De door lambdasondes uitgevoerde functies zijn essentieel voor de prestaties van moderne automotoren. Niet alleen zorgen ze ervoor dat een motor minder vervuilende stoffen uitstoot, ze garanderen ook een efficiënter brandstofverbruik.
Conventionele lambdasondes functioneren als discrete schakelaars die tussen een hoog en laag signaal schakelen om aan te geven dat de zuurstofconcentratie groter of kleiner is dan een bepaald niveau. Modernere sondes daarentegen kunnen de exacte zuurstofconcentratie zeer nauwkeurig meten. Deze sondes worden daarom breedbandsondes of lineaire sondes genoemd.
De nauwkeurige meting van de lineaire sensor betekent dat de samenstelling van het uitlaatgas nauwlettend in de gaten gehouden kan worden. Door het uitlaatgas beter te monitoren stellen deze sondes het motormanagementsysteem (EMS) in staat om op “slimme” wijze de prestaties van de motor aan te passen en zo de motor zuiniger en milieuvriendelijker te maken.
De toepassing van geavanceerde lambdasonde functies biedt dus zowel voor de fabrikant als voor de eigenaar van de auto voordelen: de auto is schoner, verbruikt minder brandstof en is zelfs betrouwbaarder bij een breder scala aan toepassingen en onder een groter aantal omstandigheden. Dit artikel legt uit hoe deze geavanceerde lambdasondes werken en hoe ze moderne motoren in staat stellen efficiënter te functioneren.
Regeling in rijke en arme modus
Moderne motoren beschikken over verschillende emissieregelsystemen om ervoor te zorgen dat de uitlaatgassen aan de normen voldoen. Een van deze emissieregelsystemen is de 3-wegkatalysator die het uitlaatgas reinigt.
Dit onderdeel werkt alleen goed als de concentratie van de verschillende gassen in het uitlaatgas binnen zeer specifieke grenzen blijft. Als de concentratie van koolwaterstoffen of zuurstof te hoog of te laag is, kan de katalysator beschadigd raken. Breedbandsondes dragen bij aan de bescherming van de katalysator door de motorregeleenheid (ECU) te helpen bij het bepalen van de werkelijkeconcentratie van zuurstof in de katalysator.
Dankzij hun exacte metingen informeren deze sensoren de ECU namelijk continue wat de aanvoer van zuurstof richting de katalysator is, ongeacht of een motor onder lage of hoge belasting draait (ofwel arme en rijke mengsels). Met die gegevens berekent computer of dit teveel of te weinig is om de katalytische processen gaande te houden.
Doordat de ECU nu niet alleen op de hoogte is van de aanwezigheid van zuurstof in het uitlaatgas, maar ook van de concentratie ervan, kan de ECU de katalysator beschermen tegen een te hoge of te lage concentratie van zuurstof of koolwaterstoffen door de brandstofinjectie bij te stellen (fuel trim). Deze regeling zorgt ervoor dat de motor efficiënt draait, bij verschillende samenstellingen van lucht-brandstofmengsels en met behoud van een optimale werking van de katalysator, zodat hoge uitstoot en schade worden voorkomen.
Detectie van cilinderonbalans
Bij het ouder worden van de motor kunnen de cilinders verschillend gaan presteren. Bij cilinderonbalansdetectie kunnen de sondes deze prestatieveranderingen monitoren en de ECU tot actie aanzetten. Deze sensoren (die bijzonder accuraat zijn en snel reageren) detecteren allereerst de langsstromende afzonderlijke pulsen uitlaatgas en waarschuwen de ECU voor eventuele veranderingen. De ECU kan dan elke puls koppelen aan een individuele cilinder en de metingen controleren door een speciaal calibratiesignaal te forceren. Een voorbeeld van een dergelijk signaal is het met opzet overslaan van de ontsteking in de beoogde cilinder. Wanneer een onregelmatig signaal wordt gedetecteerd, kan de ECU het prestatieverlies van de desbetreffende cilinder compenseren. Zo wordt het probleem aangepakt zonder dat de overige cilinders extra zwaar belast worden. Dit betekent dat de prestaties op peil blijven zonder dat de motor hier hinder van ondervindt. Bovendien kan de ECU de informatie over deze onregelmatigheden gebruiken om abnormale afwijkingen van een individuele cilinder door te geven aan het OBD-systeem (Onboard Diagnostic System). Deze gegevens worden dan omgezet in storingscodes (DTC’s) waarmee monteurs de oorzaak van het probleem kunnen achterhalen en de motor sneller en doeltreffender kunnen repareren.
Sensoren in uitlaatgasnabehandelingssystemen
Doordat de emissienormen steeds strenger werden, moesten autofabrikanten de uitstoot van hun auto’s beperken. Om dit te bereiken zijn uitlaatgasnabehandelingssystemen ontwikkeld. Tot deze systemen behoren de uitlaatgasrecirculatie, de NOx-katalysator en het roetfilter voor dieselauto’s (DPF). Ze zijn ontworpen om de uitstoot van schadelijke uitlaatgassen te beperken.
Lambdasondes worden samen met druk- en temperatuursensoren gebruikt om de voorwaarden waaronder deze systemen werken te bewaken. Ze meten de zuurstofconcentratie en stellen zo de ECU in staat om te bepalen of aan de werkingsvoorwaarden van de desbetreffende systemen wordt voldaan. Het regeneratieproces van een roetfilter vereist bijvoorbeeld een hoge concentratie zuurstof en een hoge temperatuur. Lambdasondes zorgen er niet alleen voor dat deze systemen kunnen functioneren, maar zijn ook uiterst belangrijk bij het voorkomen van mogelijk kostbare schade aan deze systemen.
Deze systemen worden vooral toegepast in moderne dieselauto’s, waarbij een of meer systemen worden ondersteund door een of meer lambdasondes. Echter, dit is niet het exclusieve domein van diesel. Bij de ontwikkeling van nieuwe OE-projecten van DENSO wordt ook bij benzine-EMS-systemen dankbaar gebruik gemaakt van vergelijkbare geavanceerde functies om ook in de toekomst te kunnen blijven voldoen aan de alsmaar strengere emissie-eisen.
Geavanceerde sondefuncties beperken uitstoot en brandstofverbruik
Deze sondes, belangrijke onderdelen in het motormanagementsysteem, zorgen ervoor dat de uitstoot beter geregeld kan worden zonder dat de motorprestaties er onder lijden. De zelfdiagnosemogelijkheden van de auto gaan er merkbaar op vooruit, waardoor ook de motorprestaties toenemen. Door een kwantitatieve regeling en een realtime inzicht in de motorprestaties mogelijk te maken bieden de geavanceerde lambdasondefuncties, samen met andere componenten van de aandrijflijn zoals de ECU en nabehandelingssystemen, zowel fabrikanten als bestuurders de mogelijkheid te profiteren van beter presterende motoren.
Bron: Denso
Meer van dit onderwerp weten?
Ander nieuws?
Nooit meer het laatste nieuws missen?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief en blijf altijd op de hoogte.