SONDA LAMBDA
Alex
2002
R1150RS (muttley)
La sonda lambda misura la quantità di ossigeno presente nei gas di scarico, il sensore è composto da
un materiale il cui valore resistivo varia al variare della quantità di ossigeno presente.
A questo valore si sommano i seguenti parametri:
1) Densità dell'aria ricavata incrociando Pressione + Temperatura dell'aria
2) Presenza del battito in testa (dato da autoaccensione della miscela iniettata nella fase di compressione del cilindro prima che arrivi al punto morto superiore e relativa chiusura delle valvole di aspirazione)
3)Temperatura gas di scarico
La centralina in base al Software caricato e alla apertura del gas provvede a modificare i parametri
di iniezione benzina ed anticipo in modo da avere sempre la giusta combustione.
Alterando uno dei parametri ricevuti si può ottenere una miscela aria/benzina più grassa.
Luigi
2002
K100RT
Secondo me, gran parte dei problemi con i boxer dipendono dal fatto che il Motronic 2.2 è dimezzato, perchè non viene montato il flussometro dell'aria per motivi di spazio nella zona airbox.
Dunque la sola informazione a motore caldo che giunge alla centrale è la posizione farfalla acceleratore del TPS, cioè volume aria teorico e non reale:
se uno accelera ai 3/4 il TPS dice alla centrale "sono ai 3/4, dunque inietta tale quantità", ma se parti dai bassi ci vuole un certo tempo prima che finisca la fase di accelerazione, l'informazione TPS è
corretta solo dai giri del motore.
Invece col flussometro c'è la misura aria aspirata in tempo reale tramite una resistenza variabile
mossa dalla depressione aria nell' airbox.
Per di più il flussometro oltre alla quantità d'aria misura anche la densità, il che permette a un K ben
regolato di avere lo stesso minimo sia ad un'altitudine di 2500 m che al livello del mare.
Con il flussometro se il filtro è sporco la carburazione rimane buona, perchè l'aria misurata è quella
che lascia passare il filtro, dunque il Motronic inietta solo la quantità di benzina necessaria.
Invece col solo TPS l'aria misurata è quella che dovrebbe lasciar passare il filtro, il Motronic inietta
la quantità di benzina secondo l'apertura TPS.
Dunque se il filtro è sporco la carburazione s'arricchisce come coi "volgari" carburatori.
(Ovvio che anche col flussometro se il filtro è sporco la carburazione rimane buona,ma la
moto non potrà avere le sue prestazioni massime per mancanza quantità aria aspirata, però girerà rotondo).
In sintesi:
Motronic "dimezzato": TPS (aria teorica) + giri motore
Motronic "intero" : TPS (aria teorica) + giri motore + aria reale aspirata + altitudine
I vecchi K con iniezione L-Jetronic montavano questo flussometro.
Le automobili che hanno il Motronic ovviamente hanno il flussometro, tutto questo confermato da
un tecnico Bosch: un'iniezione "amputata" non può funzionare al massimo delle sue possibilità.
Le automobili con Motronic non hanno problemi all'iniezione, al contrario delle moto BMW.
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Spartacus
2002
R1150GS
Sulle vetture esistono sia Motronic con debimetro che Motronic senza debimetro (i monovolumi
Peugeot montano Motronic senza debimetro!)
E' solo una differenziazione di strategia di lettura.
Penso, ripeto penso che l'unica cosa che manca sulle nostre moto è il sensore di pressione assoluta,
anche perchè non ho capito se ci sia o no all'interno alla centralina come accade per molte vetture
con la Motronic.
Se così fosse, l'aggiornamento in quota avverrebbe in base al numero di giri, apertura farfalla e depressione all'interno del collettore.
Sulle vetture, per aggiornare i dati di quota, viene utilizzata la strategia di :
- regime inferiore a 2.400 giri
- apertura farfalla oltre 70%
a questo punto la centralina attraverso la misurazione di pressione all'interno del collettore (che in
queste condizioni è molto simile a quella atmosferica) ed i dati sopra citati aggiorna le mappe di
quota, sempre e comunque aiutata dalla sonda lambda.
Spartacus
2002
R1150GS
Non riesco ad inserire i disegni, ma allego la spiegazione della lambda.
Specifico che i fili sono 4: due di segnale e due di riscaldamento.
La lsu4, è una sonda planare con riscaldamento gestito da un algoritmo in centralina mentre le nostre, sono volgarissime sonde lambda riscaldate dal relé con oscillazione di segnale tra 200 e 900
mV, con zona centrata intorno ai 450 mV per miscela corretta.
Sensore di ossigeno o sonda Lambda
Il sensore di ossigeno o sonda Lambda, ha il compito di fornire informazioni sul rapporto aria/combustibile col quale è avvenuta la combustione, per permettere al sistema di controllo di apportare le dovute correzioni in caso di deviazione dal titolo corretto e desiderato.
Esso viene collocato nella tubazione di scarico tra la valvola di scarico ed il catalizzatore nella posizione più opportuna tale da soddisfare al meglio le diverse esigenze strutturali, termiche e di velocità di risposta.
Il principio di funzionamento è particolarmente complesso e verrà meglio sviluppato nel seguito.
Come breve accenno possiamo dire che le condizioni di sbandamento del titolo di miscela nella camera di combustione determinano la presenza o l’assenza di ossigeno residuo nei gas di scarico.
Un sensore in grado di verificare la presenza di questo gas è quindi in grado di dare indirettamente
l’informazione sulle condizioni di combustione.
Al di sotto dei 300 °C il materiale ceramico non è attivo, quindi la sonda non invia segnali utilizzabili ed un particolare circuito, presente nella centralina, blocca la regolazione della miscela nella
fase di riscaldamento motore.
Per garantire il rapido raggiungimento della temperatura di funzionamento, la sonda è dotata di una
resistenza elettrica che, quando è percorsa da una corrente elettrica, riduce il tempo necessario alla
ceramica per diventare conduttrice di ioni, permettendo inoltre di ubicare la sonda in zone meno
calde del condotto di scarico.
È costituita da un corpo ceramico, a base di biossido di zirconio ricoperto da un leggero strato di
platino, chiuso ad un’estremità, inserito in un tubo protettivo ed alloggiato in un corpo metallico che
fornisce un’ulteriore protezione e ne permette il montaggio sul collettore di scarico. La parte esterna
della ceramica si trova esposta alla corrente del gas di scarico, mentre la parte interna è in comunicazione con l’aria ambiente.
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Il cuore del sensore è formato da un settore ceramico sul quale vengono depositati, sulle superfici
opposte, due strati metallici ad alta porosità. Durante il funzionamento, una superficie viene esposta
al flusso dei gas di scarico, l’altra viene esposta all’atmosfera.
La ceramica correntemente utilizzata è il biossido di zirconio (ZrO2), nella quale viene effettuato un
“drogaggio” con molecole di monossido di calcio o triossido di ittrio.
Con “drogaggio” si intende la sostituzione, all’interno del reticolo cristallino, di alcune molecole
del materiale originale con altre aventi opportune caratteristiche. In questo modo viene provocata
un’alterazione della regolarità del reticolo cristallino della ceramica.
In tal modo, la ceramica risulta porosa in modo selettivo permettendo il passaggio di ioni ossigeno
all’interno di essa.
L’elettrodo esterno è investito dal flusso dei gas di scarico, l’elettrodo interno è a contatto con
l’atmosfera.
Il concetto di base del funzionamento della sonda lambda è semplice: quando fra questi due ambienti vi è una differenza di quantità dell’ossigeno si ingenera un flusso di ioni ossigeno tra i due elettrodi, attraverso la ceramica.
Questa migrazione di particelle crea una differenza di potenziale tra gli elettrodi proporzionale
all’entità del flusso di particelle.
Il segnale ottenuto in questo caso sarebbe molto debole e difficilmente utilizzabile.
Per questo motivo la sonda lambda viene rivestita, sull’elettrodo esterno, con un metallo nobile (il
platino, lo stesso utilizzato per il catalizzatore) in modo da causare una ossidazione locale dei gas di
scarico.
La funzione del rivestimento in platino è quella di estremizzare le condizioni di presenza o assenza
di ossigeno in prossimità della sonda lambda.
Nel caso di combustione ricca infatti, a causa della mancanza di ossigeno rispetto alle condizioni di
combustione stechiometrica, la reazione in camera avviene con un incremento delle emissioni di
monossido di carbonio ed idrocarburi incombusti.
Nei gas di scarico, anche se in percentuali molto limitate, saranno però presenti anche delle molecole di ossigeno che non hanno partecipato alla combustione.
Il rivestimento in platino, per le sue proprietà catalitiche, induce delle reazioni tra le molecole di ossigeno che si trovano in prossimità della sonda e le molecole di monossido di carbonio e di idrocarburi.
Per questa ragione, nella zona adiacente la sonda lambda, tutto l’ossigeno disponibile viene a reagire con tali composti creando una zona nella quale la sua concentrazione è nulla.
In caso di combustione magra, nei gas di scarico si ha un’alta densità di ossigeno che non ha potuto
partecipare alle reazioni di combustione a causa dell’eccesso rispetto alle condizioni stechiometriche e quindi, nonostante la presenza del rivestimento in platino, l’ambiente nell’intorno della sonda
presenterà una composizione percentuale di ossigeno non nulla.
La presenza di un segnale di retroazione sulla dosatura della miscela fornisce la possibilità di effettuare un adattamento automatico della dosatura stessa, tramite opportune strategie contenute nella
centralina di comando iniezione (controllo autoadattivo della dosatura).
Queste strategie consentono di modificare in modo controllato e graduale le mappature di iniezione
attraverso le informazioni trasmesse dalla sonda lambda, adattando tali mappature alle caratteristiche di ciascun motore. Le modifiche individuate dalla strategia vengono memorizzate in modo permanente nella centralina e non vengono perse allo spegnimento del motore (memoria stand-by).
Ulteriori modifiche vengono individuate nel corso della vita del motore, consentendo al sistema di
iniezione di adattarsi alle caratteristiche del motore invecchiato.
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Ivan
2002
R1150GS
La LAMBDA (o sensore ossigeno):
Ho guardato la lambda del R1150GS 2002 di Cimina e si tratta di una sonda a 4 fili il che significa
che NON è preriscaldata ma soprattutto NON è lineare. Credo sia una LSH24.
Una sonda "lineare" fornisce alla centralina dei valori che vanno da 0 a 2,4 millivolt circa, ad ogni
valore equivale un rapporto stechiometrico preciso.
Da qui, la centralina potrebbe "autoregolarsi" inviando la quantità precisa necessaria ad ottenere il
rapporto Aria/Benzina ideale. Ovviamente si tiene in considerazione il continuo variare dei giri motore e della posizione farfalla (TPS) che rendono praticamente impossibile la lettura e la correzione
al momento opportuno.
Un sistema del genere si chiama "automapping" ed è utilizzato su motori da competizione ma qui il
discorso è ben altro.
Per meglio capire ecco un grafico dei valori di
una sonda lineare (Bosch LSU4).
Nelle auto e nelle moto si utilizzano invece sonde
NON lineari
La sonda NON lineare comunica semplicemente
alla centralina un valore superiore o inferiore a 1.
A valore inferiore a 1 abbiamo poca aria (carburazione ricca)
A valore superiore a 1 abbiamo troppa aria
(carburazione magra)
Ecco la scala dei valori di una sonda NON lineare
(Bosch LSH24).
La centralina si regola di conseguenza, ma senza
poter sapere esattamente la quantità della variazione da apportare, fino al dato successivo che
riceve dalla lambda.
Le variazioni di benzina della centralina in base ai
valori lambda sono limitati, questo per evitare
eccessi. Ne risulta che le possibilità di "autoregolazione" della centralina sono assai minime.
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Quando si sale di quota la moto soffre solo per la semplice diminuzione della pressione atmosferica
assoluta e la conseguente diminuzione d'ossigeno nell'aria.
Su alcune moto giapponesi si eliminano le sonde lambda scollegandone il connettore. Visto che la
centralina segnalerebbe un errore, occorre fare un ponte per restituire alla centralina un segnale.
Inserendo una resistenza, la centralina riceverà sempre un valore costante (pari a 1) e non effettuerà
più alcuna variazione.
A questo punto è necessario tarare correttamente il piano quotato della benzina (tempi d'iniezione).
L' AIRBOX (o scatola filtro): parlo sempre per il GS di Cimina che ho visto.
Qui l'airbox è un problema perchè la scatola filtro del GS non ha volume sufficiente per soddisfare
le richieste del motore(consideriamo anche l'elevata cilindrata unitaria).
Oltre che non essere in dinamica (migliorerebbe la potenza ai medi e alti regimi) è troppo piccola e
quando il motore sale di giri rapidamente si crea una situazione di "depressione" e la scatola filtro
va proprio sotto vuoto.
La soluzione potrebbe essere di applicare dei filtri diretti sui corpi farfallati che non pongono limiti
di volume, ma aumenterebbe il rumore di aspirazione, e in più occorrerebbe sicuramente rimappare
l'eprom o centralina. Spesso inoltre le turbolenze dell'aria che sfiorano o colpiscono direttamente i
filtri impediscono una corretta aspirazione.
All'Intermot cercherò software (che non siano BMW) per poter modificare le eprom o i programmi
delle centraline Bosch che equipaggiano le BMW, se qualcuno imparerà qualcosa lo prego di aggiornarmi tramite Cimina.
Alex
2002
R1150RS (muttley)
Ma allora collegando una resistenza variabile alla lambda sarebbe in teoria possibile ottenere tarature + o - magre/grasse!!!
Ivan
2002
R1150GS
La centralina lavora in base ai dati scritti sulla eprom e in base ai valori ricevuti dalla lambda effettua delle correzioni per un massimo preimpostato di qualche punto percentuale.
La variazione avviene comunque in maniera uniforme su tutti i regimi di giri.
Mettendo una resistenza riesci in pratica ad eliminare la lambda e l'iniezione lavorerà con i soli dati
della eprom effettuando piccole correzioni solo riferendosi ai sensori di pressione e temperatura.
A questo punto dovresti però mappare correttamente l'eprom.
Se la resistenza fornisce un valore diverso da 1, poniamo inferiore quindi "magro", la centralina effettua continuamente delle variazioni fino al suo limite per arricchire, in pratica l'effetto potrebbe
essere quello che ha rilevato Wylecoyote modificando il valore del TPS, migliori i bassi e peggiori
gli alti.
Ecco un grafico di potenza e del rapporto Aria/benzina rilevato su una R1150GS tramite sonda esterna (da considerarsi valido solo l'andamento della curva ma non dei valori assoluti di Air/Fuel
Ratio per via dell'effetto del catalizzatore).
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La curva di coppia (quella superiore più irregolare) evidenzia due grossi cali in corrispondenza dei
3800 e 4800 giri, proprio in corrispondenza (considerando 1,2 / 0,3 decimi di secondo di lettura) dei
valori dove abbiamo un valore di A/F più ricco.
Ecco anche l'effetto del K&N sulla stessa moto.
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Alessandro S
25-09-2004
R1150RT
Diavoletto, parlaci delle sonde a banda larga. Ci puoi dire qualcosa in merito?
Che differenze ci sono con le vecchie sonde lambda a banda stretta?
Diavoletto
24-09-2004
Dovresti specificarmi il prodotto, perchè con la denominazione sonde a banda larga io non so niente. Intendi forse quelle lineari?
Alessandro S
24-09-2004
R1150RT
Bosch lsu4? Dovrebbero essere quelle impiegate nelle nuove serie R e K.
Diavoletto
24-09-2004
Guardando le specifiche del prodotto lsu4 mi sento di dare queste prime indicazioni:
Sono la versione di produzione di quelle che noi usiamo sui motori di sviluppo che sono NTK. Ovvero questi sensori che noi definiamo lineari sono caratterizzati dal non avere una risposta switching
ma una risposta lineare.
- Con le sonde classiche (0\1 v) abbiamo una indicazione qualitativa della combustione e riusciamo
solo a sapere se è ricca oppure se è magra.
- Con le sonde lineari(0\5 v) si riesce ad identificare esattamente la dosatura che abbiamo, perchè la
caratteristica del sensore è una retta (NTK è una spezzata) e quindi rende possibile l'identificazione
precisa dell'A\F.
Nelle sonde tradizionali essendo la caratteristica a ginocchio abbiamo delle grosse variazioni in mV
per piccole differenze di dosatura intorno allo stechio, e un appiattimento del segnale in Mv per
grosse differenze di dosatura nel ricco e nel magro...
Il grafico a destra è addirittura ottimistico per quello che riguarda la pendenza del ginocchio
Alessandro S
24-09-2004
R1150RT
Perfetto! Grazie.
Ci si potrebbe costruire un preciso tester per misurare che succede alla carburazione della moto.
Ma la sonda lineare è comandata in corrente? Non genera tensioni come l'altra?
Diavoletto
24-09-2004
La sua risposta è in tensione 0-5 V.
E' comandata da uno scatolotto di condizionamento del segnale che la alimenta e la scalda.
Con un tester e la sua caratteristica elettrica sai esattamente* dove sei come dosatura.
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*esattamente se lavori nei campi di dosatura tra i 2.2 v e 3.3 per NTK perchè se vai fuori da questi
limiti inizia a dire cazzate:
infatti con il calcolo della dosatura con ossigeno residuo e con le emissioni si trovano discordanze
rispetto al sensore lineare.
Alessandro S
24-09-2004
Quindi è coerente tra 1:14 e 1:16.
R1150RT
Diavoletto
24-09-2004
Per ntk tra lambda .75 e 1.25.
l'a\f non ho appresso il fogli xls per il calcolo..
Alessandro S
24-09-2004
R1150RT
Le sonde Lambda delle nostre moto sono riscaldate, basta guardare uno schema elettrico delle R o
delle K.
La sonda tradizionale (quella ad ossido di zirconio) non è una resistenza variabile ma genera una
tensione vera e propria, (naturalmente è un generatore ad alta impedenza), funziona con un principio fisico abbastanza simile a quello di una termocoppia.
Diavoletto
24-09-2004
Le vecchie sonde erano scaldate solo quando davi chiave ON, poi dopo 30\40 secondi il riscaldatore
si staccava.
Le sonde di ultima generazione sono riscaldate con un duty cycle che opera a diverse percentuali a
seconda dei punti motore. In pratica rimangono attive anche quando le condizioni motore sono critiche dal punto di vista termico e non riuscirebbero a tenere calda la sonda.
Alessandro S
24-09-2004
R1150RT
Diavolo d'un tecnico.... Tu sei un addetto ai lavori e parli con noi come se fossimo tuoi colleghi.
Non è una critica, a me va benissimo, ma molti che leggono si possono trovare in difficoltà.
Ezio51
24-09-2004
R1150RT 2001
be be be be be be.... nooooooooo! Ma vah!
Bandit
15-10-2006
R1150RT - 2003
Come faccio a sapere se è rotta o starata? Posso misurare qualcosa o lo deve fare solo il mecca?
Ho cercato nel forum e nelle FAQ ma ad una domanda simile non mi pare sia stato risposto.
Si parlava di usare un multimetro, ma che valori misurare?
Mary
15-10-2006
R1150RT
Per controllare il funzionamento della Sonda Lambda devi andare dal meccanico (attrezzato!!!).
Alessandro S
15-10-2006
R1200RT ex R1150RT
Con un voltmetro non vedi niente perchè la tensione generata dalla sonda è impulsiva.
Bisognerebbe disporre di un oscilloscopio, nemmeno comune vista la relativa lentezza delle alternanze del segnale.
Nel sistema diagnostico GT1 di officina BMW si può fare un analisi grafica e anche vedere se ci
sono dei messaggi diagnostici (valori fuori range) di errore relativi.
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