθητήρας διοξειδίου του τιτανίου είναι πιο συμπαγής. Ωστόσο, ο αισθητήρας πρέπει να θερμανθεί για να φτάσει γρήγορα στη θερμοκρασία λειτουργίας των 700 βαθμών Κελσίου. Στην σύγχρονη εποχή δεν χρησιμοποιείται στην παραγωγή ο συγκεκριμένος τύπος αισθητήρα λάμδα..


 
Οι ευρείας ζώνης αισθητήρες καθορίζουν τη σύνθεση του μείγματος με πολύ πιο διαφοροποιημένο τρόπο από τους μεταβαλλόμενους αισθητήρες. Αυτό σημαίνει ότι πληρούν τις απαιτήσεις των σύγχρονων κινητήρων βενζίνης και diesel, όπου απαιτείται ακριβής έλεγχος της αναλογίας καυσίμου-αέρα και έξω από το «παράθυρο λάμδα». Για παράδειγμα, οι κινητήρες άμεσου ψεκασμού βενζίνης λειτουργούν σκόπιμα σε ένα μέρος του φορτίου προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση και να παραχθεί φτωχό μείγμα (λ> 1). Στους diesel, η διαδικασία ανανέωσης του καταλύτη αποθήκευσης ΝΟX απαιτεί ένα πλούσιο μείγμα (λ <1). Οι ευρείας ζώνης αισθητήρες μπορούν να καθορίσουν τιμές λάμδα από 0,6 (πολύ έντονα), με το εύρος μέτρησης πάνω από αυτό να επεκτείνεται έως το άπειρο.
 
Η κατασκευή ενός τέτοιου αισθητήρα είναι πιο περίπλοκη. Αποτελείται από δύο κελιά, ένα κελί μέτρησης και ένα κελί αντλίας. Η περιεκτικότητα οξυγόνου των καυσαερίων προσδιορίζεται στο κελί μέτρησης. Εάν αυτό αποκλίνει από την προβλεπόμενη τιμή, τα ιόντα οξυγόνου αντλούνται στο κελί μέτρησης χάρη στο κελί αντλίας. Το απαιτούμενο ρεύμα για να αντληθούν τα ιόντα είναι η μεταβλητή που καθορίζει την ακριβή τιμή λάμδα του μείγματος.
 
Προβληματικός αισθητήρας λάμδα - τι προσέχουμε
Σε περίπτωση ελαττωμάτων στον αισθητήρα λάμδα, πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ του αισθητήρα ελέγχου, ο οποίος βρίσκεται μπροστά από τον καταλυτικό μετατροπέα, και του διαγνωστικού αισθητήραή, ο οποίος εγκαθίσταται μετά τον καταλυτικό μετατροπέα. Ο τελευταίος παρακολουθεί μόνο τη λειτουργία του καταλυτικού μετατροπέα και δεν εμφανίζει άμεσα προβλήματα σε περίπτωση βλάβης. Ο αισθητήρας λάμδα μπροστά από τον καταλυτικό μετατροπέα, στον αντίποδα, έχει άμεση επίδραση στο σύστημα διαχείρισης του κινητήρα. Εάν αυτός ο αισθητήρας λάμδα είναι ελαττωματικός, δεν κάνει σωστές μετρήσεις των τιμών για την μονάδα ελέγχου. Το αποτέλεσμα είναι είτε υπερβολικό ή πολύ λίγο οξυγόνο στα καυσαέρια (πολύ πλούσιο ή πολύ φτωχό). Τυχόν τέτοια προβλήματα μπορεί να εμφανιστούν αν και ο κινητήρας με την σειρά του «βγάλει» θεματάκια. Σε ορισμένους κινητήρες, ενεργοποιείται ένα πρόγραμμα έκτακτης ανάγκης εάν ο αισθητήρας λάμδα είναι ελαττωματικός ή πολύ λερωμένος. Με τον τρόπο αυτό προστατεύονται ταυτόχρονα και ο κινητήρας και το περιβάλλον. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η λυχνία ελέγχου κινητήρα ανάβει και στη συνέχεια στέλνει ένα αντίστοιχο μήνυμα στον «εγκέφαλο» διάγνωσης σφαλμάτων  του οχήματος.
 
Τα ακόλουθα συμπτώματα δείχνουν πιθανό ελάττωμα στον αισθητήρα λάμδα:
 
• Μειωμένη ισχύ κινητήρα
• Κακή ροπή κατά την επιτάχυνση
• Ρετάρει ο κινητήρας λόγω λανθασμένης καύσης
• Υψηλή κατανάλωση καυσίμου
• Υψηλές εκπομπές καυσαερίων
• Καπνός στα καυσαερίων
• Αναμμένη λυχνία ελέγχου κινητήρα
 
Αιτίες πιθανών προβλημάτων
Ο αισθητήρας λάμδα είναι ένα φορητό εξάρτημα. Καθώς αυξάνονται τα χιλιόμετρα που κάνουμε, ίσως να αποστέλλονται ολοένα και περισσότερο ανακριβείς τιμές στον σύστημα ελέγχου του κινητήρα. Εάν η κατανάλωση καυσίμου είναι αισθητά υψηλότερη και η απόσταση σε χιλιόμετρα μεγάλη, θα πρέπει να κινήσει την υποψία ένας ελαττωματικός ή τουλάχιστον βρώμικος αισθητήρας λάμδα.


 
Ωστόσο, δεν αποκλείεται η δυσλειτουργία να εμφανιστεί νωρίτερα. Οι συχνές μικρές διαδρομές μπορούν να οδηγήσουν σε επιταχυνόμενη χημική γήρανση των ηλεκτροδίων. Υπό ορισμένες συνθήκες, ένας ελαττωματικός αισθητήρας λάμδα είναι επίσης ένδειξη σοβαρότερης ζημιάς στον κινητήρα, για παράδειγμα εάν ο αισθητήρας έχει υποστεί ζημιά από καμένο λάδι κινητήρα. Οι σπασμένες συνδέσεις καλωδίων ή οι κακές συνδέσεις γείωσης υποδεικνύουν επίσης πρόβλημα. Μηχανική βλάβη μπορεί επίσης να προκύψει εάν η ροπή σύσφιξης είναι πολύ υψηλή. Το φράξιμο λόγω καταλοίπων άνθρακα, για παράδειγμα, στην περίπτωση ελαττωματικών δακτυλίων εμβόλου, μπορεί επίσης να επηρεάσει σοβαρά τη λειτουργία του συστήματος. Η λανθασμένη εισαγωγή αέρα λόγω φθαρμένων βαλβίδων μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αποτυχία του αισθητήρα. Εάν ο αισθητήρας λάμδα λαμβάνει το οξυγόνο αναφοράς από τον αέρα του περιβάλλοντος, θα πρέπει να διασφαλιστεί ότι οι συνδέσεις βύσματος με τον ατμοσφαιρικό αέρα είναι καθαρές. Οι θάλαμοι αέρα στον αισθητήρα τραβούν τον αέρα του περιβάλλοντος μέσω των κλώνων του καλωδίου σύνδεσης.
 
Ελέγξτε τον αισθητήρα λάμδα
Ο «εγκέφαλος» που αναγνωρίζει πιθανά σφάλματα είναι η πρώτη επιλογή για τη διάγνωση ενός ελαττώματος στον αισθητήρα λάμδα. Ωστόσο, δεν πρέπει να εξαχθούν βιαστικά συμπεράσματα εάν ο αισθητήρας λάμδα εμφανίζεται στην συγκεκριμένη μνήμη. Εάν η συσκευή διάγνωσης υποδεικνύει ότι το σήμα αισθητήρα λάμδα είναι ελαττωματικό, μπορεί να ευθύνεται το γεγονός ερμηνείας πολλών διαφορετικών τιμών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, εάν ο κινητήρας τραβάει λάθος αέρα μετά τον μετρητή μάζας αέρα, μέσω μιας διαρροής στην γέφυρα εισαγωγής. Το τότε πολύ φτωχό μείγμα δεν έχει αξία για τα ηλεκτρονικά του κινητήρα με αποτέλεσμα να αποδίδεται ευθύνη στον αισθητήρα λάμδα, χωρίς ωστόσο να μπορεί να εκτιμήσει ορθά τι τιμές.
 


Το ίδιο ισχύει (με αντίθετες ενδείξεις) εάν τα μπεκ είναι ελαττωματικά. Εάν η βαλβίδα δεν κλείνει πλέον σωστά, εισέρχεται στον θάλαμο καύσης περισσότερο καύσιμο από το απαιτούμενο και το μείγμα γίνεται πολύ πλούσιο. Σε αυτήν την περίπτωση, ή εάν η ανάγνωση της μνήμης σφάλματος δεν εμφανίζει το πρόβλημα, αλλά τα συμπτώματα υποδεικνύουν ελάττωμα στον αισθητήρα λάμδα, το συνεργείο θα πρέπει να πραγματοποιήσει περαιτέρω μετρήσεις - για παράδειγμα με τη βοήθεια ενός πολύμετρου, ενός παλμογράφου ή απλά ελέγχοντας την αποτελεσματικότητα του αισθητήρα λάμδα.
 
Εξετάζοντας τους αισθητήρες, ο μηχανικός μπορεί να εντοπίσει πού βρίσκεται το ελάττωμα. Όπως ισχύει με τα μπουζί, οι αισθητήρες λάμδα έχουν ορισμένα δεδομένα φθοράς που υποδεικνύουν την πηγή των ελαττωμάτων. Ένας βαρέως προστατευτικός σωλήνας με αιθάλη, λόγου χάρη, σημαίνει ότι το μείγμα είναι πολύ πλούσιο. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αισθητήρας πρέπει να αντικατασταθεί για να εξαλειφθεί η αιτία του υπερβολικά πλούσιου μίγματος. Έντονη λάμψη στον προστατευτικό σωλήνα δείχνει ότι ο κινητήρας καίει λάδι. Στη χειρότερη περίπτωση, είναι ελαττωματικοί οι δακτύλιοι εμβόλου ή οι φλάντζες του υπερσυμπιεστή δεν είναι στεγανές. Η εσφαλμένη εγκατάσταση μπορεί επίσης να προκαλέσει ζημιά στον αισθητήρα λάμδα σε τέτοιο βαθμό που δεν θα μπορεί πλέον να λειτουργεί σωστά. Για παράδειγμα, ένας απλός οδηγός χωρίς τεχνικές γνώσεις μπορεί να μην λάβει υπόψη την προβλεπόμενη χρήση ειδικών εργαλείων ή συγκεκριμένων ροπών σύσφιξης και συνεπώς να προκαλέσει νέο πρόβλημα.
 


Αλλαγή αισθητήρα λάμδα

Ευτυχώς, η αντικατάσταση αισθητήρα λάμδα είναι συνήθως εύκολη διαδικασία με σχετικά χαμηλό κόστος εργασίας. Πρέπει να υπολογίσουμε ότι ένας αισθητήρας κοστίζει περίπου 80-150 ευρώ. Ωστόσο, η διαδικασία ανάλυσης του προβλήματος μπορεί να πάρει χρόνο. Με καλή πρόσβαση στο σημείο που τοποθέτησης ενός αισθητήρα λάμδα, η αντικατάσταση διαρκεί συνήθως λιγότερο από 30 λεπτά. Πριν ξεκινήσετε την εργασία, το σύστημα εξάτμισης πρέπει να έχει κρυώσει μερικώς. Συνιστάται να ξεβιδώσετε τον αισθητήρα λάμδα όταν είναι ζεστό το σύστημα. Ο νέος πρέπει να βιδωθεί όταν είναι κρύο. Εάν θέλετε να κάνετε τη δουλειά μόνοι σας, πρέπει να φοράτε γάντια ανθεκτικά στη θερμότητα κατά την αφαίρεση του αισθητήρα.
 
Πριν από την εγκατάσταση εφαρμόζεται επίσης υψηλής απόδοσης θερμική πάστα (είδος θερμικά αγώγιμης, αλλά συνήθως ηλεκτρικά μονωτικής, πάστας που χρησιμοποιείται ως διασύνδεση μεταξύ ψηκτρών θερμότητας και πηγών θερμότητας). Η πάστα αποτρέπει τη συγκόλληση και τον διαχωρισμό, καθιστώντας τον αισθητήρα επαναχρησιμοποιήσιμο. Εάν το αυτοκίνητο είναι παλαιότερο, δεν αποκλείεται ο αισθητήρας λάμδα να καίγεται κυριολεκτικά στην εξάτμιση και το σπείρωμα έχει υποστεί ζημιά. Εφόσον συμβεί αυτό, η αντικατάσταση είναι πιο περίπλοκη, διότι υπό ορισμένες συνθήκες πρέπει επίσης να αλλάξει ολόκληρο το αντίστοιχο τμήμα του συστήματος εξάτμισης.
 
 
 

Διαβάστε παρακάτω την σελίδα του άρθρου που σας ενδιαφέρει