Lambdatunnistimet

Mitä toimintoja lambdatunnistin hoitaa?

Lambdatunnistin hoitaa bensiinimoottorilla varustetun auton päästöjen vähentämiseen liittyvää pakokaasujen valvontaa kolmitoimikatalysaattorin yhteydessä. Lambdatunnistimen avulla moottorin ohjauselektroniikka voi säätää moottorin seossuhdetta optimaaliseksi pakokaasujen puhdistamista ajatellen

Miten tämä tapahtuu?

Perusperiaate on tuttu: moottori polttaa orgaanista polttoainetta, bensiiniä, ja tästä syntyvät haitalliset yhdisteet joutuvat luontoon kuormittaen sitä. Tätä haittaa vähentämään on kehitetty katalysaattori, joka muuntaa haitalliset kaasut ympäristölle haitattomiksi. Tämän mahdollistamiseksi moottorin ja katalysaattorin väliin asennetaan lambdatunnistin, joka mittaa pakokaasuihin jääneen jäännöshapen määrää elektrodiensa avulla ja antaa tiedon edelleen moottorin ohjausyksikölle. Moottorin ohjauselektroniikka puolestaan säätää saadun signaalin arvon perusteella moottorin seossuhteen optimaaliseksi.

Lambdatunnistin

Tässä lambdatunnistimella tarkoitetaan happitunnistinta, ns. zirkoniatunnistinta (ZrO2). Se toimii periaatteella, jonka esitti saksalainen fyysikko ja kemisti W. Nernst (1864-1941). Hän kuvasi tietyssä elektrodimateriaalissa syntyvän jännitteen ja sen muutoksen siihen kosketuksissa olevan aineseoksen vaikutuksesta.

Lambdatunnistimessa tätä ilmiötä käytetään mittaamaan pakokaasun jäännöshapen määrää ja päättelemään sen perusteella, onko moottorin seossuhde optimaalinen päästöjen torjunnan kannalta.

Tunnistin on sijoitettu pakokaasuvirtaukseen, jotta sen ulkoinen elektrodi (platinakerros) joutuu kosketuksiin pakokaasun kanssa, kun taas sen sisäinen elektrodi on kosketuksissa ympäröivään ilmaan.

Zirkondioksidielementti alkaa johtaa n. 300°C lämpötilassa happi-ioneja, minkä ansiosta ulko-ja sisäelektrodin välille syntyy sähköinen, enintään 1V suuruinen jännite, mikä johdetaan liittimen ja johtimen kautta moottorin ohjauselektroniikalle.

Lambdatunnistimen ulkoelektrodin ympärillä oleva hapen määrä on voimakkaasti riippuvainen moottoriin syötetyn polttoaine-ilmaseoksen seossuhteesta ja hapen reaktiosta elementin pinnalla. Tämä tuottaa lambdatunnistimen jännitteelle tyypillisen, seossuhteesta riippuvan kuvaajan, joka muuttuu voimakkaasti lambda-arvon (λ) aluella, joka kuvaajassa näkyy sinisenä palkkina. Tällä alueella seossuhde on optimaalinen päästöjen puhdistamisen kannalta.