Amit a lambdáról tudni illik

(Szerző: Kisa (Kiss Attila), utoljára módosítva: 2007.04.09.)

 Sziasztok !

Ezt a lambda mizériát elég sok misztikum lengi körül :) Talán azért mert a korszerûbb, szabályzott befecskendező rendszerrel szerelt motorok létezése óta többet hallunk róla. És azok, hogy milyen "bonyolultak", így a lambda is valami komoly dolog lehet :) Pedig egy pofon egyszerû.


A lambda egy elméleti, mértékegység nélküli szám. A négyütemû motorok optimális benzin-levegő keverési aránya 1:14.7 tömegarányú. Ezzel a keverési aránnyal a motorunk kellően nagy teljesítmény mellett, alacsony üzem-anyagfogyasztással üzemel. Tehát cél az, hogy a motor hengerterébe mindig ilyen (vagy ehhez a kev. arányhoz közeli) keverék kerüljön be. Ezt a benzin-levegő keverési arányt gyorsan el is nevezték lambdának. A 1:14.7 tömegarányú keveréket pedig Lambda 1.0-nek. Ha ehhez képest a keverék benzinben dúsabb (pl. 1:12), akkor a Lambda értéke egynél kisebb. Ha a keverék szegényebb (pl. 1:16) akkor a lambda értéke egynél nagyobb. A legtökéletesebb égést a motor üzeme közben, elméletileg a Lambda 1.0 értéknél érhetjük el. (C+O2 -> CO2)

A tökéletes égés természetesen soha nem valósulhat meg a gyakorlatban, és a lezajló égésfolyamat is ennél sokkal bonyolultabb. Az Otto-motornak nincs szüksége légfeleslegre. Épp annyi oxigénre van szüksége, ami a tökéletes égéshez kell. (14.7kg levegőre, 1kgbenzinhez, Lambda=1.0). Ennél lényegesen dúsabb és lényegesen szegényebb keveréknél romlanak az égésfolyamatok, csökken a teljesítmény, nő az üza. fogyasztás és növekszik a káros anyag kibocsátás, szélsőséges esetben a motor is üzemképtelenné válik. Benzinben dús keveréknél, az égés folyamán oxigénhiány lép fel, a CO értéke megnövekszik. Nagyon dús keveréknél már erősen romlanak az égésfolyamatok is, tovább növekszik a CO érték, nő a HC mennyisége. Benzinben szegény keveréknél csökken a CO kibocsátás, viszont a túl szegénykeverék miatt ebben az esetben is romlanak az égés feltételei és többszörösére növekszik a HC értéke. Nagyon szegény keveréknél az üza. lényegében égés nélkül kerül a kipufogó rendszerbe, ami több százszorosára is növelheti a HC mennyiségét az ideálishoz képest.


Van egy elméletem, ami alkalmazásával én szoktam motorokat beállítani. Ezt így nemigen írták le még sehol, nem is teljesen helyes így, de egyszerû megérteni, lényegében így mûködik ez a gázelemzős dolog.
Tehát:
A CO százalékos aránya a motorba bevezetett benzin mennyiségének függvénye. Ha dús a keverék a CO magas, ha szegényítjük, a CO csökken. A HC mértéke a kipufogógázban az elégetlen benzin mennyiségét jelzi, a lezajló égésfolyamatokra utal. Minél kisebb az értéke annál kevesebb az elégetlen szénhidrogén (benzin) az égés folyamán. Mennyisége a benzintúlszegényítésével, és túldúsításával is nő. A CO és a CH mennyiségét mindig együtt kell vizsgálni. A keveréket csak addig érdemes szegényíteni, dúsítani míg a HC értéke a legalacsonyabb szint közelében marad. Sok esetben a HC magas értéke gyújtáshibára utalhat. (gyújtási időpont helytelen, a gyújtóív teljesítménye kicsi). Az előírtnál kisebb szelephézag is ilyen hatással lehet a kipufogógázunkra. (A még elégetlen vagy részben elégett benzin-levegő keverék a kipufogóba télakol :) ) Az O2 természetesen az elégetlen oxigént jelenti, értéke 0.5-2.0 % körül ideális. A CO2 a tökéletesen elégett benzinre utal, értéke 14 % közelében jó.

De térjünk vissza a lambdához. Az ideális keveréknél kisebb mértékû dúsítás és szegényítés még belefér a motor normál üzemébe. Ez a keverési arány Kb. 0.85-1.15 Lambda érték között van. Ezt nevezik "lambda ablaknak". Intenzív gyorsításkor a lambda értéke kevéssel 1. 0 alatt lehet (dúsabb, nagyobb teljesítményt nyújtó keverési arány), sík úton egyenletes sebességgel haladva, pedig nagyobb lehet az értéke 1.0-nél. (szegényebb, kisebb üzemanyag fogyasztást nyújtó keverési arány. )
Mostanában a kipufogógáz emissziós értékeinek mérésekor is szembekerülünk ezzel a görög bötüvel:) A korszerûbb 4 (5) gáz elemzésére alkalmas emisszió mérők, már képesek lambda értéket számolni. Igen számolni, mivel, mint mondtam ez egy elméleti érték, így nem mérhető. A kipufogógázban, 4 gáz százalékos arányát mérik. Ezek a CO (szénmonoxid, %), HC(szénhidrogén, ppm), CO2 (széndioxid, %), O2 (oxigén, %). A négy gáz százalékos arányát, egy viszonylag bonyolult képletbe behelyettesítve megkapjuk a lambda értékét. Ezt számolgatja, és irja ki folyamatosan, a gázelemző a lambda kijelzőjére.
Jó tudni, hogy a lyukas kipufogó nagyon megvadíthatja a mérési eredményeket, mert a luk helyén nem csak kifúj, hanem be is szív levegőt a rendszer. A mért értékek igy teljesen hamisak lesznek. Ezért nyûgösködnek annyit a zöldkártyások :)
A lambda értékét tekinthetjük akár légfelesleg tényezőnek is. Ha a kipufogónyílásnál. az oxigén mértéke meghalad egy bizonyos értéket (3-5trf. %) akkor biztosra vehetjük hogy a keverék szegény. Ha az értéke alacsony, akkor pedig dús. Erre ki is találták az oxigénszondát (lambda szondát), így lettek a szabályzott befecskendező rendszerrel ellátott motorok. . Ez érzékeli a kipufogógázban a oxigén értékét. A lambda 1.0-hez tartozó kipufogógázban lévő oxigénértéknél nagyobb, vagy kisebb keverési aránynál a lambda szonda elektromos vezetőképessége hirtelen megváltozik. Az egyszerûség kedvéért mondjuk ugy, hogy lambda 1.0 fölötti értéknél (szegény keverék) elektromosan vezet, 1.0 alatt pedig nem vezet. A befecskendező rendszer egy bizonyos szintről indulva elkezdi dúsítani a keveréket. Az oxigénszonda érzékeli az oxigénhiányt, továbbítja ezt a befecskendező rendszer vezérlő egységének. Ettől a pillanattól kezdve a rendszer elkezdi szegényíteni a motorba jutó keveréket. Ha a vezérlőegység, a lambda szonda jele alapján azt érzékeli, hogy a keverék már benzinben szegény, akkor újra elkezdi dúsítani. . . . Így tartja a keverési arányt a rendszer lambda 1. 0 közelében. (A "lambda ablakban")
Ennyi, dióhéjban. :)

Üdv Minden Ladásnak !

Kisa :)


Az első hozzszólásban található 2 linkről a képek (hátha ott egyszercsak már nem lesz elérhető):






Hozzászólások ehhez a cikkhez:
Kedves Baráti Kör Tagok!

Nagyon szakszerűnek tartom Kiss Attila (Kisa) leírását a lambda-szonda működéséről. Csupán egy mondat az, amely kis módosításra és kiegészítésre szorul. Ez a mondat pedig az alábi:

"A lambda 1.0-hez tartozó kipufogógázban lévő oxigénértéknél nagyobb, vagy kisebb keverési aránynál a lambda szonda elektromos vezetőképessége hirtelen megváltozik."

Az alábbi két linken egy lambdaszonda és annak az alkatrészei láthatók.

http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Lambdaszonda1.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Lambdaszonda2.jpg

A helyesbítés arra vonatkozik, hogy a lambda-szondának nem az elektromos vezetése változik, hanem a két elektróda között mérhető feszültség, azaz az elektromotoros erő. A szonda lelke egy ZrO2 (Cirkónium-dioxid) alapú kerámia, oxidion-vezető szilárd elektrolit tubus, amelynek egyik vége zárt és a külső és belső felülete között elektromos potenciál-különbség lép fel, ha a két térben - a levegőben (a tubus belső terében, referencia tér) és a kipuffogó-gáztérben (a tubus külső felületét körbevevő térben, mérendő tér) - nem azonos az oxigénkoncentráció. Szakszerűen szólva a szilárd elektrolit segítségével egy oxigén elektród-koncentrációs galváncella alakul ki, a felületi töltések elvezetése céljából pedig a kerámia mindkét felülete porózus platina-réteggel van bevonva, amihez kapcsolódik a két elektródkivezetés.
Összefoglalva: A szondának nem az elektromos vezetése változik a kipuffogógáz oxigéntartalmának függvényében, henem a levegőtényező szabályozására használható cellafeszülség, aminek előre meghatározzák az optimális értékét.
A szonda elektromos vezetéséhez annyi köze van, hogy ennek a ZrO2 szilárd elektrolitnak csak nagyobb hőmérsékleten kb. 300 oC felett nő meg az elekromos vezetése (csökken le a belső ellenállása) annyira, hogy mérhető legyen az elektromotoros erő.

Ezt szerettem volna kiegészítésként leírni. Üdvözlettel: Dr. Báder Imre, Miskolc