Geniş Bant Oksijen Sensörü Nedir? (Wideband Oxygen Sensor / AFR Sensörü)

Geniş bant oksijen sensörü nedir? Hava/yakıt oranı sensörü, AFR sensörü, Wideband Oxygen Sensor hakkında genel bilgiler.

Geniş Bant Oksijen Sensörü Nedir?

Motor yönetimi ve arıza teşhis sistemleri geliştikçe, hava/yakıt karışımını izleyen oksijen sensörleri de gelişmeye devam ediyor. Geniş bantlı oksijen sensörleri daha akıllı, daha hızlı, daha dayanıklı ve hava/yakıt oranlarını tam olarak ölçebilme yeteneğine sahiptir - önceki nesil O2 sensörleriyle imkansız olan bir başarı.

Bildiğiniz gibi egzozdaki yanmamış oksijen seviyesini izlemek için oksijen sensörleri kullanılır. Motordaki yanma olayına takiben egzozda kalan oksijen miktarı, yakıt karışımının göreceli zenginliğinin veya fakirliğinin iyi bir göstergesidir. Silindirlerde ideal bir yanmanın oluşması ve tüm yakıtın tamamen yakılması için belirli bir miktarda hava gerekir. Kesin miktar, 1 kg benzin için 14,7 kg havadır. Buna stokiyometrik "hava/yakıt oranı" denir. Aynı zamanda Yunanca "lambda (λ)" olarak da anılır. Lambda bire eşit olduğunda (λ = 1), 14.7:1 stokiyometrik hava/yakıt oranına ve ideal yanmaya sahip olursunuz. Hava/yakıt oranı 14.7:1'den büyük olduğunda, lambda birden büyük olacak ve motorda ki karışım fakir kalacaktır.

Fakir karışım yakıt tüketimini azaltır, ancak nitrojen oksitlerde (NOx) keskin bir artışa neden olur. Karışım çok fakir olursa, hiç tutuşmayarak "tekleme"ye ve yanmamış hidrokarbon (HC) emisyonlarında büyük bir artışa neden olabilir. Bu, düzensiz rölantiye, zor çalışmaya ve stop etmeye neden olabilir ve hatta katalitik konvertöre zarar verebilir. Ayrıca motor yük altındayken yanlış ateşleme zamanlaması ile vuruntu riskini de artırır.

Hava/yakıt oranı 14.7:1'den düşük olduğunda lambda da birden azdır (λ = 0.9) ve motor zengin bir yakıt karışımına sahiptir. Soğuk bir motor ilk çalıştırıldığında ya da motor yük altındayken zengin bir yakıt karışımı gereklidir. Ancak zengin karışımlar karbon monoksit (CO) emisyonlarında keskin bir artışa neden olur.

Hava ve yakıtın nispi oranları "tam doğru" olduğunda, karışım net bir şekilde yanar ve en az emisyonu üretir. İşin püf noktası, sürüş koşulları, sıcaklıklar ve yükler sürekli değiştiği için karışımı dengelemektir. Oksijen sensörlerinin devreye girdiği yer burasıdır.

Sensör(ler) egzozdaki yanmamış oksijen seviyesini izleyerek motor bilgisayarına (PCM /ECM / ECU) yakıt karışımının ne zaman fakir (yakıt az) veya zengin (yakıt çok) olduğunu bildirir. Bunu telafi etmek için bilgisayar, karışım fakirken daha fazla yakıt ekleyerek veya zengin olduğunda daha az yakıt kullanarak yakıt karışımını ayarlar. Özetle, temel geri besleme yakıt kontrol döngüsü budur.

Sorun şu ki, narrow-band (dar bant) oksijen sensörleri sadece iki tip voltaj sinyali (yüksek veya düşük) üretir ve bilgisayara hava/yakıt oranını tam olarak bildiremezler. Hava/yakıt oranı mükemmel bir şekilde dengelendiğinde, dar bant bir O2 sensörü yaklaşık 0,45 volt (450 milivolt) bir sinyal üretir. Yakıt karışımı biraz da olsa zenginleştiğinde, O2 sensörünün voltaj çıkışı hızla 0,9 volta yakın maksimum çıkışına ulaşır.

Tersine, yakıt karışımı fakir kaldığında sensörün çıkış voltajı 0,1 volta düşer. Oksijen sensörünün çıkışı her zıpladığında veya düştüğünde, motor bilgisayarı verilen yakıt miktarını azaltarak veya artırarak yanıt verir. Bu hızlı ileri geri hareket, geri besleme yakıt kontrol sisteminin ortalama olarak aşağı yukarı dengeli bir karışımı sürdürmesini sağlar. Ancak şimdiye kadar çok iyi çalışan bu denenmiş ve gerçek yaklaşım, en son emisyon gereksinimlerini karşılayacak kadar doğru değildir.

Durumu şöyle de açıklayabiliriz;

ECU, 14.5:1'lik bir hava/yakıt oranı algılarsa, yakıt karışımını 14.7:1'e getirmek için enjektör süresini biraz azaltacaktır. ECU 15.0:1'lik bir hava/yakıt oranı algılarsa, hava/yakıt karışımını zenginleştirmek için enjektör süresini uzatacaktır. Bu, bir stock motorda (hiç bir modifikasyon yapılmamış motor) iyi çalışır, ancak optimum performans için ideal bir hava/yakıt oranı çok daha zengindir (genellikle 12.0:1'den yaklaşık 13.5:1'e kadar). Dar bant O2 sensörü bu hava/yakıt oranını ayırt edemez ve ECU'ya ne kadar yakıt ekleneceğini veya çıkarılacağını yeterince bildiremez.

Yeni emisyon standartlarının tümü, hava/yakıt oranı üzerinde çok hassas kontroller gerektirir. Motor ilk çalıştırıldığında soğuk emisyonların azaltılması, bu standartları karşılamak için kesinlikle çok önemlidir. Ancak geleneksel oksijen sensörleri (ısıtıcılarla bile) soğuk emisyonları karşılamak için gereken doğruluk derecesini sağlayamayacak kadar geç ısınır. Ayrıca, PCM'ye tam hava/yakıt oranını bildirme yeteneğinden de yoksundurlar; bu, gelişmiş yakıt kontrol stratejileri tanıtıldıkça giderek daha gerekli hale geliyor. Günümüz dünyasında basit bir zengin-fakir karışım uyarısı yeterli değildir.

En yeni nesil oksijen sensörleri, "geniş bant" lambda sensörleri veya "hava/yakıt oranı sensörleri" olarak adlandırılıyor çünkü tam olarak yaptıkları şey bu. Tam hava/yakıt oranının kesin bir göstergesini sağlarlar ve üstelik çok daha geniş bir karışım aralığında. Lambda = 0,7 (11:1 hava/yakıt oranı) ile saf hava aralığında hızlı ve hassas şekilde ölçüm yapabilirler.

Geniş bant oksijen sensörü, motor bilgisayarından bir referans voltajı alır ve yakıt karışımına göre değişen bir sinyal akımı üretir. Hava/yakıt karışımı 14.7:1'de mükemmel bir şekilde dengelendiğinde, sensör çıkış voltajı üretmez. Hava/yakıt karışımı zengin olduğunda sensör, lambda 0,7 olduğunda ve hava/yakıt oranı 11:1'e yakın olduğunda sıfırdan yaklaşık 2,0 miliampere giden bir "negatif" akım üretir.

Hava/yakıt karışımı fakir olduğunda, karışım neredeyse hava haline geldiğinde sensör, sıfırdan 1,5 miliampere kadar çıkan "pozitif" bir akım üretir. Geniş bant oksijen sensörü, hava/yakıt karışımındaki değişikliklere 100 milisaniyeden daha kısa bir yanıt süresine sahiptir ve dahili ısıtıcısını kullanarak 20 saniye veya daha kısa sürede 700 ila 800 derece Santigrat (1400 derece F) çalışma sıcaklığına ulaşır. Bu, klasik bir oksijen sensörünün çalışma sıcaklığının neredeyse iki katıdır.

Birçok performans motoru üreticisi, hava/yakıt oranlarını izlemek için geniş bant oksijen sensörü teknolojisini kullanmanın faydalarını keşfetti. Herhangi bir anda gerçek hava/yakıt oranını görebilmek, yakıt karışımına ince ayar yapılmasını ve anında ayarlanmasını sağlar. Bu, daha önce yalnızca pahalı ekipman kullanılarak bir dinamometrede yapılabiliyordu.

Hava/yakıt oranı, yüksek performanslı, turbo şarjlı ve süper şarjlı motorlarda, motora güç sağlamak, motorun yüksek devirde ve turbo takviyesinde beslenmesi için kritik öneme sahiptir. Karışım ayarı bozulursa, motor kendi kendini imha eder.

Geniş bant oksijen sensörü satın alırken nelere dikkat etmek gerekir:

Hava/yakıt oranlarını okumak ve bir motoru ayarlamak için geniş bant O2 sensörü kullanırken, aranacak birkaç nitelik vardır.

1. - Doğruluk birinci önceliktir. Geniş bant oksijen sensörünün okumaları yanlışsa, güç kaybına veya daha da kötüsü motor hasarına neden olacak şekilde hatalı yakıt ayarlamalarına neden olabilir.
2. - Duyarlılık. Geniş bant oksijen sensörü, motor devri ve yükündeki değişiklikler için doğru yakıt ayarlarına izin vermek için hava/yakıt oranındaki değişikliklere duyarlı olmalıdır.
3. - Kurulum kolaylığı / Uyumluluk. Geniş bant oksijen sensörü, ayarlama yazılımınız, donanımınız ve kurulum ihtiyaçlarınız ile uyumlu olmalıdır.