Qu'est-ce qu'une sonde lambda. Comment le capteur d'oxygène régule-t-il le fonctionnement du moteur à combustion interne

Les voitures d'aujourd'hui sont littéralement bourrées de toutes sortes de capteurs qui surveillent la pression des pneus et des freins, l'antigel et la température de l'huile dans le système de lubrification, le niveau de carburant, la vitesse des roues, l'angle de braquage et bien plus encore. Un certain nombre de capteurs sont utilisés pour réguler les modes de fonctionnement du moteur à combustion interne. Parmi eux se trouve un appareil au nom mystérieux de sonde lambda, dont il sera question dans cet article.

La lettre grecque lambda (λ) désigne un coefficient qui caractérise l'écart de la composition du mélange air-carburant fourni aux cylindres du moteur à combustion interne par rapport à la composition optimale. Notez que dans la littérature technique en langue russe pour ce coefficient, une autre lettre grecque est souvent utilisée - alpha (α).

L'efficacité maximale du moteur à combustion interne est atteinte à un certain rapport des volumes d'air et de carburant entrant dans les cylindres. Dans un tel mélange d'air, exactement autant qu'il en faut pour une combustion complète du carburant. Ni plus ni moins. Ce rapport air/carburant est appelé stœchiométrique. 

Pour les groupes motopropulseurs fonctionnant à l'essence, le rapport stœchiométrique est de 14,7, pour les groupes diesel - 14,6, pour le gaz liquéfié (mélange propane-butane) - 15,5, pour le gaz comprimé (méthane) - 17,2.

Pour un mélange stoechiométrique, λ = 1. Si λ est supérieur à 1, alors il y a plus d'air que nécessaire, et on parle alors de mélange pauvre. Si λ est inférieur à 1, le mélange est dit enrichi.

Un mélange pauvre réduira la puissance du moteur à combustion interne et aggravera l'économie de carburant. Et dans une certaine proportion, le moteur à combustion interne cale tout simplement.

Dans le cas d'un fonctionnement sur un mélange enrichi, la puissance augmentera. Le prix d'une telle puissance est un gros gaspillage de carburant. Une nouvelle augmentation de la proportion de carburant dans le mélange entraînera des problèmes d'allumage et un fonctionnement instable de l'unité. Le manque d'oxygène ne permettra pas au carburant de brûler complètement, ce qui augmentera considérablement la concentration de substances nocives dans les gaz d'échappement. L'essence brûlera partiellement dans le système d'échappement, provoquant un défaut dans le silencieux et le catalyseur. Cela sera indiqué par des claquements et de la fumée noire provenant du tuyau d'échappement. Si ces symptômes apparaissent, le filtre à air doit d'abord être diagnostiqué. Peut-être est-il simplement bouché et ne laisse pas entrer d'air dans le moteur à combustion interne.

L'unité de commande du moteur surveille en permanence la composition du mélange dans les cylindres et régule la quantité de carburant injecté, en maintenant dynamiquement la valeur du coefficient λ aussi proche que possible de 1. Certes, un mélange légèrement pauvre est généralement utilisé dans la possibilité, dans laquelle λ = 1,03 ... C'est le mode le plus économique, en plus, il minimise les émissions nocives, puisque la présence d'une petite quantité d'oxygène permet de brûler du monoxyde de carbone et des hydrocarbures dans le convertisseur catalytique.

La sonde lambda est précisément l'appareil qui surveille la composition du mélange air-carburant, en donnant un signal correspondant à l'ECU du moteur. 



Il est généralement installé à l'entrée du pot catalytique et réagit à la présence d'oxygène dans les gaz d'échappement. Par conséquent, la sonde lambda est également appelée capteur d'oxygène résiduel ou simplement capteur d'oxygène. 

Le capteur est basé sur un élément céramique (1) en dioxyde de zirconium additionné d'oxyde d'yttrium, qui agit comme un électrolyte à l'état solide. Le revêtement de platine forme des électrodes - externes (2) et internes (3). À partir des contacts (5 et 4), la tension est supprimée, qui est fournie par les fils à l'ordinateur.



L'électrode externe est soufflée avec des gaz d'échappement chauffés traversant le tuyau d'échappement, et l'électrode interne est en contact avec l'air atmosphérique. La différence de quantité d'oxygène sur l'électrode externe et interne provoque l'apparition d'une tension sur les contacts de signal de la sonde et la réaction correspondante de l'ECU.

En l'absence d'oxygène à l'électrode externe du capteur, l'unité de commande reçoit à son entrée une tension d'environ 0,9 V. En conséquence, l'ordinateur réduit l'alimentation en carburant des injecteurs, en appauvrissant le mélange, et de l'oxygène apparaît sur le électrode externe de la sonde lambda. Il en résulte une diminution de la tension de sortie générée par le capteur d'oxygène. 

Si la quantité d'oxygène traversant l'électrode externe atteint une certaine valeur, la tension à la sortie du capteur chute à environ 0,1 V. L'ECU perçoit cela comme un mélange pauvre et le corrige en augmentant l'injection de carburant. 

De cette façon, la composition du mélange est contrôlée dynamiquement et la valeur du coefficient λ fluctue constamment autour de 1. Si vous connectez l'oscilloscope aux contacts d'une sonde lambda fonctionnant correctement, nous verrons un signal proche d'une sinusoïde pure . 

Une correction plus précise avec moins de fluctuations de lambda est possible si un capteur d'oxygène supplémentaire est installé à la sortie du convertisseur catalytique. En même temps, le fonctionnement du catalyseur est surveillé.

1. collecteur d'admission;
2. GLACE;
3. ECU;
4. Injecteurs de carburant;
5. capteur d'oxygène principal ;
6. capteur d'oxygène supplémentaire ;
7. convertisseur catalytique.

L'électrolyte à l'état solide acquiert une conductivité uniquement lorsqu'il est chauffé à environ 300...400 °C. Cela signifie que la sonde lambda est inactive pendant un certain temps après le démarrage du moteur à combustion interne, jusqu'à ce que les gaz d'échappement la réchauffent suffisamment. Dans ce cas, le mélange est régulé sur la base des signaux d'autres capteurs et des données d'usine dans la mémoire de l'ordinateur. Pour accélérer la mise en fonctionnement de la sonde à oxygène, on l'alimente souvent en chauffage électrique en noyant un élément chauffant à l'intérieur de la céramique.

chaque capteur commence tôt ou tard à agir et nécessite une réparation ou un remplacement. La sonde lambda ne fait pas exception. Dans les conditions réelles ukrainiennes, cela fonctionne correctement sur une moyenne de 60 ... 100 XNUMX kilomètres. Plusieurs raisons peuvent raccourcir sa durée de vie.

1. Carburant de mauvaise qualité et additifs douteux. Les impuretés peuvent contaminer les éléments sensibles du capteur. 
2. Contamination par de l'huile pénétrant dans les gaz d'échappement en raison de problèmes dans le groupe de pistons.
3. La sonde lambda est conçue pour fonctionner à des températures élevées, mais seulement jusqu'à une certaine limite (environ 900 ... 1000 ° C). Une surchauffe due à un fonctionnement incorrect du moteur à combustion interne ou du système d'allumage peut endommager le capteur d'oxygène.
4. Problèmes électriques - oxydation des contacts, fils ouverts ou court-circuités, etc.
5. défauts mécaniques.

Sauf en cas de défauts d'impact, le capteur d'oxygène résiduel meurt généralement lentement et des signes de défaillance apparaissent progressivement, ne s'accentuant qu'avec le temps. Les symptômes d'une sonde lambda défectueuse sont les suivants :

• Augmentation de la consommation de carburant.
• Diminution de la puissance du moteur.
• Détérioration de la dynamique.
• Secousses lors du déplacement de la voiture.
• Inactif flottant.
• Augmentation de la toxicité des gaz d'échappement. Il est déterminé principalement à l'aide de diagnostics appropriés, se manifestant moins souvent par une odeur âcre ou une fumée noire.
• Surchauffe du pot catalytique.

Il convient de garder à l'esprit que ces symptômes ne sont pas toujours associés à un dysfonctionnement du capteur d'oxygène, par conséquent, des diagnostics supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la cause exacte du problème. 

vous pouvez diagnostiquer l'intégrité du câblage en composant avec un multimètre. Vous devez également vous assurer qu'il n'y a pas de court-circuit des fils au boîtier et entre eux. 

diagnostiquer la résistance de l'élément chauffant, elle doit être d'environ 5 ... 15 ohms. 

La tension d'alimentation de l'aérotherme doit être proche de la tension du réseau de bord. 

Il est tout à fait possible de résoudre des problèmes liés à des fils ou à un manque de contact dans le connecteur, mais en général, la sonde à oxygène n'est pas réparable.

Nettoyer le capteur de la contamination est très problématique et, dans de nombreux cas, est tout simplement impossible. Surtout quand il s'agit d'un revêtement argenté brillant causé par la présence de plomb dans l'essence. L'utilisation de matériaux abrasifs et de produits de nettoyage finira complètement et irrévocablement l'appareil. De nombreuses substances chimiquement actives peuvent également l'endommager.

Les préconisations trouvées sur le net pour le nettoyage de la sonde lambda à l'acide phosphorique donnent l'effet recherché dans un cas sur cent. Ceux qui le souhaitent peuvent essayer.

La désactivation d'une sonde lambda défectueuse fera passer le système d'injection de carburant au mode d'usine moyen enregistré dans la mémoire de l'ECU. Cela peut s'avérer loin d'être optimal, c'est pourquoi celui qui est en panne doit être remplacé par un nouveau dès que possible.

Le dévissage du capteur nécessite des précautions afin de ne pas endommager les filetages du tuyau d'échappement. Avant d'installer un nouvel appareil, les filetages doivent être nettoyés et lubrifiés avec de la graisse thermique ou de la graisse graphite (veillez à ce qu'elle ne touche pas l'élément sensible du capteur). Visser la sonde lambda avec une clé dynamométrique au couple correct.

N'utilisez pas de silicone ou d'autres produits d'étanchéité lors du montage du capteur d'oxygène. 

Le respect de certaines conditions permettra à la sonde lambda de rester en bon état plus longtemps.

• Faites le plein avec du carburant de qualité.
• Évitez les additifs de carburant douteux.
• Contrôlez la température du système d'échappement, ne le laissez pas surchauffer
• Évitez les démarrages multiples du moteur à combustion interne dans un court laps de temps.
• N'utilisez pas d'abrasifs ou de produits chimiques pour nettoyer les embouts du capteur d'oxygène.