Stanowisko testowania sond lambda

Spis treści

PRZEZNACZENIE PRZYRZĄDU

Stanowisko testowania sond Lambda przeznaczone jest do weryfikacji czujników tlenu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
Umożliwia ono w atmosferze spalanego gazu propan-butanu uzyskanie właściwej temperatury pracy sondy, wypalenie osadów sadzy, ocenę stopnia zużycia sondy i jej szybkości działania.
Na czas testowania, sondy muszą być wymontowane z pojazdu i zamontowane na stanowisku. Umożliwia ono testowanie sond pochodzących z pojazdów rozbitych złomowisk i innych, oraz ocenę ich stanu technicznego. Przeznaczone jest do testowania sond o napięciu 0-1[V] z gwintami M14x1,25 i M18x1,5, lub bez gwintu.

BUDOWA PRZYRZĄDU

Stanowisko testowania sond Lambda wykonano w formie skrzynki z profili aluminiowych malowanych proszkowo.
W górnej części zabudowano konstrukcję palników gazowych z komorami spalania. W części środkowej znajdują się podzespoły elektryczne, wskaźniki i organy regulacyjne. W dolnej części stanowiska znajduje się pulpit ceramiczny na gorące sondy po wykonanych testach, oraz szuflada na wyposażenie (przewody testowe, klucze itp.).  Widok ogólny stanowiska przedstawia fotografia poniżej:

ELEMENTY SKŁADOWE STANOWISKA:

1. miejsce dla sondy lambda
2. osłona palnika gazowego
3. palnik gazowy
4. zawory gazowe palników
5. przycisk OBCIĄŻENIE
6. przycisk TEST 0.2 V
7. przycisk TEST 0,8 V
8. wskaźnik NAPIĘCIE SONDY LAMBDA
9. osłona palnika-komora spalania
10. amperomierz prądu ogrzewania sondy
11. włącznik pompki powietrza
12. włącznik ogrzewania sondy Lambda
13. bezpiecznik obwodu ogrzewania sond Lambda
14. włącznik zasilania stanowiska
15. bezpiecznik zasilania stanowiska

Elementy składowe stanowiska testowania przedstawione na Fot. 1 mają następujące przeznaczenie:

1.      Testowana sonda Lambda - możliwe jest sprawdzanie sond z gwintem M18 na lewej osłonie palnika, lub sond z gwintem M14 na prawej osłonie palnika.

2.      Osłona palnika gazowego - wykonana ze stalowego profilu 30x39x3 umożliwia montaż badanej sondy Lambda, doprowadzenie powietrza, oraz prawidłową pracę palnika gazowego.

3.      Palnik gazowy - tzw. mikropalnik z kompletu uniwersalnego palnika ręcznego typu Glt -3 produkcji PREDOM-TERMET

4.      Zawór gazowy podwójny - z gazowej kuchenki turystycznej.

5.      Przycisk OBCIĄŻENIE - przeznaczony do wykonania testu obciążenia sondy Lambda w trakcie jej pracy.

6.      Przycisk TEST 0,2V - służy do sprawdzenia poprawności wskazań 0,2 wskaźnika napięcia sondy - 8.

7.      Przycisk TEST O,SV - służy do sprawdzenia poprawności wskazań 0,8 wskaźnika napięcia sondy-8.

8.      Wskaźnik NAPIĘCIE SONDY LAMBDA - służy do obserwacji zmian napięcia na sondzie Lambda w czasie jej testowania na stanowisku.

9.      Osłona palnika - komora spalania - jak w p. 2 lecz dla sond z gwintem M14x1,25.

10.  Amperomierz prądu ogrzewania sondy Lambda - służy do sprawdzenia wartości i faktu poboru prądu przez grzejnik badanej sondy.

11.  Włącznik pompki powietrza - umożliwia włączenie niezależne pompki powietrznej (niezależnie od pozostałych faz włączenia obwodów).

12.  Włącznik ogrzewania sondy - służy do załączenia obwodów ogrzewania badanej sondy.

13.  Bezpiecznik obwodu ogrzewania - stanowi zabezpieczenie obwodu w przypadku zwarć, w samej sondzie lub w czasie podłączeń.

14.  Włącznik zasilania stanowiska - służy do włączenia zasilania układu pomia­rowego i sterującego zaworami powietrza.

15.  Bezpiecznik obwodu zasilania układu pomiarowego i sterującego.

Składa się ono z trzech zasadniczych obwodów:

                                                    - układu gazowego

                                                    - układu powietrznego

                                                    - układu elektrycznego

Układ gazowy stanowiska służy do stworzenia badanej sondzie Lambda niezbędnych warunków do jej prawidłowej pracy, a więc odpowiednio wysokiej temperatury (w granicach 400-800°C), oraz atmosfery gazowej pozbawionej tlenu.
W skład tego układu wchodzi butla gazowa PROPAN-BUTAN, zawór gazowy butli  ZGB, przewód gazowy łączący butlę ze stanowiskiem testowania., zespół zaworów gazowych palników ZG1 i ZG2, oraz palniki gazowe ZG1 i ZG2 zamontowane w osłonach -2.

Układ powietrzny stanowiska składa się z wibracyjnej pompki powietrza PPW, przewodów powietrznych, zaworów elektropneumatycznych EZP1, EZP2, oraz dysz doprowadzających powietrze do osłon palników gazowych.

Układ elektryczny stanowi zespół transformatorów sieciowych, zasilacz stabilizowany, wzmacniacz sterowania zaworami EZP1 i EZP2, oraz zespół wskaźnika napięcia sondy.

Zasada działania stanowiska testowania jest następująca.

Testowana sonda lambda wkręcona w osłonę palnika gazowego podłączona jest do układu elektronicznego pomiaru napięć i sterowania zaworami  elektropneumatycznymi. Po zapaleniu palników gazowych; sonda znajduje się w atmosferze gazów spalinowych pozbawionych tlenu (niedobór powietrza, poziom C0  podwyższony).
Powoduje to wzrost napięcia sondy do poziomu około 0,8 (V), co uruchamia odpowiedni zawór EZP i następuje podanie powietrza w obszar elementu  czujnikowego sondy. Obecność tlenu w podanym powietrzu powoduje spadek napięcia sondy do poziomu poniżej 0,2V. To z kolei powoduje zamknięcie zaworu powietrza, a więc brak tlenu w spalinach i w efekcie wzrost napięcia sondy lambda.  Napięcie to poprzez wzmacniacz ponownie otwiera zawór powietrzny; następuje podanie powietrza, w wyniku tego spadek napięcia sondy; a to z kolei zamknięcie zaworu, brak tlenu, wzrost napięcia sondy - otwarcie zaworu - podanie powietrza ­spadek napięcia sondy - zamknięcie zaworu - brak tlenu - wzrost napięcia sondy ­otwarcie zaworu powietrza - podanie powietrza - spadek napięcia sondy - itd.
Jest to więc praca oscylacyjna, podobnie jak ma to miejsce w systemie sterowania pracą silnika pojazdu. Częstotliwość pracy może dochodzić do 15 Hz, a więc do maksymalnych możliwości działania sondy, umożliwia to ocenę typu sondy (wolna czy szybka).
Konstrukcja sterownika umożliwia testowanie różnych typów sond lambda tj. z różnym gwintem, oraz różnorodnymi złączami, niezależnie czy jest to sonda ogrzewana, czy też nie ogrzewana.
Podłączenia możliwe są dzięki pl. przewodów testowych, które zależnie od typu złącza sondy umożliwiają ich podłączenie. Włączenie wtyczki przewodu testowego powoduje również zamknięcie obwodu sterowania odpowiednim zaworem EZP1 lub EZP2.
Jeżeli badana sonda należy do typu sond ogrzewanych, to załączenie przełącznika „OGRZEWANIE SONDY" powoduje podanie napięcia +12V do grzejnika sondy. Jeżeli obwód ogrzewania sondy, oraz obwód zasilania jest sprawny, to na amperomierzu A - 13 można odczytać wartość prądu grzejnika sondy lambda.
Po uzyskaniu normalnej temperatury pracy sondy, co trwa około 1 mirt., gdy już pracuje, możliwa jest ocena stanu technicznego sondy przez wykonanie obciążenia przyciskiem "OBCIĄŻENIE". Jeżeli sonda jest w pełni sprawna, to nie wykazuje zauważalnego spadku napięcia, oraz częstotliwości pracy. Im ten spadek jest większy; tym stan sondy jest gorszy, co nie oznacza, że sonda jest niesprawna. Natomiast jeżeli jest uszkodzony obwód ogrzewania sondy, to mimo że pracuje na stanowisku, to w warunkach pracy silnika na biegu jałowym sonda nie będzie  pracować; ze względu na zbyt niską temperaturę spalin. Również, gdy sonda została zdemontowana z pojazdu gdzie w wyniku usterki układu wtryskowego była zbyt duża dawka paliwa spowodowało to osadzenie się grubej warstwy sadzy. Taka sonda wymaga dłuższego wygrzania zanim osiągnie rzeczywiste parametry (czasem dłuższy czas- kilka minut - trwa ogrzewanie sondy zanim zacznie w ogóle pracę).
Do budowy stanowiska starano się wykorzystać możliwie dużo podzespołów typowych, tak, aby łatwa była ich ewentualna naprawa lub wymiana.

SPOSÓB UŻYCIA PRZYRZĄDU

UWAGA!

I.  Stanowisko testowania sond lambda przystosowane jest do spalania gazu płynnego propan-butan.

II. Ulatniający się z nieszczelnych, lub niedomkniętych połączeń gaz; zmieszany z powietrzem tworzy mieszaninę, która może wybuchnąć nawet od zaiskrzenia.

III. W czasie, gdy stanowisko nie jest użytkowane, zawór butli gazowej winien być zamknięty.

1. Podłączyć butlę z gazem propan-butan, wchodzącą w skład wyposażenia stanowiska testowania, tak, aby połączenia węża gazowego były szczelne.
2. Podłączyć stanowisko do sieci prądu zmiennego 220V 50Hz.
3. Przeprowadzić test funkcjonowania stanowiska. W tym celu należy:

  - ustawić przełączniki 11,12,13 w pozycji wyłączonej (górnej).

- włącznik zasilania stanowiska przełączyć w dolną pozycję; winna zapalić się lampka podświetlająca włącznika, oraz dioda LED (żółta) nad włącznikiem, oraz lewa dioda wskaźnika napięcia sondy lambda. Jeżeli się nie zapalają możliwe jest uszkodzenie bezpiecznika 15 - 0,16A.

- przełączyć przełącznik "OGRZEWANIE SONDY" - 12 w dolną pozycję; winna zapalić się lampka podświetlająca włącznika, oraz dioda LED (żółta) nad włącznikiem. Jeżeli się nie zapala możliwe jest uszkodzenie bezpiecznika 16 - C,SA. Po próbie przełącznik wyłączyć.

- przełączyć przełącznik "POWIETRZE' - 11 w dolną pozycję; winna być słyszalna praca pompki membranowej.

- nacisnąć przycisk "TEST O,8V"; winna zapalić się lampka LED (żółta) nad przełącznikiem "POWIETRZE" i jeżeli jest włączony do gniazda przewód testowy winno być słyszalny (słabo) wypływ powietrza przez dyszę do osłony palnika (tego, gdzie jest założony przewód testowy).

- w celu sprawdzenia poprawności wskazań wskaźnika napięcia sondy -8; należy nacisnąć przycisk "TEST-0,2V" - 6; winna zapalić się dioda LED wskaźnika oznaczona 0,2, następnie nacisnąć przycisk "TEST-0,8V” - 7; winna zapalić się dioda LED wskaźnika oznaczona 0,8, oraz dioda LED nad przełącznikiem "POWIETRZE"

- w celu sprawdzenia poprawności funkcjonowania przycisku „OBCIĄŻENIE", należy trzymając wciśnięty przycisk "TEST 0,8", co powoduje zapalenie diody LED 0,8 na wskaźniku -8, nacisnąć w tym czasie przycisk "OBCIĄŻENIE"-5. W wyniku tego, jeżeli przycisk działa prawidłowo napięcie wskazywane 0,8V winno spaść do wartości 0,7V (gaśnie dioda LED 0,8 zapala się 0,7).

Po tych sprawdzeniach przełączniki 11,12 i 13 ustawić w poz.. wyłączone. Test funkcjonowania należy przeprowadzać w przypadku podejrzenia o usterce, lub po dłuższym okresie nie użytkowania przyrządu.

4.      Zależnie od rozmiaru gwintu sondy należy ją wkręcić w odpowiednią osłonę palnika gazowego -2 lub 11. Nie należy dokręcać kluczem! (nie jest istotne zbyt silne dokręcanie - mogą być kłopoty z wykręcaniem gorącej sondy). Gdy gwint sondy jest uszkodzony, należy odpowiednią narzynką poprawić go przed wkręceniem.

5. Dla danego typu sondy wybrać odpowiedni zestaw przewodów testowych, tak, aby możliwe było prawidłowe podłączenie przewodu sygnałowego (zielony), masy (czarny), oraz przewodów zasilających ogrzewanie sondy (dwa przewody czerwone). Jeżeli sonda jest jedno lub trójprzewodowa (przewód sygnału ujemnego na obudowie sondy), wybieramy przewód testowy z dużym zaciskiem umożliwiającym podłączenie go bezpośrednio do obudowy badanej sondy Lambda. Jeżeli sonda jest nie ogrzewana ­wybieramy przewód testowy dwuprzewodowy z dużym zaciskiem.

  6. Otworzyć zawór butli gazowej, następnie właściwy zawór ZG1 lub ZG2. Nie zwlekając, zbliżyć do wylotu osłony palnika źródło ognia (zapałka, zapal­niczka) i zapalić ulatniający się gaz. Nastąpi zapalenie się gazu i rozpo­cznie pracę palnik gazowy. W razie potrzeby można wyregulować stabil­ność pracy palnika, przesłoną wlotu powietrza usytuowaną w jego dolnej części (tuż pod osłoną palnika).

7. W dalszej kolejności należy włączyć włącznik zasilania stanowiska - 14, jeżeli jest to sonda ogrzewana to również włącznik 12 - (w tym przypadku amperomierz winien wskazać prąd płynący w obwodzie grzejnika sondy), a w dalszej kolejności włącznik 11 - pompki powietrza.

8. Gdy obserwowane na wskaźniku napięcie sondy przekroczy 0,7 V; winna zapalić się lampka kontrolna LED nad włącznikiem 14. Oznacza to otwarcie zaworu powietrza. Jeżeli nie skutkuje to spadkiem napięcia sondy (obec­ność tlenu w spalinach), to przyczyną może być zbyt duży płomień palnika. Należy w tym przypadku zmniejszyć wielkość płomienia przez przymknięcie zaworu gazowego ZG1 lub ZG2 (odpowiedniego). Jeżeli uzyskaliśmy oscylacyjną pracę stanowiska (tzn. napięcie na sondzie regularnie się  zmienia w rytm podawanego powietrza) to regulując wielkość płomienia  staramy się uzyskać maksymalną szybkość pracy sondy w celu określenia  jej możliwości w tym zakresie.
Po około 1 - 2 min. testu naciskamy przycisk "OBCIĄŻENIE" - 5. Jeżeli brak jest oznak spadku napięcia sondy i szybkości jej działania oznacza to  bardzo dobry stan sondy. Jeżeli spadek jest zauważalny to im jest on większy tym gorszy jest stan sondy. Gdy sonda przed testem była silnie zakopcona sadza należy test przeprowadzić jeszcze przez kilkanaście  min. (nawet do 30min.) w celu jej usunięcia (wypalenia się). Jeżeli po takim  procesie sonda nie wykazuje wyraźnej poprawy, oznacza to nieodwracalny  już zły stan sondy lambda.

9. Po zakończeniu testu wyłączyć włączniki 11,12,13, zamknąć w pierwszej kolejności zawór butli gazowej, a po wygaszeniu się palnika zamknąć  zawory ZG 1 i ZG 2 (odpowiedni).

10.  Wykręcić kluczem gorącą jeszcze sondę z obudowy palnika (gdy jest gorąca łatwiej jest wykręcić) i odłożyć ją do ostygnięcia na ceramiczny blat stanowiska.