Lambda szonda monitorozó

(Szerző: Miki (Szentirmai Miklós), utoljára módosítva: 2009.12.20.)

-Motor tuningolásnál, karburátor beállításnál nagyon hasznos lenne, ha lenne egy eszközünk, mellyel a kipufogógáz összetételéről tájékoztatást kapnánk, akár menet közben is. Ezáltal megszűnik a találomra, vakon történő karburátor csavargatás, hosszú kísérletezgetés. A megoldás egyszerű: Berakunk egy oxigén(lambda) szondát a kipufogórendszerbe és a jelét rávezetjük egy gyufásdoboznyi méretű kis "kütyüre", ami lámpákkal jelzi, hogy dús vagy szegény volt az elégett benzin-levegő keverék. Ez a lambda szonda monitorozó.

Az oxigén (lambda) szonda monitorozó kapcsolási rajza, mûködése:

A lambda szonda kimenetéről a 0-1V közötti változó egyenfeszültség a kapcsolás „IN” bemenetén keresztül az R1-C3 integrálótagra kerül, amely picit módosít a jelen annak érdekében, hogy jobban látható legyen a ledeken kijelezve (kevésbé ugrál). Az IC a bemeneti jellel arányosan vándorló fénypontos kijelzéssel vezérli a kimenetére kötött ledsort.

D1 és C2 feladata a 12V-os tápfeszültség szûrése, zavarjelek elleni védelme. R2 és R3 kalibráló ellenállások, a 0-1V-os mérési tartomány beállítására szolgálnak az LM3914N-es IC-n.
A led kijelzés alaphelyzetben "vándorló fénypontos" kivitel, de ha valakinek jobban tetszik az oszlopszerûen egymás után egyre több led világítása, egy mozdulattal átkötheti ilyenre. Ehhez mindössze az üresen maradt 9-es "MDE" jelû IC lábat kell tápfeszültségre kötni egy darabka vezetékkel.

Az alábbi táblázat a lambda szondán mérhető feszültség és a ledek kijelzése közötti összefüggéseket ábrázolja:

A szonda által létrehozott feszültség függ a bemelegedéstől, ezért nagyon lényeges, hogy elérje az üzemi hőfokot, máskülönben csalni fog. A lenti ábrán ez jól kivehető. Pirossal az üzemmeleg állapot van ábrázolva.

Megépítés:

Az áramkör kapcsolási rajza, valamint a hozzá kapcsolódó egyszerû NYÁK-terv a CadSoft Eagle (Free) programjával készült.

Az alkatrészek beültetési rajza:


A kész áramköri lap (picit eltér a fenti ábrától, mert régebben készült):

Egy lehetséges előlap megoldás:

Vagy akár így is kinézhet:


Kalibrálás: (Szonda Gyuri írása)
Az alkatrészek gyártási szórásából adódóan nem lesz két egyforma végkitérésû lambda-monitor, ha kapcsolási rajznak megfelelően építjük meg. Jó eséllyel pontatlan azok készüléke, akik kezükben a kapcsolási rajzzal mentek beszerezni az után építéshez szükséges alkatrészeket. Került már kezembe olyan házilag után épített készülék, melyre az volt a panasz, hogy "sosem dúsul be". Ebben az esetben a méréseim azt mutatták, hogy a végkitérés 1170mV-ra jött ki az itteni kapcsolás szerint megépítve. A lambda-szonda meg soha nem fog 1000mV-nál nagyobb feszültséget előállítani :) Ezt tartsuk feltétlen szem előtt és mindig kalibráljuk a monitorunkat használatba vétel előtt! Ha erre nincs lehetőségünk, bízzuk hozzáértőre az után építést, vagy vásároljuk meg egyet készre szerelten, kalibráltan.
R2 és R3 ellenállást jobban szemügyre véve nem látunk mást, mint egy potenciométert, melynek értéke R2+R3 (fenti kapcsolás esetében kb. 1Kohm) és közös kivezetése az IC 6-os lábára csatlakozik. Ezt az alkatrészt a megépítés utáni kalibráció során addig kell tekernünk, amíg a LEDsoron nézve 1000mV-os végkitérést el nem érjük (ehhez szükségünk lesz egy nagyon pontos 1000mV-os feszültség forrásra a bemenetre kötve).
Mikor megtaláljuk azt a pontot a potenciométeren, amikor már csak finom hangolni kellene, azt fogjuk tapasztalni, hogy nagyon kis mozdulatra is sokat fog változni R2 és R3 ellenállások egymáshoz viszonyított aránya, nehéz lesz a kalibrálás. Ezért is használt pl. Még1MbR is az után építés során ún. Helikális-potenciométert, ami annyiban tér el a megszokott potenciométerektől, hogy 20 fordulatnyi lehetőségünk van a finomhangolásra, sokkal könnyebbé téve ezzel a dolgunkat. Precíziós mûszereket alkalmazva látni fogjuk a kalibrálás során, hogy még így is sokat számít 1/4-ed fordulat!
A kapcsolásból ugyan nem feltétlen egyértelmû, de R2 és R3 ellenállások összege fogja adni a LED-ek "előtét" ellenállását. Azért írtam idézőjelek között, mert tulajdonképpen az IC fogja a LED-ek áramát szabályozni, de ezen 2 ellenállás összegének értéke alapján fogja ezt megtenni. Minél nagyobb az összegük, annál kisebb áram fog átfolyni a LED-eken. Magas fényerejû LED-eket alkalmazva az itt található kapcsolás szerint után építve, oszlopgrafikus kijelzést választva (LED-ek egymás után folytatólagosan gyulladnak ki) az IC jelentős mennyiségû hőt diszipál majd el a rajta átfolyó nagy áram miatt, mely a korai tönkremeneteléhez fog rövidtávon vezetni. Legyünk körültekintőek a kiválasztásakor és bátran mérjünk/számoljunk utána.

Fontos kiegészítések a beszereléshez:

Mivel nagyon kicsi a lambda-szonda feszültsége (max 1V), amit megpróbálunk magunk számára a kipufogótól "távol" a készülékünkkel megfigyelni, ezért törekednünk kell a kábelezés során a lehető legkevesebb csatlakozási pontra és azok lehető legkisebb átmeneti ellenállására. Magyarul ne sodorjuk a kábeleket, hanem forrasszuk. A forrasztásokat kellőképpen szigeteljük zsugorcsővel, hogy a környezet viszontagságainak is ellenálló szigetelést hozzunk létre.
Ilyen kis feszültségnél gondot okozhat még a földhurok is, mindenképpen azonos testpotenciálú helyre földeljük a monitorunkat, ahonnan a lambda-szonda is kapja a testelését:

1 és 3 vezetékes szonda esetében:
-(kipufogóról kapja a szonda a testet), hiába van testelve a motorblokk és ezen keresztül a kipufogó is. Főleg ha kipufogó második szakaszába, a leömlő után van elhelyezve a szonda. Kérjük, hogy hegesszenek fel a szonda mellé egy csavart fejjel lefelé, hogy oda külön testkábelt tudjunk rögzíteni (mint ahogy itt is látható az egyik képen), és ennek a test kábelnek a lefogatási pontjáról (kaszni) vigyünk testet a monitorozó készülék számára is.

2 és 4 vezetékes szonda esetében:
- a szondák saját testkábelének lefogatási pontjáról (kaszni) vigyünk testet a monitorozó készülék számára is.
A szonda elhelyezése:


Gyári, lambda szondás Lada kipufogócsonkba (csak be kell tekerni)


Házilag behegesztett M18x1,5-ös anyával elhelyezve (a kisebb anya a testelést szolgálja)

Lambda szondával kapcsolatos fontosabb gyakorlati tudnivalók:

  • A menete szabványos, de ritkábban előforduló M18x1,5 méretû.

  • A kipufogóba hegesztendő anyacsavart emiatt nem lehet bárhol megvásárolni, én a Fabory-t tudnám javasolni.

  • Célszerû minél közelebb elhelyezni a motorhoz, nehogy a szonda visszahûljön. Főként a fûtetlen hajlamos erre, a fûtöttek már valamivel jobbak ilyen szempontból.

  • Elhelyezésnél figyeljünk arra, hogy az egyes hengerekben (a szívócső eltérő hossza miatt) eltérő a gáz összetétel, ez félrevezető lehet. Ha a 4 henger közösített kipufogórészébe tesszük a szondát, átlagot kapunk.

  • Az 1, 2, 3 ill. 4 vezetékes szondák bekötése nem ördöngősség. A segédletből kivehető, hogy a 2 vezetékes pl: csak annyiban tér el az 1 vezetékestől, hogy külön ki van egy testvezeték is vezetve a jelvezeték mellett. A vezetékszínek kiosztása gyártófüggő. Német ill. koreai autóknál általában a fûtés két szálja fehér, a jelszál lila, a test pedig barna. Olyan autóba, amit gyárilag 1 ill 2. vezetékes (külön van kivezetve ezeknek a test)szondával szereltek, be lehet tenni a 4 vezetékes szondát. Egyre kell figyelni, hogy a mérési tartomány ugyanaz legyen.A 3 vezetékesnél 2db vezeték a fûtésé, a harmadik pedig a jelvezeték. 

  • A külön testkivezetés nélküli szondánál fontos a kipufogórendszer jó testelése!

  • Szondát sokféleképpen lehet szerezni, bontottan már párezer forinttól hozzájutni, persze ez rejt némi rizikót magában.

  • Cirkónium Lambda Szonda

  • Titánium Lambda Szonda

  • Szélessávú 5 vezetékes szondák

  • Linear 4   Wire Air/Fluel Ratio Sensors


A cikk létrejöttéért köszönetet mondok Trebitschnek (kapcs.rajz, nyákterv, képek, stb) Szonda Gyurinak (kalibrálás) és Szabinak (vezeték színek)!

 

Hozzászólások ehhez a cikkhez:
Kicsit módosítottam a nyákrajzon, hogy ne kelljen hajtogatni a ledek lábait. 2007.03.04. Miki
Köszönöm a Szerző Úrnak a felrakott cikket, végül magam építettem meg, nem kértem a már kész kapcsolást.
Összesen 5 fúvóka cserélt helyet mire kijött a megcélzott rendes LAMBDA érték.
Egy-másfél óra alatt sikerült belőni. Ehhez az is kellett, hogy jó a karbim, de így is elment nem kevés benzin, meg forgattam a motort is nem keveset, de legalább most tudom mi merre hány méter.
Melegen pl. síma alapjáratom volt, de olyan szegény hogy melegedett a motor. Nagygázon meg bedúsított. Most mondjuk rosszabb lett, mert amig az 1-es torok van nyitva addig gyenge, eddig a 165ös fúvókával szedte a lábát, így most érzésre rosszabb ahogy megindul, ám 2 torokkal viszont jobban gyorsul és nem is pamacsol!
Kíváncsi vagyok a hőmérsékletváltozás hogy befolyásolja majd a jó beállítást! Mindenesetre hasznos cucc az biztos!
By M