La sonde Lambda PDF Imprimer Envoyer
Samedi, 24 Janvier 2009 14:34
Les moteurs brûlent des énergies fossiles, et pour cette raison, rejettent des gaz nocifs pour l’environnement. Poursonde_lambda_bosch réduire ces effets indésirables, on emploie un convertisseur catalytique qui a pour fonction de transformer les émissions polluantes de l’échappement en gaz moins nocifs.
Afin de garantir un fonctionnement optimal du convertisseur catalytique, le ratio air / carburant est en permanence ajusté en fonction des informations issues de capteurs d’oxygène situés en amont et en aval du pot catalytique.
 

Dans le cas d'un moteur à essence, le ratio idéal pour une combustion complète est un rapport de 14.7 fois la quantité d'air par rapport au carburant. Ce rapport idéal (stoechiometrique) du rapport entre l'air et le carburant (AFR pour Air/Fuel Ratio) est indiqué par un lambda = 1.

Tourner avec un mélange pauvre signifie que  l'AFR est élevé et  dispose de plus d'air par rapport au mélange idéal. Le régime pauvre abaisse la consommation mais provoque une augmentation des émissions de NOx, augmente la chaleur produite tout en abaissant la puissance et favorise les cliquetis.
Par exemple en rapport de 16:1 est pauvre avec un lambda > 1.

Un mélange riche est déterminé par un AFR contenant une quantité de carburant plus élevée. l'AFR est donc inférieur au rapport 14.7:1 avec un lambda < 1.
La richesse du mélange permet une augmentation de la puissance jusqu'à un certain point, généralement situé aux alentours du rapport 12.3:1. Un mélange riche provoque une augmentation d'émissions polluantes, une surconsommation tout en provoquant des dépôts sur les bougies et les sondes lambda.

Il existe deux types de capteur :

Le capteur à bande étroite.

Celui ci à été conçu pour travailler autour du réglage stœchiométrique (ratio air/essence) ,soit 14,7:1
Au dessous de 13,5:1 et au dessus de 16:1 environ, le voltage délivré par la sonde n'évolue plus. Ces sondes
restent relativement bon marché et font partie aujourd'hui de l'essentiel du parc automobile.
 

 Lambda_bande_etroite
  

Entre 0.1V à 0.4V le mélange est considéré comme pauvre, entre Entre 0.6 V et 1.0V il est riche, l’équilibre se trouvant autour de 0.5V.
Ce type de capteur ne peut fournir de donnée précise sur la quantité d’oxygène mesurée car il oscille en permanence entre trop riche et trop pauvre.

Le capteur à bande large.

Aussi dénommé UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor)
Comme son nom l’indique celui ci travaille sur une plage de mesure plus étendue et dispose donc d' une précision plus élevée. Son coût s’en ressent naturellement même s’il n’est plus réservé à la compétition et la préparation moteur désormais.
 

Lambda_bande_large

Dans le cas de la sonde à bande large, le principe est un peu plus subtile, bien que le fonctionnement physique reste globalement identique à la sonde classique.
Cette fois ci on fait en sorte de conserver une tension identique au niveau sonde_large_bande_principedes électrodes puisque leur plage de mesure est extrêmement réduite.  Pour ce faire, on ajoute une cellule de pompage (aucun élément mécanique) qui va drainer l’alimentation en oxygène sur l’électrode des gaz d’échappement.
Afin de maintenir artificiellement le ration idéal au sein des électrode (autours de 0.45V) la pompe va devoir faire varier l’apport en gaz d’échappement en fonction de la richesse décelée.
Par exemple si le mélange s’appauvrit, l’apport d’oxygène présent à l’électrode des gaz d’échappement est augmenté par rapport à l’air ambiant, il faut donc réduire le pompage de manière à rééquilibrer le système.
L’électronique de la sonde assure la régulation en boucle fermée et l’intensité consommée par la cellule de pompage est transformée en tension directement exploitable par le calculateur.
De cette manière on obtient un système de mesure linéaire sur une plage de 0 à  4 v

 

Et le Diesel ?

Un diesel fonctionne en excès d’air (pas de mélange stœchiométrique) et ne devrait normalement pas posséder de sonde oxygène. Sauf que cela a changé depuis 2002, les nouveaux types de sonde à large bande le permettent désormais et elles sont utilisées pour un pilotage plus précis de l'injection et de la vanne EGR.
 
La documentation Bosch nous indique :
 
Les moteurs diesel et essence à mélange pauvre ont besoin de sondes large bande pour pouvoir régler précisément la quantité d’injection et ainsi garantir une régénération suffisante du catalyseur NOx et de la recirculation des gaz d’échappement.
 
Les véhicules équipé en ODB2 dispose d'au moins deux capteurs oxygène (trois pour un moteur en V).
Le premier est situé avant le catalyseur et mesure la quantité résiduelle d’oxygène contenue dans les gaz d’échappement. Le calculateur utilise cette sonde pour ajuster le mélange air/carburant.
 

En cas défaut, la sonde est référencée comme le capteur N°1 sur ligne 1 pour un moteur en ligne, capteur n°1 sur ligne 2 pour le deuxième si on dispose d’un moteur en V.

Le capteur situé après le catalyseur est utilisé pour vérifier l’efficacité du convertisseur catalytique.
 

En cas de défaut, la sonde est référencée comme le capteur n°2 sur ligne 1, si une deuxième ligne d’échappement existe il est libellé capteur n°2 sur ligne 2.

 

La sonde dans le detail.

Élaborée par Bosch dès le début des années 1960, la sonde lambda bat tous les records de production.
 
Le corps du capteur est constitué d’un corps poreux en Zirconia, de deux électrodes en platines et d’un élément de chauffage.
Son emplacement est précis car il conditionne l'efficacité de la mesure réalisée. La sonde ne transmet un signal correct qu'à partir de 350 °C, c’est la raison pour laquelle celle ci dispose d’un élément chauffant. De plus, exposée à une température trop importante, il y a risque de détérioration du composant.
Le principe de fonctionnement de la sonde repose sur la mesure d'un courant formé par le passage d'ions négatifs, (résultant du processus d'ionisation associé à la combustion de dioxygène)  à travers le corps poreux de la sonde, dont une face est exposée aux gaz d'échappement et l'autre est exposée à l'air ambiant.
 
Dans le cas d’une sonde à bande étroite (dite aussi à saut de tension), la tension  varie entre 0,1 et 1v en fonction de la richesse du mélange..
La tension fournie par la sonde n'est pas constante, elle oscille entre deux seuils et le calculateur la compare à une tension de référence. La forme globale du signal est une sinusoïde.


 

Mis à jour ( Mercredi, 13 Mars 2013 20:47 )