Sonda Lambda

[Gnegraes]

Sonda Lambda, o que é, para que serve....
O coração das ZFE / ECU dos motores modernos.

As sondas Lambda também são conhecidos como sensores de oxigênio, porque medem a proporção de oxigênio nos gases de escape. Esses sensores foram desenvolvidos pela Robert Bosch GmbH há muitas décadas.

Eles são usados para determinar a relação ar-combustível e, por sua vez, são parte integrante da operação em circuito fechado do processo de injeção de combustível, pois sua medição em tempo real determina se a mistura de combustão está sendo RICA (Rich) ou Pobre (LEAN), e usando esse feedback, a ECU adapta os pulsos do injetor para obter uma combustão ideal.
A relação ar-combustível para combustão ideal teórica em motores a gasolina é de 14,7 partes de ar para 1 parte de combustível ou 14,7:1, onde as partes são medidas em massa de ar e massa de combustível. Essa razão teórica ótima é conhecida como razão estequiométrica ar-combustível.

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Curva característica de sonda Lambda

O gráfico acima foi retirado de um documento da Bosch "Sensores de oxigênio “Lambda”, Tipo LSM 11"

Uma mistura RICA (rich) causa uma demanda de oxigênio dentro do sensor e, portanto, se manifesta como uma tensão de sensor mais alta do que uma mistura POBRE (lean) que se manifesta como uma baixa tensão na saída do sensor. Existem 2 tipos básicos de sensores Lambda:

- Sensores de banda estreita e
- Sensores de banda larga

Isso está claramente representado no gráfico e forma a base para entender os gráficos de tensão do sensor de Oxigênio/Lambda dos valores de registro em tempo real do GS-911.

GRÁFICOS TÍPICOS DE TENSÃO LAMBDA

NÃO EXISTE um gráfico PERFEITO… e é por isso que NÃO É POSSÍVEL ter um gráfico de referência com as instruções: “É assim que deve ser, e se não for EXATAMENTE assim, então há um problema!”. No entanto, uma vez que você entenda o funcionamento básico, você pode tomar uma decisão educada sobre a adequação e correção do que está vendo nos gráfico. Em geral, os sensores lambda de banda estreita podem medir apenas uma pequena região de cada lado da razão estequiométrica, e as saídas de tensão são limitadas a uma região entre zero e 1 volt. A saída é geralmente dada como um valor de mili-Volt (mV).

A unidade de controle eletrônico (ECU) mede a tensão lambda e usa isso para aumentar sistematicamente a largura de pulso do injetor (portanto, a quantidade efetiva de combustível), até que ele suba acima de uma média definida acima do ponto de operação nominal como ajuste máximo, ele começa a diminuir o valor base do pulso do injetor até atingir um “limiar pobre” mínimo antes de começar a repetir o ciclo novamente. Ao fazer isso, a ECU tenta manter a relação ar-combustível em seu ponto de ajuste predeterminado, por estar oscilando em torno do ponto de ajuste predeterminado.

De posse do conhecimento acima, além de saber que algumas ECUs possuem set-points mínimos de 150 ou 200mV e set-points máximos variando de 600mV a uns 700mV comumente, alguns chegando a 800mV, podemos usar isso para fazer um observação geral sobre a validade do sinal de tensão do sensor Lambda.

O gráfico abaixo é um sinal de voltagem do sensor de oxigênio perfeitamente normal. E só para mostrar o quanto eles podem diferir, aqui está outro, desta vez um dos sinais de voltagem Lambda de uma BMW HP2. Você pode ver a diferença, mas este é perfeitamente bom também!

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Escolhido este gráfico em particular da BMW HP2, pois também mostrava o início da função de malha fechada, que nos leva a outro ponto muito importante.
NOTA: O controlador do motor funciona em malha aberta durante o ciclo de enriquecimento com partida a frio e, portanto, a função do sensor lambda deve ser avaliada apenas na temperatura de operação.

Em suma, procuramos o seguinte:

Um sinal oscilante que oscila abaixo de 200mV e para acima de 600/700mV

Não queremos ter o seguinte:

- uma linha plana, nem ao redor do centro, nem alta, nem baixa… (na temperatura de operação)
- uma linha plana ascendente ou descendente
- um gráfico oscilante que está subindo ou descendo lentamente
- um gráfico oscilante com pequena oscilação não atingindo os limites de 200mV e 700mV.

UM EXEMPLO DE UM SINAL INCORRETO
Aqui temos um sinal da mesma BMW HP2 acima, mas o sensor Lambda é do outro cilindro.

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Você pode ver claramente a diferença para o sinal anterior e o fato de que algo definitivamente não está certo.

Em seguida, surge a pergunta: é o sensor que está com defeito ou esta é uma medição correta de uma relação ar-combustível muito incorreta? Esta pergunta nem sempre é tão fácil de responder, e não faz parte desta discussão, no entanto, mas podemos dedicar um pouco de tempo a isso.
A chave é SER LÓGICO e SISTEMÁTICO sobre sua abordagem de detecção de falhas! (isso vale para QUALQUER tipo de descoberta de falhas!).
Neste caso, deve-se olhar para as circunstâncias. Se a marcha lenta for difícil, é mais provável que o motor esteja realmente tendo uma relação ar-combustível muito ruim (usando as informações acima, porque a tensão é muito baixa, esta é realmente uma mistura muito Pobre). Se estamos suspeitando do sensor lambda, podemos trocar os dois sensores Lambda.

No entanto, no caso acima, o sensor estava bom, como é o caso na maioria das vezes. E a relação ar-combustível era realmente muito Pobre.

FATOR DE CONTROLE LAMBDA
Primeiramente algumas definições:

- Lambda é a relação ar/combustível.
- O fator de Controle Lambda (também conhecido como fator de excesso de ar) é a relação entre a relação ar/combustível real e ideal.

Assim, um Lambda > 1, implica uma mistura Pobre e, ao contrário, um Lambda < 1, implica uma mistura Rica.

Abaixo está o gráfico do fator de controle lambda para um dos sensores de oxigênio de uma S1000RR. Podemos ver que ele está continuamente funcionando um pouco abaixo de 1, portanto, um pouco Rico (uma relação ar-combustível um pouco mais rica que estequiométrica é bem conhecida por produzir uma saída de potência mais alta).

Por razões óbvias, a ECU só pode adaptar ou alterar o tempo de injeção/largura de pulso dentro de limites específicos, que no caso da maioria das motocicletas BMW é +- 0,20 ou +-0,25, permitindo efetivamente que a ECU controle o fator de controle lambda de 0,8 a 1,2 ou 0,75 a 1,25 respectivamente.

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Da mesma forma, vemos os fatores de controle lambda para ambos os sensores de oxigênio do nosso exemplo da BMW HP2. Muito claramente o cilindro azul parece bastante normal, e tão óbvio que podemos ver que o cilindro vermelho está definitivamente ficando com mistura pobre, na maioria das vezes, preso no fator de compensação máximo de 1,25.

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AQUECIMENTO DO SENSOR LAMBDA
Para que os sensores Lambda funcionem de forma eficaz, eles precisam ser aquecidos a cerca de 316 graus Celsius. Para conseguir isso, eles têm elementos de aquecimento internos que são controlados pela ECU. A maioria das ECUs mostra o estado de aquecimento Lambda (1=ON e 0=OFF). Abaixo é mostrado um gráfico do estado de aquecimento de um dos cilindros da BMW HP2 que discutimos acima.

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[Iceman]

OK. Já li tudo Quando recebo meu certificado de PhD? :p

[Reiner]

OK. Já li tudo Quando recebo meu certificado de PhD? :pKkkkk, tem que decorar e fazer a prova.....

Enviado de meu SM-A530F usando o Tapatalk

[Gnegraes]

Kkkkk, tem que decorar e fazer a prova.....

Enviado de meu SM-A530F usando o Tapatalk

Olha,

Sei que a primeira vista pode parecer complicado.... mas é !!!!:cool:

Mas se entenderem os conceitos, saberão como teu motor funciona. E outros motores também...
E ver os gráficos real time no GS-911 não tem preço, de sonda Lambda e outros, você decide....

Saber olhar o gráfico de sonda lambda pode ajudar muito em um diagnóstico de como teu motor está trabalhando...
Para mim é essencial em saber se está tudo em ordem. A menos de coisas quebradas e outras gastas....

[profCarlos]

Isto me faz lembrar uma fala dos mecânicos da F1:
- Vocês ficam aqui só vendo monitores, perdendo a corrida!
- Não, a corrida acontece é aqui, nestas telas, nestes gráficos!

Enviado de meu SM-A305GT usando o Tapatalk

[Gnegraes]

E mais um detalhe sobre como a eletrônica nos motores de hoje tenta ser a mais precisa possível.

Nossas motos tem dois sensores muito importantes e que se consegue visualizar no scanner GS911:

1) sensor de pressão atmosférica (altímetro).

Conforme a altitude que nos encontramos, a densidade do ar se altera. A altitude padrão é ao nível do mar.
Como exemplo, a densidade relativa do ar atmosférico na cidade de São Paulo que está a 750m é de 0,96 @ 21 graus C.
Ou seja, se perde 4% em massa.

Não nos esqueçamos que o que interessa na mistura ar x combustível é massa de ar x massa de combustível.
Conforme sobe a altitude, diminui a quantidade de O2 no ar e o que interessa é a massa de O2 admitida.
O motor mede continuamente a altitude onde está trabalhando e corrige automaticamente a quantidade de combustível injetada.
Em outras palavras: você ao subir uma serra, o injetor vai injetar cada vez menos gasolina para buscar a mistura ideal.

>>> só para lembrar, a BMW em fevereiro de 1919 bateu o recorde Mundial de altitude em aviões: 9.760 metros.
Todos os outros aviões não passavam de 2.500 metros devido a rarefação do ar. A BMW introduziu um manômetro que corrigia a mistura de ar- combustível.......

O problema nos motores antigos era a baixa qualidade da combustão em altitudes muito elevadas.
Isso ocorria pelo fato que como a mistura era fixa, quanto mais se subia a montanha, mais rica ficava a mistura ( muito combustível para pouco ar), chegando muitas vezes a paralisar o motor. O efeito exato que se obtinha antigamente com os afogadores na partida a frio, mal mantinha o motor funcionando em baixas rotações, se se acelerasse, o motor morria...

2) sensor de temperatura do ar de admissão.

Pelo mesmo motivo acima, conforme o ar se aquece, torna-se menos denso = menos O2 em massa.
A ZFE / ECU corrige a mistura ar-combustível para a temperatura do ar continuamente.

[jsamuel]

Há alguma sonda lambda de carro compatível com a GS 1200 refrigerada a agua?

[luiz baum]

E mais um detalhe sobre como a eletrônica nos motores de hoje tenta ser a mais precisa possível.

Nossas motos tem dois sensores muito importantes e que se consegue visualizar no scanner GS911:

1) sensor de pressão atmosférica (altímetro).

Conforme a altitude que nos encontramos, a densidade do ar se altera. A altitude padrão é ao nível do mar.
Como exemplo, a densidade relativa do ar atmosférico na cidade de São Paulo que está a 750m é de 0,96 @ 21 graus C.
Ou seja, se perde 4% em massa.

Não nos esqueçamos que o que interessa na mistura ar x combustível é massa de ar x massa de combustível.
Conforme sobe a altitude, diminui a quantidade de O2 no ar e o que interessa é a massa de O2 admitida.
O motor mede continuamente a altitude onde está trabalhando e corrige automaticamente a quantidade de combustível injetada.
Em outras palavras: você ao subir uma serra, o injetor vai injetar cada vez menos gasolina para buscar a mistura ideal.

>>> só para lembrar, a BMW em fevereiro de 1919 bateu o recorde Mundial de altitude em aviões: 9.760 metros.
Todos os outros aviões não passavam de 2.500 metros devido a rarefação do ar. A BMW introduziu um manômetro que corrigia a mistura de ar- combustível.......

O problema nos motores antigos era a baixa qualidade da combustão em altitudes muito elevadas.
Isso ocorria pelo fato que como a mistura era fixa, quanto mais se subia a montanha, mais rica ficava a mistura ( muito combustível para pouco ar), chegando muitas vezes a paralisar o motor. O efeito exato que se obtinha antigamente com os afogadores na partida a frio, mal mantinha o motor funcionando em baixas rotações, se se acelerasse, o motor morria...

2) sensor de temperatura do ar de admissão.

Pelo mesmo motivo acima, conforme o ar se aquece, torna-se menos denso = menos O2 em massa.
A ZFE / ECU corrige a mistura ar-combustível para a temperatura do ar continuamente.

Imagino que o sensor de pressão de ar fique posicionado na caixa de ar após o filtro.
Na 650 é assim.

Então eu não chamaria este sensor de altímetro ou de sensor de pressão atmosférica, visto que o estado do filtro, a rotação do motor e a própria pressão atmosférica modificam o valor da pressão no interior da caixa de ar.

Luiz Baum

[Gnegraes]

Imagino que o sensor de pressão de ar fique posicionado na caixa de ar após o filtro.
Na 650 é assim.

Então eu não chamaria este sensor de altímetro ou de sensor de pressão atmosférica, visto que o estado do filtro, a rotação do motor e a própria pressão atmosférica modificam o valor da pressão no interior da caixa de ar.

Luiz Baum

Luiz,

É um sensor de pressão. Em condições normais ele busca verificar as alterações de pressão atmosférica = densidade do ar atmosférico, quando se sobe uma montanha por exemplo, ou se desce.

Um altímetro é um medidor de pressão para indiretamente se conhecer a densidade do ar (massa de ar por volume de ar).
Após o advento do GPS é possível saber a altitude geodésica por da triangulação espacial de posicionamento e que não tem relação com a pressão atmosférica, que além da altitude depende da temperatura do ar. Isso melhorou sensivelmente a precisão de altitude em aeronaves.

O sensor de pressão estar instalado após o filtro faz todo o sentido. É o chamado MAP - manifold absolute pressure.
Se o filtro estiver comatado (=entupido), haverá uma baixa na pressão após o filtro (como você bem disse), que deve corrigir a massa de combustível injetado, para manter estável a relação ar-combustível admitida no motor.
Rodar com filtro entupido equivale a estar rodando em altas altitudes de montanha, há perda de potência disponibilizada pelo motor ao veículo.

Se você verificar os dados "real time" no scanner GS911 com a chave de ignição ligada (motor funcionando ou não), ele informa a pressão atmosférica instantânea em hectopascal (unidade de pressão no Sistema Internacional).

[Gnegraes]

Luiz,

É um sensor de pressão. Em condições normais ele busca verificar as alterações de pressão atmosférica = densidade do ar atmosférico, quando se sobe uma montanha por exemplo, ou se desce.

Um altímetro é um medidor de pressão para indiretamente se conhecer a densidade do ar (massa de ar por volume de ar).
Após o advento do GPS é possível saber a altitude geodésica por da triangulação espacial de posicionamento e que não tem relação com a pressão atmosférica, que além da altitude depende da temperatura do ar. Isso melhorou sensivelmente a precisão de altitude em aeronaves.

O sensor de pressão estar instalado após o filtro faz todo o sentido. É o chamado MAP - manifold absolute pressure.
Se o filtro estiver comatado (=entupido), haverá uma baixa na pressão após o filtro (como você bem disse), que deve corrigir a massa de combustível injetado, para manter estável a relação ar-combustível admitida no motor.
Rodar com filtro entupido equivale a estar rodando em altas altitudes de montanha, há perda de potência disponibilizada pelo motor ao veículo.

Se você verificar os dados "real time" no scanner GS911 com a chave de ignição ligada (motor funcionando ou não), ele informa a pressão atmosférica instantânea em hectopascal (unidade de pressão no Sistema Internacional).


Luiz,

Esquecí de de dizer: o sensor de pressão atmosférico está instalado dentro da ECU / ZFE.

[Marivaldo]

Guilherme e demais, bom dia.
Sobre a substituição das 2 sondas lambda (nas motos de 2 cilindros), eu sempre acho muito improvável (estatisticamente) que 2 componentes independentes apresentem defeito ao mesmo tempo, a menos que ambos sejam submetidos a algum esforço severo. Eu inverteria as posições para um novo teste.
Essa tenho essa crença faz muito tempo e posso estar errado. Digo isso porque já troquei peças desnecessariamente.

[Gnegraes]

Guilherme e demais, bom dia.
Sobre a substituição das 2 sondas lambda (nas motos de 2 cilindros), eu sempre acho muito improvável (estatisticamente) que 2 componentes independentes apresentem defeito ao mesmo tempo, a menos que ambos sejam submetidos a algum esforço severo. Eu inverteria as posições para um novo teste.
Essa tenho essa crença faz muito tempo e posso estar errado. Digo isso porque já troquei peças desnecessariamente.

Concordo que as duas sondas apresentarem defeito simultaneamente é quase impossível.
Sondas Lambda podem queimar, como qualquer elemento elétrico / eletrônico.
Mecanicamente podem quebrar se foram submetidas a esforço indevido na desmontagem/montagem ou golpe por pedra, etc.

>>> José Samuel:
Existem vários modelos de sondas Lambda, inclusive quanto ao tipo de tecnologia utilizada.
Primeiro é preciso identificar o tipo de sonda que está instalada na tua moto e depois buscar nos fabricantes (são poucos).
Preço deve ser muito semelhante entre elas, o importante é instalar o sensor correto.
É peça fundamental no funcionamento do motor. Compraria em CC BMW Motorrad.

Como valor de referência, na BMW na Europa custa Euro 220,00, o que aqui é cerca de R$2.200,00.
A BMW Motorrad utiliza sondas Lambda da Bosch.

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[Gnegraes]

Guilherme e demais, bom dia.
Sobre a substituição das 2 sondas lambda (nas motos de 2 cilindros), eu sempre acho muito improvável (estatisticamente) que 2 componentes independentes apresentem defeito ao mesmo tempo, a menos que ambos sejam submetidos a algum esforço severo. Eu inverteria as posições para um novo teste.
Essa tenho essa crença faz muito tempo e posso estar errado. Digo isso porque já troquei peças desnecessariamente.

E ao desmontar, limpar bem a rosca e usar graxa Optimol TA na montagem.
Se não usar esta graxa, as roscas vão colar e para retirar será um suplício, com grande risco de quebra... quem já quebrou vela no cabeçote, sabe quem o que isso significa, uma trabalheira danada....