Histórico O que é a Sonda Lambda? Por quê medir o nível de oxigênio no escapamento?

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2 Histórico O que é a Sonda Lambda? Por quê medir o nível de oxigênio no escapamento? A Sonda Tipos de Sondas Funcionamento Relação Ar-Combustível Tensões Geradas UC-SistemasdeMalhas Interface com a UC Conclusão Referências 2

3 Visando adequar os seus carros as normas de controledepoluição,apartirdadécadade90,aindústria automobilística substituiu os sistemas com carburadores, pelosistema it com injeçãoeletrônica. ltôi 3

4 A sonda lambda é uma peça pç fundamental paraaauto- regulação dos sistemas de injeção eletrônica; Elaéumsensorquemedeoníveldeoxigênioexistente no escapamento do veículo; Figura 1: A Sonda Lambda 4

5 Medir o nível de oxigênio no escapamento é importante pois, informa se a queima de combustível foi ideal; Com essa medição o sistema controla a necessidade de injetar mais, ou menos, combustível no sistema. it Figura 2: Parte do Sistema de Injeção Eletrônica 5

6 A sonda é constituída internamente por um corpo cerâmico à base de dióxido de zircônio (ZrO 2 )recoberto por uma fina camada de platina, envolto por um cilindro (eletrodo negativo). E centralmente por um cone concêntrico (eletrodo positivo). Figura 3: Corte Transversal Mostrando a Sonda Internamente 6

7 O lado interno do corpo cerâmico se encontra em contato direto com o ar atmosférico; O lado externo do corpo cerâmico está exposto aos gases dacombustão; A figura abaixo ilustra o que foi dito acima. Figura 4: Secção Transversal Ampliada Representando o Substrato de Zircônia. 7

8 Aquecidas: possuem um resistor PTC interno A3fios: 2fiosparaalimentaçãodoaquecedor; 1 para o sinal; o retorno do sinal é feito pelo chassi; A 4 fios: 2 fios para a alimentação do aquecedor; 2 fios para o sinal, e o seu retorno é isolado do chassi; Não aquecidas: não possuem o resistor interno; depende do gases presentes no escapamento para o seu aquecimento; normalmente possuem apenas 1 fio, o do sinal. 8

9 A partir de 300 C o ZrO 2 torna-se condutor de íons de oxigênio; Nestas condições, cargas negativas (O-2) migram de uma placa de platina lti para outra, conduzidas pelo ZO ZrO 2. Figura 5: Secção Transversal Ampliada Representando o Substrato de Zircônia. 9

10 Definição da relação ar-combustível: Mistura Rica : baixa concentração de oxigênio, λ<1; Mistura Pobre : alta concentração de oxigênio, λ>1; Mistura Estequiométrica: relação ideal, fator λ =1. 10

11 Na tabela abaixo podemos observar algumas relações ar-combustível para diferentes combustíveis. Combustível Relação Ar-Combustível Estequiométrica (Kg/Kg) Gasolina 14,7/1 Álcool 9,0/1 Gasolina (22% de etanol) 13,3/1 Diesel 15,2/1 Metanol 6,4/1 Propano 15,6/1 Butano 15,4/1 Metano 17,2/1 GLP 15,5/1 Querosene 14,5/1 Hidrogênio 34,0/1 Éter 7,7/1 Tabela 1: Relação Ar-Combustível 11

12 As tensões geradas variam de 100 a 900mV; Entre 100 e 450mV (mistura pobre, λ>1); Entre 450 e 900mV (mistura rica, λ<1). Figura 6: Tensão Gerada 12

13 Malha Aberta: Em regimes transitórios, ou seja, bruscas variações naposiçãodaborboleta,duranteapartidaafrio(warm-up) e em plena carga, o sistema opera em malha aberta com lambda objetivo menor que 1. Nessas condições o sinal gerado pela sonda não é utilizado pela unidade de comando (UC). 13

14 Malha Fechada: Quando o motor funciona em regimes estáveis, como em marcha lenta, suaves acelerações, velocidade do veículo constante com abertura de borboleta menor que 70% e dentro de um certo limite máximo de rotação, o sistema opera em malha fechada e, o módulo passa a calcular a mistura ar combustível em tempo real, baseada no sensor de oxigênio e através do tempo de abertura dos bicos injetores, o que permite uma mistura muito próxima à mistura estequiométrica. Figura 7: Sistema de Malha Fechada 14

15 Quando a sonda está ligada à unidade de comando, e está inoperante (fria), podem-se apresentar duas situações, dependendo do circuito de entrada da unidade de comando: a) o sinal assume um valor de tensão de aproximadamente, 0 volts. Este é o caso do sistemas EEC-IV; b) o circuito de entrada na unidade de comando impõe um valor de tensão de aproximadamente 0,45 volts. Esteéocaso,dequasetodos os sistemas atuais, exceto EEC- IV. Figura 8: Interface com a UC 15

16 Diante do exposto, podemos observar que, a sonda lambda (sensor de oxigênio) é de extrema importância para a regulação do sistema de injeção eletrônica dos carros. Ela transforma um percentual de oxigênio i em uma tensão que, em fim, pode ser utilizada pela unidade de comando para controlar a injeção de maior ou menor quantidade de combustível. 16

17 COSTA. P. G. Sensor de Oxigênio. Disponível em: < p// / / p Acesso em: 05 nov. 08. MARTINS,C.L.;HONÓRIOJ.;KLECHOWICZ,N.J.Dispositivodeaquisiçãodedados de desempenho para veículos de arrancada. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba/PR, Sensor de Oxigênio de Alta Temperatura. Disponível em: < Acesso em: 10 nov. 08. Sensores de Oxigênio. Disponível em: < Acesso em 20 nov. 08. Sonda Lambda. Disponível em: < Acesso em: 20 nov. 08. Sonda Lambda. Disponível em: < to/sondalambda.php>. Acesso em 14 nov. 08. Sonda Lambda Bosch. Disponível em: < das_2001.pdf>. Acesso em 14 nov. 08. Sonda Lambda 2008/2009. Disponível em: < nda_lambda_2008_2009.pdf>. Acesso em 14 nov